Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Фізіологія праці – це галузь фізіології, що вивчає зміни стану організму людини в процесі різних форм трудової діяльності та розробляє найбільш сприятливі режими праці і відпочинку. Поняття діяльності нерозривно пов'язано і з ідейними явищами (ціль, план, інтерес і т. д.), і з трудовими рухами. В основі діяльності людини лежать фізіологічні і біохімічні процеси, що протікають в організмі, передусім, у корі головного мозку. Вивчення трудової діяльності передбачає визначення фізіологічного змісту праці (фізичне навантаження; нервова й емоційна напруженість; ритм, темп і монотонність роботи, обсяги отримуваної і перероблюваної інформації). Ці дані дозволяють визначити навантаження на організм під час роботи і розробити раціональні режими праці та відпочинку, раціональну організацію робочого місця, провести професійний відбір і таким чином забезпечити оптимальну працездатність людини в продовж тривалого часу.
У будь-якій трудовій діяльності вирізняють два компоненти: механічний і психічний.
Механічний компонент визначається роботою м’язів. Складні трудові про цеси складаються з простих м’язових рухів, які регулюються нервовою системою. Під час роботи м’язів до них посилено надходить кров, що поставляє живильні речовини та кисень і видаляє продукти розпаду цих речовин. Цьому сприяє активна робота серця і легень, для інтенсивної роботи яких теж необхідні додаткові витрати енергії.
Психічний компонент характеризується участю у трудових процесах органів почуттів, пам’яті, мислення, емоцій і вольових зусиль.
У різних формах трудової діяльності частка механічного і психічного компонентів неоднакова. Так, під час фізичної роботи переважає м’язова діяльність, а під час розумової – активізуються процеси мислення. Будь-який з видів праці не обходиться без регулюючої функції центральної нервової системи , передусім, півкуль головного мозку, бо будь-яка робота потребує творчої активності.
Обмін речовин і енергії. Між організмом і навколишнім середовищем постійно відбувається обмін речовинами й енергією, який починається з надходження в організм води і продуктів харчування. У травному тракті частина речовин розщеплюється на простіші і переходить у внутрішнє середовище організму – кров і лімфу. З кров’ю ці речовини надходять до клітин, де відбуваються процеси їхнього хімічного перетворення: біосинтез білків, жирів і вуглеводів та розкладання складних органічних речовин. Кінцеві продукти обміну речовин виділяються з організму.
Таким чином, обмін речовин – це складний ланцюговий процес перетворень речовин в організмі, починаючи з їхнього надходження з навколишньо го середовища і завершуючи виділеннями продуктів розпаду. У процесі обмі ну організм отримує речовини для побудови клітин і енергію для життєвих процесів.
Перетворення енергії і речовин в організмі. Для різних процесів життє діяльності організму людини (утворення речовин, м’язова діяльність, підтримка тем ператури тіла та ін.) потрібна енергія – близько 10,5 МДж (2500 ккал) за добу. Джерелом її є енергія хімічних зв’язків молекул органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів), що надходять з їжею. В організмі постійно відбуваються складні процеси перетворення енергії: в одних перетвореннях організм поповнюється енергією, а в інших – втрачає її. Наприклад, під час окислювання і розпаду глюкози й інших органічних речовин вивільнена хімічна енергія перетворюється на електричну і механічну. Електрична енергія нервового імпульсу забезпечує передачу інформації з нервових волокон, а механічна – скорочення кісткових і серцевих м’язів. Усі види енергії переходять у кінце вому вигляді в теплову енергію, частина якої використовується для підтримки постійної температури тіла, а її надлишок видаляється організмом у навко лишнє середовище. Рівень обмінних процесів впливає на величину спожи вання кисню організмом.
Фізичне навантаження. Фізична праця характеризується підвищеним навантаженням, передусім на м’язову систему та інші функціональні системи організму (серцево-судинну, дихальну, обміну речовин). М’язова робота має статичний і динамічний характер.
Статична робота пов’язана з фіксацією знарядь і предметів праці в нерухомому стані, а також з наданням людині робочої пози. За статичної роботи сприйняття навантаження залежить від функціонального стану тих чи інших м’язових груп. Особливістю статичної роботи є її виражена стомлювальна дія, зумовлена довгостроковим скороченням і напруженням м'язів та відсутністю умов для кровообігу, унаслідок чого знижується подача кисню, відбувається нагромадження продуктів розпаду в клітинах. Тривала присутність осередку напруження в корі головного мозку, сформованого групою навантажених м’язів, призводить до розвитку стомлення (тимчасове зниження працездатності).
Динамічна робота – це процес скорочення м’язів, пов’язаний з переміщенням тіла чи його окремих частин у просторі. За динамічної роботи сприйняття навантаження залежить від ефективності систем, що поставляють енергію (серцево-судинна і дихальна), а також від їхньої взаємодії з іншими органами. Енергія, що витрачається під час динамічної роботи перетворюється на механічну і теплову. Динамічні зусилля мають переривчастий характер, що сприяє повноцінному кровообігу і меншій стомлюваності м’язів. Робота впродовж тривалого часу без перерв на відпочинок призводить до зниження продуктивності праці, і що більше навантаження м’язів, то швидше відбувається стомлення. Дослідження фізіології праці виявили, що для виконання тривалої фізичної роботи важливо вибирати середні величини темпу і навантажень, тоді стомлення виникатиме пізніше. Встановлено, що також за активного відпочинку (зміна роду діяльності) відновлення працездатності людини відбувається швидше, ніж за пасивного відпочинку.
Фізичне навантаження зумовлює підвищення рівня обмінних процесів, що зростають з мірою збільшення навантаження. Показниками фізичного навантаження можуть слугувати частота серцевих скорочень (поштовхів/хв) , кров'яний тиск (мм рт. ст.), розподіл кровообігу в тканинах (мол/хв на 100 м м'язової тканини), максимальне споживання кисню (мол/хв на 1кг маси тіла) та ін.
Енергетичні витрати, що визначають важкість фізичної праці, прийнято вимірювати в кДж/с, кДж/хв., кДж/год.; ккал/хв., ккал/год. (1ккал = 4,2 кДж). Наприклад, за навантаження 300 ккал/хв. (1250 кДж/хв.) максимально можлива тривалість фізичної праці становить частки секунд, за навантаження 15 ккал/хв. (63 кДж/хв.) – 1 годину, а за навантаження 2,5 ккал/хв. (11 кДж/хв.) – необмежений час.
Якщо в стані спокою продуктивність (хвилинний кровообіг) серця становить 3–4 л/хв., то за інтенсивної роботи може досягати 30–35 л/хв. При цьому число серцевих скорочень може збільшуватися з 60 до 180 200 пош товхів/хв. Легенева вентиляція в стані спокою становить 6 8 л/хв., за інтен сивного навантаження досягає 100 л/хв.
Статичне навантаження з енерговитратами понад 293 Дж/с належить до важкого. За виконання робіт з великою м’язовою напруженістю (грабар, вантажник, коваль, лісоруби та ін.) енергетичні витрати на добу досягають 16,8–25,2 МДж (4000–6000 ккал). Добові витрати енергії для осіб, що вико нують роботу середньої тяжкості (верстатники, сільськогосподарські працівники та ін.) – 12,5–15,5 МДж (2900–3700 ккал). Якщо максимальна маса вантажів, що піднімаються вручну, не перевищує 5 кг для жінок і 15 кг для чоловіків, то робота характеризується як легка (енерговитрати до 172 Дж/с). За виконання однієї і тієї самої роботи енерговитрати можуть дуже мінятися залежно від пози людини. Так, у разі ручного зварювання сидячи витрати енергії становлять 81,0–109,6 Дж/с (1,16–1,57 ккал/хв.), в разі роботи стоячи і зварюванні на рівні пояса – 176,7 Дж/с (2,53 ккал/хв.).
Фізична праця, розвиваючи м’язову систему і стимулюючи обмінні процеси, водночас має низку негативних наслідків. Передусім, це соціальна неефективність фізичної праці, пов’язана з низькою продуктивністю, необхідністю високої напруженості фізичних сил (великими енергетичними витратами) і потребою в тривалому (до 50% робочого часу) відпочинку. У сучасному виробництві частка фізичної праці постійно знижується (у розвинених країнах частка неавтоматизованої та немеханізованої праці не перевищує 8% загальних трудових витрат).
Розумові навантаження. Розумова праця поєднує роботи, пов’язані з прийомом і переробкою інформації, що потребують переважно напруженості сенсорного апарату, уваги, пам’яті, а також активізації процесів мислення та емоційної сфери. Можна виділити дві основні форми розумової праці (за професіями): професії у сфері матеріального виробництва (конструктори, проектанти, інженери-технологи, управлінський персонал, оператори технологічного устаткування, програмісти та ін.) і професії поза матеріальним виробництвом (учені, лікарі, учителі, учні, письменники, артисти та ін.)
Ступінь емоційного навантаження на організм, що потребує переважно інтенсивної роботи мозку з отримання і перероблення інформації, визначає напруженість праці. Крім того, для оцінки ступеня напруженості праці враховують ергономічні показники: змінність праці, позу, число рухів, зорову і слухову напруженість та ін.
Фізіологічною особливістю розумової праці є мала рухливість і вимушена одноманітна поза. Водночас ослабляються обмінні процеси, що зумовлюють застійні явища в м’язах ніг, органах черевної порожнини і малого тазу, погіршується постачання кисню до головного мозку. Мозок споживає близько 20% всіх енергетичних ресурсів. Приплив крові до працюючого мозку збільшується у 8–10 разів порівняно зі станом спокою. Вміст глюкози в крові збільшується на 18–36% і зростає вміст адреналіну, норадреналіну та жирних кислот. Збільшується споживання амінокислот, вітамінів групи В. Погіршується гострота зору, контрастна чутливість і зорова працездатність, у результаті чого збільшується час зорово-мо торних реакцій. Тривале розумове навантаження впливає на психічну діяльність, погіршує функції уваги (обсяг, концентрація, переключен ня), пам’яті (короткочасної і довгострокової), сприйняття (збільшу ється частота помилок). За великої розумової напруженості спосте рігається тахікардія (частішання пульсу), підвищення кров’яного тиску, зміни в електрокардіограмі, електроенцефалограмі, які характе ризують біоелектричну активність мозку, збільшення легеневої венти ляції і споживання кисню. А ці функціональні зміни в організмі, своє чергою, викликають настання гальмових процесів: ослаблення пильності й уваги, стомлення.
Добові витрати енергії для осіб розумової праці (інженери, педагоги, лікарі та ін.) сягають 10,5–11,7 МДж (2500–2800 ккал).
Незважаючи на те, що розумова робота не пов’язана з великими енергетичними витратами, вона ставить до організму не менше вимог, веде до стомлення і перевтоми не менше, а ніж інтенсивне фізичне навантаження. У загальному випадку це пов’язано з особливостями діяльності «оператора» у сучасному виробництві:
з розвитком техніки збільшується число об’єктів, якими необхідно керувати, та їхніх параметрів, які необхідно враховувати при цьому. Це ускладнює і підвищує роль операцій з планування та організації праці, з контролю і керування виробничими процесами;
розвиваються системи дистанційного керування і людина дедалі більше віддаляється від керованих об’єктів, про динаміку стану яких вона судить не за даними безпосереднього спостереження, а на підставі сприйняття сигналів, що надходять від реальних об’єктів;
часто сигнали від об’єктів надходять у кодованому виді, що обумовлює необхідність декодування та уявного співставлення отриманої інфор мації зі станом реального об’єкта;
збільшення складності і швидкості виробничих процесів висуває підвищені вимоги до точності дій оператора, швидкості прийняття рішення в здійсненні управлінських функцій; зростає ступінь відповідальності за свої дії, а це призводить до збільшення навантаження на нервово-психічну діяльність людини;
для оператора характерне обмеження рухової активності зі зменшенням м'язової активності, але підв’язано з переважним використанням малих груп м’язів;
іноді оператор виконує роботу в умовах ізоляції від звичного соціального середовища;
підвищення ступеня автоматизації виробничих процесів потребує від оператора готовності до екстрених дій, водночас відбувається різкий перехід від монотонної роботи до активних енергійних дій, що призводить до виникнення сенсорних, емоційних і інтелектуальних перевантажень.
Стомлення і перевтома. Будь-яка діяльність, якщо вона оптималь на для організму за інтенсивністю і тривалістю та відбувається у сприятливих виробничих умовах, благотворно впливає на організм і сприяє його вдосконалюванню. Ефективність діяльності людини базується на рівні психічної напруженості, яка є прямо пропорційною рівню складності задачі. Психічна напруженість – це фізіологічна реакція організму, що мобілізує його ресурси (біологічно і соціально корисна реакція). Під впливом психіч ної напруги змінюються життєво важливі функції організму: обмін речовин, кровообіг, дихання. У поводженні людини спостерігається загальна зібраність, дії стають чіткішими, підвищується швидкість рухових реакцій, зростає фізична працездатність. Водночас загострюється сприйняття, прискорюється процес мислення, поліпшується пам’ять, підвищується концентрація уваги. Пристосувальні можливості психічної напруженості тим більші, що вищий психічний потенціал особистості. Механізм емоційної стимуляції має фізіологічний бар’єр, за яким настає негативний ефект (позамежна форма психічної напруженості). За надмірній інтенсивності чи тривалості робота приводить до розвитку вираженого стомлення, зниження продуктивності, неповного відновлення за період відпочинку. Стомлення – загальний фізіологічний процес, яким супроводжуються всі види активної діяльності людини. З біологічного погляду стомлення – це тимчасове погіршення функціонального стану організму людини, що виявляється в змінах фізіологічних функцій і є захисною реакцією організму. Воно спрямоване проти виснаження функціонального потенціалу центральної нервової системи і характеризується розвитком гальмових процесів у корі головного мозку. Внаслідок невідповідності між витратами організму в процесі роботи і темпом протікання відновлювальних процесів виникає перевтома. Позамежні форми психічної напруженості викликають дезінтеграцію психічної діяльності різної виразності. Водночас втрачається жвавість і координація рухів, знижується швидкість відповідних реакцій (гальмовий тип), з’являються непродуктивні форми поводження – гіперактивність, тремтіння рук, запальність, невластива різкість та ін. (збудливий тип). Обидва типи позамежної напруги супроводжуються вираженими вегетативно-судинними змінами (блідість обличчя, краплі поту, прискорений пульс). Суб'єктивні ознаки перевтоми відноситься почуття втоми, бажання знизити ритм роботи чи припинити її, почуття слабості в кінцівках. Важке стомлення – крайній варіант фізіологічного стану, що межує з патологічними формами реакції. При перевтомі порушуються відновні процеси в організмі. Прикмети втоми не зникають до початку роботи наступного дня. За наявності хронічної перевтоми часто зменшується маса тіла, змінюються показники серцево-судинної системи, знижується опір організму до інфекції та ін. Це спричиняє зниження продуктивності праці, збільшує кількість помилок. Такий стан передусім ускладнює (інтелектуальні ) і нові, що не стали звичними, дії. Позамежні форми психічної напруженості часто є основною неправильних дій оператора і створюють небезпечні ситуації.
На виникнення стомлення впливають зацікавленість людини в роботі, його функціональний стан, фізичний розвиток, тренованість, досвід роботи тощо. У сучасних умовах особливого значення набуває стомлення, що розвивається за відсутності діяльності, під час виконан ня одноманітної, нецікавої роботи, за великих розумових і емоційних навантаженнях, пов'язаних з необхідністю швидкого вибору рішень, складнощами завдання, дефіцитом часу, підвищеною відповідальністю, небезпекою, невдачами в діяльності тощо.
У профілактиці стомлення і перевтоми працівника вагома роль належить організації раціонального режиму праці і відпочинку. Фізіологи обґрунтували п’ять умов підвищення працездатності, що сприяють ефективному запобіганню стомлення:
у будь-яку роботу потрібно входити поступово;
умовою успішної працездатності є розміреність і ритмічність, звичність, послідовність і плановість;
недбалість і квапливість у праці не припустима;
фізіологічно обґрунтоване чергування праці і відпочинку, а також зміна форм діяльності (найбільш ефективним є відпочинок, зв'язаний з активним діяльним станом);
сприятливе ставлення суспільства до праці (мотивація праці і соціальні умови).
Гігієна – це галузь медицини, яка вивчає вплив умов життя на здоров’я людини і розробляє заходи профілактики захворювань, забезпечення оптимальних умов існування, збереження здоров'я та продовження життя.
Гігієна праці – це підгалузь загальної гігієни, яка вивчає вплив виробничого середовища на функціонування організму людини і його окремих систем. Організм людини формувався в умовах реального природного середовища. Основними чинниками цього середовища є мікроклімат, склад повітря, електромагнітний, радіаційний і акустичний фон, світловий клімат тощо.
Техногенна діяльність людини, залежно від умов реалізації, осо бливостей технологічних процесів, може супроводжуватися суттєвим відхиленням параметрів виробничого середовища від їх природного значення, бажаного для забезпечення нормального функціонування організму людини.
Результатом відхилення факторів виробничого середовища від природних фізіологічних норм для людини, залежно від ступеня цього відхилення, можуть бути різного характеру порушення функціонування окремих систем організму або організму загалом – часткові або повні, тимчасові чи постійні. Механізм впливу окремих факторів виробничого середовища на організм людини і можливі наслідки його та заходи і засоби захисту працівників буде розглянуті в наступних темах цього розділу.
Уникнути небажаного впливу техногенної діяльності людини на стан виробничого середовища і довкілля практично не реально. Тому метою гігієни праці є встановлення таких граничних відхилень від природних фізіологічних норм для людини, таких допустимих навантажень на організм людини за окремими факторами виробничого середовища, а також допустимих навантажень на організм людини за комплексної дії цих факторів, які не викликатимуть негативних змін і у функціонуванні організму людини та окремих його систем, і в генетичних у майбутніх поколінь.
На сучасному стані розвитку гігієни праці як науки гігієністи під час вирішення питань охорони здоров’я працівників дотримаються так званого порогового принципу: до якогось критичного відхилення пев ного фактора виробничого середовища від природної фізіологічної норми для людини відхилення не спричиняє небажаних змін в організмі працівника і не матиме генетичних наслідків. Згідно із цим гігієністи за окремими факторами виробничого середовища встановлюють науково обґрунтовані граничні нормативи (гранично допустимі концентрації, рівні тощо), які в установленому порядку затверджують відповідні центральні органи державного управління. На основі цих нормативів здійснюється аудит гігієнічних умов праці на їх відповідність чинній нормативно-правової базі.
Для комплексної оцінки умов праці – з урахуванням фізіологічних і гігієнічних умов – Київський інститут медицини праці розробив «Гігієнічну класифікацію умов праці» (див. 1.5.4), затверджену наказом Міністра охорони здоров’я України. Цей документ базується на принципі диференціації умов праці залежно від фактично діючих рівнів факторів виробничого середовища і трудового процесу порівняно із санітарними нормами, правилами, гігієнічними нормативами, а також можливим впливом їх на стан здоров’я працівників.
Відповідно до «Гігієнічної класифікації» клас умов праці визначають таким чинником, який має найбільше відхилення від нормативних вимог.
Реальні умови праці мають виключати передумови для виникнення травм і професійних захворювань. Фактори, що зумовлюють умови праці, поділяють на чотири групи (табл. 2. 1).
Перша група – санітарно-гігієнічні фактори. Вона включає показники, що характеризують виробниче середовище робочої зони. Вони залежать від особливостей виробничого обладнання і технологічних процесів, можуть бути оцінені кількісно і нормовані.
Таблиця 2.1
Групи факторів, що зумовлюють умови праці
|
Фактор |
Параметр, що характеризує основні властивості елемента, одиниця виміру |
|
1 |
2 |
|
1.Санітарно-гігієнічні Загальні санітарні вимоги |
Відповідність об’єму і площі виробничих приміщень санітарним нормам, м3, м2 |
|
Освітленість: природна штучна |
КПО, % Освітленість, лк |
|
Шкідливі речовини у повітряному середовищі (пари, гази, аерозолі) |
Концентрація, мг/м3 |
|
Мікроклімат: температура повітря відносна вологість повітря швидкість руху повітря |
Температура, °С Вологонасиченість, % Рухомість повітряного середовища, м/с |
|
Механічні коливання: вібрація шум ультразвук |
Коливальна швидкість, м/с, рівень звукового тиску, дБ, Рівень звуку дБА Середня геометрична частота октавних смуг, Гц Рівень звукового тиску, дБ Довжина хвилі, мкм |
|
Випромінювання: інфрачервоне, ультрафіолетове іонізуюче електромагнітне (хвилі радіочастот) |
Інтенсивність випромінювання, ккал/см2, Вт/м2 Активність радіоактивного розпаду, Бк, ліміт дози, мЗв . рік-1 Довжина хвилі, км, м, дм, см, мм Частота коливань, Гц, кГц, МГц, ГГц Напруженість, В/м, А/м, інтенсивність, Вт/м2 |
|
Атмосферний тиск Професійні інфекції та біологічні агенти: (бактерії, віруси, грибки, бруцельоз, лихоманка, туляремія, сибірка тощо) |
У робочій камері, атм Висота над рівнем моря, Па, мм рт. ст. Ступінь небезпечного впливу на організм людини, бали |
|
2. Психофізіологічні («трудові») |
|
|
Фізичне навантаження |
Енерговитрати, ккал/год Вантажооборот за зміну, кгм |
|
Робоча поза |
Зручність під час виконання робіт, бали |
|
Нервово-психічне навантаження |
Інтелектуальне, бали Нервово-емоційне напруження, бали Напруження зору, категорія точності роботи |
|
Монотонність трудового процесу |
Рівень різноманітності й темп праці, бали |
|
Режим праці та відпочинку: змінний добовий тижневий річний |
Тривалість і розподіл перерв на відпочинок та обід, хв Робота в нічний час; тривалість робочих змін, год. Кількість вихідних днів, дні Тривалість відпустки, дні |
Продовження таблиці 2.1
|
1 |
2 |
|
Травмонебезпечність (вибухопожежонебезпека, сейсміч- на небезпека, небезпека травму- вання рухомими частинами машин й обладнання, що рухаються) |
Ступінь небезпеки, бали |
|
3. Естетичні Гармонійність у робочій зоні світлокольорової композиції, звукового середовища Ароматичність запахів повітряного середовища Гармонійність робочих поз і трудових рухів |
Естетичний рівень*, бали Ступінь ароматичності, бали Конструктивні рішення обладнання робочих місць, бали Траєкторія, ритм і варіантність трудових рухів, бали |
|
4. Соціально-психологічні ** Спорідненість колективу Характер міжгрупових стосунків у колективі |
Рівень взаємозаміни в процесі праці, товариської взаємодопомоги, дисципліна праці, бали Рівень конфліктності, бали |
*експертна оцінка
**соціометрична оцінка
Другу групу становлять психофізіологічні елементи, зумовлені самим процесом праці. З цієї групи лише частина факторів може бути оцінена кількісно.
До третьої групи належать естетичні фактори, що характеризують сприйняття працівником навколишньої обстановки та її елементів; кількісно вони оцінені бути не можуть.
Четверта група містить соціально-психологічні фактори, що характеризують психологічний клімат у трудовому колективі; кількісній оцінці також не підлягають.
Отже, несприятливий вплив на людину санітарно-гігієнічних факторів спричинює відволікання внутрішніх ресурсів працівника від основного трудового процесу, несприятливо впливає на психофізіоло гічний стан людини, її працездатність і, як наслідок, відбивається на техніко-економічних показниках підприємства.
Законодавство в галузі гігієни праці. Суспільні відносини, які виникають у сфері забезпечення санітарного благополуччя, відповідні права та обов’язки державних органів, підприємств, установ, організацій і громадян регулюються Законом України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення». Закон встановлює порядок організації державної санітарно-епідеміологічної служби і здійснення державного санітарно-епідеміологічного нагляду в Україні. Відповідно до цього закону підприємства, установи і організації зобов’язані розробляти і здійснювати санітарні та протиепідемічні заходи; забезпечувати лабораторний контроль за виконанням санітарних норм стосовно рівнів шкідливих для здоров’я факторів виробничого середовища; інформувати органи та установи державної санепідеміологічної служби про надзвичайні події та ситуації, що становлять небезпеку для здоров’я населення, відшкодувати в установленому порядку працівникам і громадянам збитки, яких завдано їх здоров’ю в результаті порушення санітарного законодавства.
Згідно з діючим законодавством забезпечення санітарного благополуччя досягається такими основними заходами:
Складниками законодавства в галузі гігієни праці є закони, постанови, положення, санітарні правила і норми, затверджені Міністерством охорони здоров'я України, Міністерством охорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки України, Міністерством праці та соціального захисту, Держстандартом України (наприклад, закони «Про охорону атмосферного повітря», «Про охорону праці», санітарні правила ДСП 173-96 «Охорона атмосферного повітря населених місць», ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень», Державний стан дарт України ДСТУ ISO 14011-97 «Настанови щодо здійснення екологічно го аудиту» тощо).
Санітарія – це сукупність практичних заходів, спрямованих на оздоровлення середовища, що оточує людину.
Виробнича санітарія – це галузь санітарії, спрямована на впрова дження комплексу санітарно-оздоровчих заходів щодо створення здорових і безпечних умов праці.
Згідно з ДСТУ 2293-99 виробнича санітарія – це система організаційних, гігієнічних і санітарно-технічних заходів та засобів запобігання впливу на працівників шкідливих виробничих факторів. Сфера дії виробничої санітарії – запобігання професійній небезпеці (шкідливості) яка може призвести до професійних або професійно зумовлених захворювань, у тому числі і смертельних, під час дії в процесі роботи таких факторів, як випромінювання електромагнітних полів, іонізуючого випромінювання, шумів, вібрацій, хімічних речовин, зниженої чи підвищеної температури тощо.
Розміщення території підприємства. Згідно з вимогами ДСН 173-96 («Державні санітарні правила планування та забудови населених пунктів») промислові підприємства розміщують на території населених пунктів у спеціально виділених промислових районах або за межами населених пунктів на деякій відстані від них (залежно від викиду шкідливих речовин).
Між підприємством і житловим районом створюється санітарно-за хисна зона, тобто територія між місцями викидів в атмосферу шкідливих виробничих речовин, і житловими чи громадськими будівлями, ширина якої залежить від класу підприємств, виробництв і об’єктів (табл. 2.2). Санітарними нормами встановлено п’ять класів підприємств, виробництв і об’єктів залежно від потужності, виду сировини, умов технологічного процесу, характеру та кількості викидів речовин, які можуть негативно впливати на людей та довкілля.
Таблиця 2.2
Ширина санітарно-захисної зони підприємств, виробництв і об'єктів
|
Клас виробництва |
І |
II |
III |
IV |
V |
|
Ширина санітарно-захисної зони, м |
1000* |
500 |
300 |
100 |
50 |
* Для підприємств хімічної галузі може бути до 3000 м.
До першого класу, наприклад, належать хімічні підприємства з виробництва зв’язаного азоту, нафтопереробні підприємства, комбінати чорної металургії; до другого класу – підприємства будівельної промисловості, підприємства з виробництва гіпсу, азбесту, вапна; до третього класу – ливарні виробництва, виробництва кабелю, пластмас, будівельних матеріалів; до четвертого – виробництва металообробної промисловості та приладів електротехнічної промисловості; до п’ятого класу –виробництва приладів для електротехнічної промисловості, будівельних матеріалів, стиснених і зріджених продуктів розділення повітря.
У межах санітарно-захисної зони дозволяється розміщувати менш шкідливі промислові підприємства, а також пожежні депо, санітарно-побутові підприємства, гаражі, склади та інше. Територія санітарно-захисної зони має бути упорядкована та озеленена.
Промислові підприємства, що виділяють виробничі шкідливості (гази, дим, кіптяву, пил, неприємні запахи, шум), не дозволяється розміщувати по відношенню до житлового району з навітряного боку для вітрів переважного напрямку.
Планування території підприємств. Генеральні плани промислових під приємств розробляють відповідно до санітарно-гігієнічних вимог і вимог безпеки праці і пожежної безпеки. Тут враховують такі чинники, як природне провітрювання та освітлення. Майданчик промислового підприємства повинен мати відносно рівну поверхню і нахил до 0,002% для стоку поверхневих вод. За функціональним призначенням він розділяється на зони: передзаводську (за межами огорожі чи умовної межі підприємства), виробничу, підсобну і складську.
Забудова промислового майданчика може бути суцільною або з окремо розміщеними будівлями, одно- або багатоповерховими. Забороняється суцільна забудова із замкненим внутрішнім двором, бо в цьому разі погіршується провітрювання та природне освітлення будівель.
Санітарні розриви між будівлями, що освітлюються через віконні прорі зи, приймаються не менше найбільшої висоти до верху карнизу будівель, розміщених навпроти.
Виробничі та складські приміщення можуть мати будь-яку форму та роз міри, зумовлені виробничими вимогами, але, виходячи із санітарно-гігієнічних умов (освітлення, вентиляція), найдоцільніші будівлі, що мають форму прямокутника. Конструкція виробничих будівель, число поверхів і площа обумовлюються технологічними процесами, категорією вибухопожежонебезпеки, наявністю шкідливих і небезпечних факторів.
Центральний вхід на територію підприємства варто передбачати з боку основного підходу чи під’їзду працівників. Територія підприємства повинна мати впорядковані пішохідні доріжки (тротуари) від центрального та додат кових прохідних пунктів до всіх будівель і споруд. До будівель і споруд на всій їх довжині має передбачатись під'їзд пожежних автомобілів. До будівель передбачається підведення мереж електроенергії, водопостачання та каналізації.
Територія підприємства має бути озеленена, площа цих ділянок повинна становити не менше 10% площі підприємства.
Водопостачання. Залежно від призначення будівлі і технології виробництва передбачають системи зовнішнього та внутрішнього водопостачання. Залежно від вимог технологічного процесу застосовують такі системи технологічного водопостачання: оборотну, повторного використання, охолодженої, дистильованої, пом’якшеної води та ін. Для скорочення витрат води на технологічні потреби варто застосовувати системи повторного та оборотного водопостачання.
Пристрої питного водопостачання (фонтанчики) рекомендується розмі щувати у проходах виробничих приміщень, вестибюлях, кімнатах відпочин ку, на відкритих площадках території підприємства і, як виняток, у виробни чих цехах. Мережі господарсько-питного водопостачання мають бути відділені від мереж, що подають непитну воду.
Норми витрат води на господарсько-питні потреби становлять 45 л у гарячих цехах та 25 л на працівника в зміну у звичайних цехах.
Каналізація. Каналізація для відведення стічних вод розрізняють на виробничу, господарсько-фекальну та зливну. Каналізаційні системи склада ються з приймальних пристроїв (лотки, раковини), каналізаційних мереж, станції перекачки, очисних споруд і допоміжних пристроїв.
Забороняється спуск господарсько-фекальних та виробничих стічних вод у дренажні колодязі, щоб запобігти забрудненню водоносних шарів ґрунту. Доцільно використовувати оборотну систему водопостачання, за якої забруднена виробнича вода після очищення знову надходить для потреб технологічних процесів. Спуск незабруднених виробничих стічних вод (наприклад, з системи охолодження) допускається у зливну каналізацію, призначену для стікання атмосферних опадів.
Для багатьох підприємств допускається спуск стічних вод, що вміщують шкідливі речовини, після відповідної обробки, у міську каналізаційну мере жу, якщо концентрація шкідливих речовин у суміші стічних вод підприєм ства та міських стічних вод не перевищує встановлених норм.
Вимоги до виробничих приміщень. Вибір типу приміщення визнача ється технологічним процесом і можливістю боротьби з шумом, вібра цією і забрудненням повітря. Виробничі приміщення відповідно до вимог чинних нормативів мають бути забезпечені достатнім природним освітленням. Обов’язковим є також улаштування ефективної за екологічними і санітарно-гігієнічними показниками вентиляції.
Висота виробничих приміщень повинна бути не менше 3,2 м, а об’єм і площа – 15 м3 та 4,5 м2 відповідно на кожного працівника (для користувачів комп’ютерів згідно з ДСанПіН 3.3.2-007-98 «Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин» на одного працівника повинно бути не менше: площі – 6 м2 і об'єму –20 м3).
Приміщення чи дільниці виробництв з надлишками тепла, а також зі надмірними виділеннями шкідливих газів, пару чи пилу доцільно розміщувати біля зовнішніх стін будівель, а у багатоповерхових будівлях - на верхніх поверхах.
Підлога на робочих місцях має бути рівною, теплою, щільною та стійкою до ударів, мати неслизьку та зручну для очищення поверхню; бути стійкою до дії хімічних речовин і не вбирати їх.
Стіни виробничих і побутових приміщень мають відповідати вимогам шумо- і теплозахисту; легко піддаватися прибиранню та миттю; мати покриття, що унеможливлює поглинення чи осадження отруйних речовин (керамічна плитка, олійна фарба).
Приміщення, де розміщено виробництва з виділенням шкідливих та агресивних речовин (кислоти, луги, ртуть, бензол, сполуки свинцю та ін.), повинні мати стіни, стелю та конструкції, виконані й оздоблені так, щоб не відбувалася сорбція цих речовин і забезпечувалася можливість очищення та миття цих поверхонь.
У приміщеннях з великим виділенням пилу (шліфування, заточування тощо) потрібно передбачити прибирання за допомогою пилососів чи гідрозмивання.
Колір інтер’єрів приміщень має відповідати вимогам технічної естетики.
Вимоги до допоміжних приміщень і будівель. До допоміжних належать приміщення та будівлі адміністративні, санітарно-побутові, громадського харчування, охорони здоров’я, культурного обслуговування, конструкторських бюро, для навчальних занять і громадських організацій.
Допоміжні приміщення різного призначення варто розміщувати в одній будівлі з виробничими приміщеннями або прибудовах до них у місцях з най меншим впливом шкідливих факторів, а якщо таке розміщення неможливе, то їх можна розміщувати і в окремих будівлях.
Висота поверхів окремих будівель, прибудов чи вбудов має бути не мен шою 3,3 м, висота від підлоги до низу перекрить – 2,2 м, а у місцях нерегуляр ного переходу людей – 1,8 м. Висота допоміжних приміщень, розміщених у виробничих будівлях, має бути не меншою 2,4 м.
Площа допоміжних приміщень має бути не меншою 4 м2 на одне робо че місце у кімнаті управлінь і 6 м2 – у конструкторських бюро; 0,9 м2 на одне місце в залі нарад; 0,27 м2 на одного співробітника у вестибюлях та гардеробних.
До групи санітарно-побутових приміщень входять: гардеробні, душові, туалети, кімнати для вмивання та паління, приміщення для знешкодження, сушіння і знепилювання робочого одягу, приміщення для особистої гігієни жінок та годування немовлят, приміщення для обігрівання працівників. У санітарно-побутових приміщеннях підлоги мають бути вологостійкими, з неслизькою поверхнею, світлих тонів, стіни та перегородки – облицьовані вологостійким, світлих тонів матеріалами на висоту 1,8 м.
У гардеробних приміщеннях для зберігання одягу мають бути шафи роз мірами: висота 1650 мм, ширина 250...400 мм, глибина 300 мм. Кількість шаф має відповідати спискові кількості працівників.
Технічна естетика виробничих приміщень. Науково встановлено, що колір навколишніх предметів і предметних ансамблів впливає на емоції (позитивні чи негативні), тобто на настрій людей: одні кольори діють заспокійливо, інші – подразнюючи, збуджуючи.
Так, наприклад, червоний колір – збуджувальний, гарячий, енергійний. Жовтогарячий колір зігріває, бадьорить, стимулює до активної діяльності. Жовтий – теплий, веселий, привертає до хорошого настрою. Зелений – колір спокою і свіжості, заспокоює нервову систему, у поєднанні з жовтим набуває м'яких тонів і позитивно впливає на настрій. Блакитний і синій кольори нагадують про далечінь, воду, холод, вони свіжі та прозорі, здаються легкими і повітряними, під час їх дії зменшується фізичне навантаження, вони можуть регулювати ритм дихання, заспокоювати пульс. Білий колір – холодний, одноманітний, здатний викликати апатію. Чорний – похмурий, важкий, різко погіршує настрій. Сірий – діловий, сумний, похмурий, у виробничих умовах застосовувати його не рекомендується.
Виходячи з цього, загальна схема використання кольору чи групи кольо рів для зменшення втоми працівників така: якщо виробничий процес чи фактори довкілля впливають на працівників збудливо, варто застосовувати заспокійливі кольори, а якщо на працівників діють будь-які гнітючі фактори, то їм має протиставлятися збудливе кольорове середовище.
Проектування кольорового рішення інтер’єра виробничих приміщень варто виконувати відповідно до СН 181-70 («Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производственных зданий промышленных предприятий»). Так, під час роботи, що потребує зосередженості, рекомендується вибирати неяскраві, мало контрастні відтінки, які не розпорошували б увагу, а під час роботи, що потребує інтенсивного фізичного чи розумового навантаження, рекомендуються відтінки теплих кольорів, що збуджують активність.
Таке оформлення інтер’єрів виробничих приміщень сприяє послабленню відчуття стомленості, підвищенню працездатності та зменшенню травматизму.
Організація праці на робочому місці – це комплекс заходів, що забезпечують трудовий процес та ефективне використання знарядь виробництва і предметів праці.
Робоче місце – це зона, оснащена технічними засобами, в якій відбувається трудова діяльність працівника чи групи працівників.
Організація праці на робочому місці полягає у виборі робочої пози та системи робочих рухів, визначення розмірів робочої зони та розміщення у ній органів керування, інструментів, заготовок, матеріалів, пристроїв та ін., а також у виборі оптимального режиму праці та відпочинку.
Робоча поза. Правильно вибрана робоча поза сприяє зменшенню втоми та збереженню працездатності працівника. Робоча поза може бути вільною або заданою (табл. 2.3).
Вільна поза роботи означає можливість працювати позмінно сидячи і стоячи. Це найзручніша поза, бо дає змогу чергувати завантаження м’язів і зменшує загальну втому.
Задані робочі пози – сидячи або стоячи. Робоча поза «сидячи» найзручніша, вона може застосовуватися для робіт з невеликими фізичними зусиллями, з помірним темпом, що потребують великої точності. Поза «стоячи» є найтяжча, бо потребує витрачання енергії на виконання роботи, на підтримку тіла у вертикальному чи нахиленому положенні.
Таблиця 2.3
Характеристика робочих поз людини
|
Робоча поза |
Зусилля, Н |
Рухливість під час роботи |
Радіус робочої зони, мм |
Особливості діяльності |
|
Сидячи - стоячи |
50−100 |
Середня (можливість періодичної зміни пози) |
500...750 |
Великий просторовий огляд і зони досяжності виробів руками |
|
Сидячи |
до 80 |
Обмежена |
380...500 |
Невелика статична стомлюваність, спокійне положення рук, можливість виконання точної роботи |
|
Стоячи |
100−120 |
Велика (вільність пози і рухів) |
750 та більше |
Процес використання фізичного навантаження, великий просторовий огляд; швидка стомлюваність |
Система робочих рухів. Основним принципом у виборі системи робочих рухів є принцип «економії рухів», який сприяє підвищенню продуктивності праці і, водночас зменшенню стомлюваності, кількості помилок і травматизму.
Принципи «економії рухів» полягають у такому: обидві руки повинні починати і закінчувати рух одночасно; руки не повинні бути бездіяльними, окрім періодів відпочинку; рухи рук повинні виконуватися одночасно у протилежних і симетричних напрямках; найкращою є така послідовність дій, яка вміщує найменше число елементарних рухів; руки треба звільняти від усякої роботи, яка може успішно виконуватися ногами чи іншими частинами тіла; за змоги об’єкт праці має закріплюватися за допомогою спеціальних пристроїв, щоб руки були вільні для виконання операцій.
Робота має організовуватися так, щоб ритм робочих операцій був, за змоги, чітким і природним, а послідовність рухів такою, щоб один рух легко переходив у інші. Рух менш стомлювальний, якщо він відбувається у напрямку, що збігається з напрямком сили тяжіння. Різкі коливання швидкості та невеликі перерви в русі мають бути виключені.
Варто також враховувати низку положень щодо швидкості руху рук людини: там, де потрібна швидка реакція, треба використовувати рух «до себе»; швидкість руху зліва направо для правої руки більша, ніж у зворотному напрямку; обертові рухи у 1,5 разу швидші, а ніж поступальні; плавні криволі нійні рухи рук швидші, а ніж прямолінійні з миттєвою зміною напрямку; рухи з великим розмахом швидші; рухи, орієнтовані механізмами, швидші, а ніж рухи, орієнтовані «на око»; рухи слід обмежувати обмежувачами скрізь, де це можливо. Треба також уникати рухів, метою яких є точне встановлення вруч ну, наприклад, збіг двох рисок мікрометра; вільні ненапружені рухи викону ються швидше, легше і точніше, а ніж вимушені рухи, що визначаються певни ми обмежувачами; точні рухи краще виконувати сидячи, а ніж стоячи. Макси мальна частота рухів руки (під час згинання та розгинання) – близько 80; ноги – 45, корпусу – 30 раз на хвилину, а пальця – 6 раз і долоні – 3 рази на секунду.
Оснащення робочого місця. Оснащення та обладнання робочого місця залежить від виконуваної роботи (технологічних операцій), від характеру роботи (розумова, фізична, тяжка, монотонна) та від умов праці (комфортні, нормальні, несприятливі).
Безпосередньо на робочому місці потрібно передбачати інформаційне устаткування та органи управління, а також технологічне оснащення (опорні елементи, швидкодіючі затискачі, шарнірні монтажні головки, настільні бункери і касети з гніздами тощо); додаткове обладнання (робочий стіл, сидіння оператора, підставка для ніг, шафа для інструментів та ін.); транспортні засоби (транспортери, підвісні конвеєри тощо.); пристрої для укладення матеріалів, заготовок, готових виробів; засоби сигналізації; засоби безпеки.
Робоче місце працівника (особливо оператора) характеризує два поля: інформаційне поле (простір із засобами відображення інформації) і моторне поле (простір з органами управління та об’єктом праці).
В інформаційному полі зорового спостереження (рис. 2.1) вирізняють три зони: у зоні 1 розміщують засоби відображення інформації, які використовуються дуже часто і потребують точного та швидкого зчитування інформації; у зоні 2 – засоби інформації, які використовуються часто і потребують менш точного і швидкого зчитування інформації; у зоні 3 – засоби відображення інформації, які використовуються зрідка.
В моторному полі (рис. 2.2) також вирізняються три зони: 1 – зона опти мальної досяжності, в якій розміщують дуже важливі і дуже часто використовувані (більше 2 раз за хвилину) органи управління; 2 – зона легкої досяжності, в якій розміщують часто використовувані (2 рази за хвилину) органи управління; 3 – зона досяжності, в якій розміщують рідко використовувані (менше 2 раз за хвилину) органи управління. Зони в моторному полі під час виконання робочих операції при робочій позі «стоячи» наведені на рис. 2.3.
Рис. 2.1. Зони в полі зорового спостереження:
а.–в горизонтальній площині; б. – у вертикальній площині
Рис. 2.2. Зона в моторному полі за виконання ручних операцій і розміщення органів управління у робочій позі «сидячи»:
1 - зона оптимальної досяжності; 2 - зона легкої досяжності; 3 - зона досяжності.
Рис. 2.3. Зони в моторному полі за виконання ручних операцій
у робочій позі «стоячи»:
1 - оптимальна робоча зона; 2 - зона досяжності рук за фіксованого положення ніг.
Вимоги виробничої санітарії до робочого місця. Кожне робоче місце повинно :
• бути обладнано необхідними засобами колективного захисту;
укомплектовано необхідними ЗІЗ;
мати достатнє природне та штучне освітлення;
мати параметри мікроклімату відповідно до санітарних норм;
мати вентиляцію.
Приклади організації робочого місця монтажника радіоапаратури та токаря наведені на рис. 2.4 та 2.5.
Рис. 2.4. Організація робочого місця монтажника радіоапаратури (робочі столи розташовано один за одним):
1-робочий стіл (1300 х 700 мм); 2- шафа для зберігання матеріалів та інструментів (960 х 900 мм); 3 – стілець (діаметр сидіння 350 мм); 4 - стіна; 5 - виробнича площа, зайнята робочим місцем (заштрихована і обмежена пунктиром).
Рис. 2.5. Організація робочого місця токаря:
І - зона обслуговування; II - робоча зона; III - зона розміщення заготовок та деталей;
1 – верстат; 2 – екран; З – лоток; 4 – столик; 5 – тара; 6 – грати; 7 – тумбочка; 8 – стілець;
9 - пульт зв'язку; 10 - урна для сміття;11 - планшет для креслень.
Вибір оптимального режиму роботи і відпочинку. Під час роботи від працівника вимагається підвищена увага, певна швидкість виконання окремих технологічних операцій, швидка переробка отриманої інформації, точна координація рухів і ін., що може викликати перевантаження і перевтому організму та зниження працездатності. До таких же наслідків призводить і монотонна робота під час виконання спрощених одноманітних операцій у примусовому режимі та заданій позі (наприклад, під час робіт на конвеєрах чи поточно-механізованих лініях). Таку перевтому можна зменшити створенням оптимального режиму праці і відпочинку.
Під оптимальним режимом праці і відпочинку розумі ють таке чергування періодів праці і відпочинку, за якого досягається найбільша ефективність трудової діяльності людини і хо роший стан її здоров'я. Оптимальний режим праці і відпочинку дося гається: паузами та пе рервами в роботі (для приймання їжі, обігріван ня, охолодження), змі ною форми роботи (на приклад, розумової і фізичної), зміною умов довкілля (наприклад, роботою за низьких і нормальних температу р), усуненням моно тонності в роботі, відпочинком у спеціальних кімнатах психологічно го розвантаження, використанням психічного впливу музики.
Чергування праці і відпочинку встановлюють залежно від зміни працездатності людини впродовж робочого дня (рис. 2.6). На початку зміни завжди існує стадія «входження у робочий ритм» або щораз більшої працездатності (1), коли відбувається відновлення робочих навичок. Тривалість цього періоду 0,5...1,5 години залежно від характеру праці і тривалості попередньої перерви в роботі. Швидкість і точність дій у цей період невеликі. Потім настає стадія високої стійкої працездатності (2) тривалістю до 3 годин залежно від характеру роботи, ступеня підготовки та стану працівника. Після цього настає стадія зменшення працездатності або стадія розвитку втоми (3), рухи сповільнюються і увага розсіюється, сприйняття притупляється. У цей час, звичайно, роблять обідню перерву.
Після обідньої перерви впрацьовування настає швидко – за 10...15 хвилин, бо робочі навички не втрачено. Працездатність у другій поло вині дня трохи нижча, ніж до обіду, і становить 80...90% дообіднього рівня. Через 2,5...3 години після обідньої перерви працездатність зменшується і наприкінці робочого дня приблизно сягає рівня, який був на початку робочого дня.
Для зменшення стомлення встановлюють регламентовані перерви в роботі у періоди, що передують зменшенню працездатності. Так, при тяжкій фізичної праці рекомендують часті (через 2...2,5 години) короткі перерви (по 5...10 хвилин), а за розумової праці ефективні довгі перерви на відпочинок і переключення на фізичну працю. Загальну тривалість відпочинку встановлюють у відсотках до трива лості робочої заміни: за фізичної праці вона має становити 4...20%, із нервовою напругою – 14...25%, а за розумової праці – до 10...12%.
Рис. 2.6. Зміна працездатності (продуктивності праці) впродовж робочого дня:
1 – стадія входження в трудовий прощес (щораз більшої працездатності); 2 - стадія високої стабільної працездатності; 3 - стадія зменшення працездатності (розвитку втоми).
Зараз, при дефіциті м’язових зусиль (рухова недостатність) з одно часним збільшенням нервової напруги така форма відпочинку, як спо кій, не може задовольнити потреби організму. Тому під час перерв у роботі рекомендують активний відпочинок, наприклад, спеціально розроблені комплекси виробничої гімнастики.
Мікроклімат виробничих приміщень – це умови внутрішнього сере довища цих приміщень, що впливають на тепловий обмін працівників з оточенням. Як фактор виробничого середовища мікроклімат впли ває на теплообмін організму людини з цим середовищем і, таким чином, визначає тепловий стан організму людини в процесі праці.
Мікрокліматичні умови виробничих приміщень характеризуються такими показниками:
температура повітря (°С);
відносна вологість повітря (%);
швидкість руху повітря (м/с);
• інтенсивність теплового (інфрачервоного) опромінювання (Вт/м2) від поверхонь обладнання та активних зон технологічних процесів (у ливарному виробництві, під час зварювання та ін.).
Під час виконанні роботи в організмі людини відбуваються певні фізіологічні (біологічні) процеси, інтенсивність яких залежить від загальних затрат на виконання робіт і які супроводжуються тепловим ефектом і завдяки яким підтримується функціонування організму. Частину цього тепла споживає сам організм, а надлишки тепла повинні відводитися середовище, що оточує.
Відповідно до сучасних уявлень основними видами теплообміну організ му людини з навколишнім її середовищем є:
конвективний, який залежить від температури повітря, його вологості та рухливості, завдяки йому за нормальних мікрокліматичних умов організм людини віддає у навколишнє середовище близько 20% надлишкового тепла;
випарювання вологи з поверхні тіла, що залежить від відносної воло гості та рухливості повітря, завдяки якому у навколишнє середовище відво диться також близько 20% надлишкового тепла;
випромінюванням, який залежить від результуючого променевого теплового потоку що випромінюється тілом людини у виробниче середовище і зовнішніми джерелами теплового випромінювань в напрямку тіла людини, завдяки якому за нормальних мікрокліматичних умов тіло людини може від давати у виробниче середовище близько 50% надлишкового тепла;
кондукція, яка залежить від температури поверхонь, що оточують людину у умовах виробництва.
Кількість надлишкового тепла, яке має віддати тіло працівника у навко лишнє (виробниче) середовище залежить від енергетичних (фізичних, розу мових емоційних, нервових та ін.) навантажень під час виконання робіт. В одночас здійснюється перерозподіл засобу теплообміну людина-середовище. Так, за підвищення важкості праці та температури середовища до температури тіла і вище теплообмін великою мірою здійснюється за раху нок випарювання (кількість поту з поверхні шкіри досягає 1–1,5 л/год.
Значення параметрів мікроклімату суттєво впливають на самопо чуття та працездатність людини і, як наслідок цього, рівень травма тизму. Тривала дія високої температури повітря за одночасно підви щеної його вологості призводить до збільшення температури тіла людини до 38–40°С (гіпертермія), внаслідок чого здійснюється різно манітні фізіологічні порушення у організмі: зміни в обміні речовин, у серцево-судинній системі, зміни функцій внутрішніх органів (печін ки, шлунка, жовчного міхура, нирок), зміни у системі дихання, пору шення центральної та периферичної нервових систем.
У разі підвищення температури суттєво збільшується потовиділення, внаслідок чого здійснюється різке порушення водного обміну. З потом з орга нізму виділяється велика кількість солей, головним чином хлористого нат рію, калію, кальцію. Зростає вміст у крові молочної кислоти, сечовини. Змінюються інші параметрі крові, внаслідок чого вона згущається. В умовах високої температури збільшується частота пульсу (до 100…180 поштовхів за хвилину), артеріальний тиск. Перегрівання тіла людини супрово джується головними болями, запамороченням, нудотою, загальною слабкістю, часом можуть виникати судоми та втрата свідомості. Негативна дія високої температури збільшується за підвищеної вологості, тому що при цьому зни жується випаровування поту, тобто погіршується тепловіддача від тіла людини. Зміни в організмі за підвищеної температури безумовно відбиваються на працездатності людини. Так, збільшення температури повітря виробничого середовища з 20°С до 35°С призводить до зниження працездат ності людини на 50…60%.
Суттєві фізіологічні зміни в організмі здійснюються також у разі холодово го впливу, який призводить до переохолоджування організму (гіпотермія). Найбільш вираженою реакцією на низьку температуру є звуження судин м’язів і шкіри. Знижується пульс, збільшується об’єм дихання і споживан ня кисню. Тривала дія знижених температур приводить до появи таких захво рювань, як радикуліт, невралгія, суглобного та м’язового ревматизму, інфек ційних запалювань дихального тракту, алергії тощо. Охолоджування тіла викликає порушення рефлекторних реакцій, зниження тактиль них та інших реакцій, уповільнюються рухи. Це також може бути причиною збільшення виробничого травматизму.
Недостатня вологість повітря (нижче 20%) призводить до підсихання сли зових оболонок дихального тракту та очей, внаслідок чого зменшується їх захисна здатність протистояти мікробам.
Фізіологічна дія рухомого потоку повітря пов’язана зі змінами у темпера турному режиму організму, а також механічній дії (повітряному тиску), яка вивчена ще недостатньо. Встановлено, що максимальна швидкість повітря на робочих місцях не повинна перевищувати 2 м/с.
Санітарно-гігієнічне нормування умов мікроклімату здійснюються за ДСН 3.3.6.042-99, які встановлюють оптимальні і допустимі пара метри мікроклімату залежно від загальних енерговитрат організму під час виконанні робіт і періоду року.
За загальними затратами організму на виконання робіт згідно з нормативом виділяють три категорії робіт відповідно до табл. 1.7.
За санітарно-гігієнічного нормування умов виділяють два періоди року: теплий (середньодобова температура зовнішнього середови ща вище +10°С) і холодний (середньодобова температура зовнішньо го середовища не перевищує 10°С).
Оптимальні мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікро клімату, які за тривалого та системного впливу на людину забезпечу ють зберігання нормального теплового стану організму без активізації механізмів терморегуляції. Вони забезпечують відчуття теплового комфорту та створюють передумови для високого рівня працездатності.
Температура внутрішніх поверхонь робочої зони (стіни, підлога, стеля) технологічного обладнання (екрани та ін.) зовнішніх поверхонь технологічного устаткування, огороджувальних конструкцій не повинна виходити більш як на 2 °С за межі оптимальних температур повітря для даної категорії робіт, вказаної в табл. 2.4.
Таблиця 2.4.
Оптимальні величини температури, відносної вологості
та швидкості руху повітря робочої зони виробничих приміщень
|
Період року |
Категорія робіт |
Температура повітря, °С |
Відносна вологість, % |
Швидкість руху, м/с |
|
Холодний період року |
Легка Іа |
22–24 |
60–40 |
0,1 |
|
Легка І6 |
21–23 |
60–40 |
0,1 |
|
|
Середньої важкості ІІа |
19–21 |
60–40 |
0,2 |
|
|
Середньої важкості ІІб |
17–19 |
60–40 |
0,2 |
|
|
Важка III |
16–18 |
60–40 |
0,3 |
|
|
Теплий період року |
Легка 1а |
23–25 |
60–40 |
0,1 |
|
Легка 16 |
22–24 |
60–40 |
0,2 |
|
|
Середньої важкості Па |
21–23 |
60–40 |
0,3 |
|
|
Середньої важкості Пб |
20–22 |
60–40 |
0,3 |
|
|
Важка III |
18–20 |
60–40 |
0,4 |
Під час виконання робіт операторського типу, пов’язаних з нервово емоційним напруженням у кабінетах, пультах і постах керування тех нологічними процесами, в кімнатах з обчислювальною технікою та інших приміщеннях повинні дотримуватися оптимальні умови мікро клімату.
Допустимі мікрокліматичні умови – поєднання параметрів мікро клімату, які за тривалого та систематичного впливу на людину можуть викликати зміни теплового стану організму, що швидко мина ють і нормалізуються та супроводжуються напруженням механізмів терморегуляції в межах фізіологічної адаптації. При цьому не виникає ушкоджень або порушень стану здоров’я, але можуть спостерігатися дискомфортні тепловідчуття, погіршення самопочуття та зниження працездатності.
Допустимі параметри мікрокліматичних умов встановлюють тоді, коли на робочих місцях не можна забезпечити оптимальні величини мікроклімату за технологічними вимогами виробництва, технічною недосяжністю та економічно обґрунтованою недоцільністю.
Величини показників допустимих мікрокліматичних умов встано влюють для постійних і непостійних робочих місць. Допустимі величини температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень не повинні виходити за межі показників, наведених у табл. 2.5. Перепад температури повітря по висоті робочої зони при забезпе ченні допустимих умов мікроклімату не повинен бути більше 3°С для всіх категорій робіт, а по горизонталі робочої зони та впродовж робо чої зміни – виходити за межі допустимих температур для даної кате горії роботи, вказаної в табл. 2.5.
Температура внутрішніх поверхонь приміщень (стіни, підлога, стеля), а також температура зовнішніх поверхонь технологічного устаткування або його захисних оболонок (екранів і т. ін.) не повинна виходити за межі допустимих величин температури повітря для даної категорії робіт, вказаної в табл. 2.5.
Таблиця 2.5
Допустимі величини температури, відносної вологості
та швидкості руху повітря робочої зони виробничих приміщень
|
Період року |
Категорія робіт |
Температура, °С |
Відносна вологість % на робочих місцях – постійних і непостій них |
Швидкість руху, м/сек. на робочих місцях - постійних і непостій них |
|||
|
Верхня межа |
Нижня межа |
||||||
|
На постійних робочих місцях |
На непостійних робочих місцях |
На постійних робочих місцях |
На непостійних робочих місцях |
||||
|
Холод ний період року |
Легка Iа |
25 |
26 |
21 |
18 |
75 |
не більше 0,1 |
|
Легка Іб |
24 |
25 |
20 |
17 |
75 |
не більше 0,2 |
|
|
Середньої важкості Па |
23 |
24 |
17 |
15 |
75 |
не більше 0,3 |
|
|
Середньої важкості IIб |
21 |
23 |
15 |
13 |
75 |
не більше 0,4 |
|
|
Важка III |
19 |
20 |
13 |
12 |
75 |
не більше 0,5 |
|
|
Теплий період року |
Легка Іа |
28 |
30 |
22 |
20 |
55 – за 28°С 60 – за 27°С 65 – за 26°С 70 – за 25°С 75 – за 24°С і нижче |
0,2–0,1 |
|
Легка Іб |
28 |
30 |
21 |
19 |
0,3–0,1 |
||
|
Середньої важкості IIа |
27 |
29 |
18 |
17 |
0,4–0,2 |
||
|
Середньої важкості IIб |
27 |
29 |
15 |
15 |
0,5–0,2 |
||
|
Важка III |
26 |
28 |
15 |
13 |
0,6–0,5 |
У виробничих приміщеннях, розташованих у районах із середньою мак симальною температурою найбільш жаркого місяця вище 25°С, допускаються відхилення від величин показників мікроклімату, вказаних у табл. 2.5, для даної категорії робіт, але не більш як на 3°С. Швидкість руху повітря повинна бути збільшена на 0,1 м/с, а відносна вологість повітря знижена на 5% за підвищення температури на кожний градус вище верхньої межі допустимих температур повітря, вказаних у табл. 2.5.
Інтенсивність теплового опромінювання працівників від нагрітих повер хонь технологічного устаткування, освітлювальних приладів, інсоляція від засклених огороджень не повинна перевищувати 35,0 Вт/м2 – за опромінювання 50% і більше поверхні тіла, 70 Вт/м2 – при величині опромінюваної поверхні від 25 до 50% та 100 Вт/м2 – за опромінювання не більш як 25% поверх ні тіла працівника.
За наявності джерел з інтенсивністю 35,0 Вт/м2 і більше температура повітря на постійних робочих місцях не повинна перевищувати верхніх меж оптимальних значень для теплого періоду року; на непостійних – верхніх меж допустимих значень для постійних робочих місць.
За наявності відкритих джерел випромінювання (нагрітий метал, скло, відкрите полум’я) допускається інтенсивність опромінення до 140,0 Вт/м2. Величина опромінюваної площі не повинна перевищувати 25% поверхні тіла працівника з обов’язковому використанням індивідуальних засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).
Нормалізацію несприятливих мікрокліматичних умов здійснюють за допомогою комплексу заходів і способів, які включають: буді вельно-планувальні, організаційно-технологічні і інші заходи колек тивного захисту. Для профілактики перегрівань і переохолоджень використовують засоби індивідуального захисту, медикобіологічні тощо.
Нормованмх параметрів мікроклімату на робочих місцях досягають передусім за рахунок раціонального планування виробничих приміщень і оптимального розміщення в них устаткуван ня з тепло-, холодо- та вологовиділеннями. Для зменшення термічних навантажень на працівників передбачають максимальна механізація, автоматизація та дистанційне управління технологічними процесами й устаткуванням.
У приміщеннях із значними площами засклених поверхонь передбачають заходи захисту від перегрівання під час потрапляння прямих сонячних променів у теплий період року (орієнтація віконних прорі зів схід–захід, улаштування жалюзі та ін.), від радіаційного охоло дження – в зимовий (екранування робочих місць). За температурі внутрішніх поверхонь огороджуючих конструкцій вище допустимих величин робочі місця повинні бути віддалені від них на відстань не менш як 1 м.
У виробничих приміщеннях з надлишком (явного) тепла використовують природну вентиляцію (аерацію). Аераційні ліхтарі та шахти розташовують безпосередньо над основними джерелами тепла на одній осі. У разі неможливості або неефективності аерації встановлюють механічну загально обмінну вентиляцію. За наявності одиничних джерел тепловиділень оснащують обладнання місцевою витяжною вен тиляцією у вигляді локальних відсмоктувачів, витяжних зонтів тощо.
У замкнених і невеликих за об’ємом приміщеннях (кабіни кранів, пости та пульти керування, ізольовані бокси, кімнати відпочинку тощо) під час виконання операторських робіт використовують системи кондиціонування повітря з індивідуальним регулюванням температу ри та об’єму повітря, що подається.
За наявності джерел тепловипромінювання вживають комплекс заходів з теплоізоляції устаткування та нагрітих поверхонь за допомо гою теплозахисного обладнання.
Вибір теплозахисних засобів зумовлюється інтенсивністю тепловипромінювання, а також умовами технологічного процесу.
Доцільно в умовах підвищеної температури на робочих місцях вживати газовану підсолену (0,5%) воду. Це запобігає втраті води організмом, а також необхідних для людини солей та мікроелементів. Водночас, рекомендовано підвищувати споживання білкової їжі. Ці заходи поліпшують самопочуття та працездатність працівників в умовах дії підвищеної температури на робочих місцях.
2.4. ОЗДОРОВЛЕННЯ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА
Навколишнє повітряне середовище є найважливішим фактором існування людини і має визначені фізичні і хімічні властивості. Фізичні властивості можуть бути представлені параметрами мікро клімату (температура, вологість, швидкість руху повітря, барометрич ний тиск), іонним складом, електромагнітними та акустичними полями тощо. Іншим найважливішим показником якості повітряного середовища є його хімічний склад, зумовлений природним складом повітря і різними забрудненнями. У виробництві природне (фонове) повітря додатково забруднюється викидами різних технологічних процесів (в основному під час спалювання палива, термічної і механічної обробки матеріалів, хімічних процесів). Розглянемо докладніше параметри природного газового складу атмосфери і забруднювальних речовин у повітряному середовищі і їхній вплив на людину.
Атмосфера – газова оболонка Землі. Її маса становить близько 5,9۰1015 т. Вона має шарувату будову і складається з кількох сфер, між якими розташовуються перехідні шари – паузи. У сферах змінюється кількість повітря і температура.
Найщільніший шар повітря, що прилягає до земної поверхні, зветься тропосферою. Товщина її в середніх широтах становить 10…12 км над рівнем моря, на полюсах – 7…10, над екватором – 16…18 км. У тропосфері зосередже но більш як 4/5 маси земної атмосфери. Через нерівномірність нагрівання зем ної поверхні в атмосфері утворюються могутні вертикальні струми повітря, спостерігаються нестійкість температури, відносної вологості, тиску та ін. Температура повітря в тропосфері за висотою зменшується на 0,6°C на кожні 100 м і коли вається від 40 до -50°С.
Вище тропосфери розміщуються стратосфера (40 км), мезосфера (80 км), термосфера (чи іоносфера) і нарешті екзосфера (від 800 до 1600 км).
У стратосфері під впливом космічного випромінювання і короткохвильо вої частини ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули повітря іонізуються, в результаті чого утворюється озон. Озоновий шар розміщується на висоті 25–40 км. В атмосфері постійно відбуваються складні фотохімічні перетворення. Під дією сонячної радіації протікає безліч реакцій, у яких беруть участь кисень, озон, азот, оксид азоту, пари води, двооксид вуглецю. Іонізація в основному відбувається на висоті 70–80 км. І супроводжується негативним ( N-, O-, O2-, S2-, NO2-,NO3- ) і позитивним (N+, H+, O+, O2+ і ін.) іонами. Ці іони утворюють різні комплекси: NO+N2; NO+CO2; NO+H2; O2+(Н2О). Свою чергою ці комплекси взаємодіють з різними органічними і неорганічними домішками, утворюючи нові хімічні речовини, що змінюють умови існування людини. Природний склад повітря в нижніх шарах атмосфери наведено у табл.. 2.6.
Таблиця 2.6
Природний склад повітря (нижні шари)
|
Компоненти |
Вміст |
Компоненти |
Вміст |
||
|
% за масою |
% за об’ємом |
% за масою |
% за об’ємом |
||
|
Азот |
75,52 |
78,09 |
Оксид азоту |
2,5∙10-3 |
2,5∙10-4 |
|
Кисень |
23,15 |
20,94 |
Водень |
3,5∙10-6 |
5∙10-5 |
|
Аргон |
1,28 |
0,93 |
Метан |
0,8∙10-4 |
1,5∙10-4 |
|
Двооксид вуглецю |
0,046 |
0,0330 |
Двооксид азоту |
8∙10-5 |
1,5∙10-1 |
|
Неон |
1,2∙10-3 |
1,8∙10-3 |
Озон |
10-6 – 10-5 |
2∙10-6 |
|
Гелій |
7,2∙10-5 |
5,2∙10-4 |
Двооксид сірки |
– |
2∙10-8 |
|
Криптон |
3,3∙10-4 |
1∙10-4 |
Оксид вуглецю |
– |
1∙10-5 |
|
Ксенон |
3,9∙10-5 |
8∙10-6 |
Аміак |
– |
1∙10-6 |
Густину чистого повітря за нормальних умов (температури +200С і атмосферного тиску 101400 Па) приймають рівною 1,2 кг/м3.
Нині близько 60 тисяч хімічних речовин знаходять застос ування в діяльності людини. Серед інгредієнтів забруднення повітря ного середовища – тисячі хімічних сполук у вигляді аерозолів (твердих, рідких) чи газоподібному вигляді.
Шкідливими називають речовини, що під час контакті з організмом можуть викликати захворювання чи відхилення від нормального стану здоров’я, що виявляються сучасними методами і у процесі контакту з ними, і у віддалений термін, у тому числі і в наступних поколіннях.
Найбільш поширені види забруднень – тверді суспензії (пил, зола, дим), оксиди вуглецю, азоту, сірки, вуглеводні, аміак, окси ди і солі важких металів та ін.
Крім прямої дії на здоров’я людини, що забруднюють атмосферу, речовини, впливають негативно на навколишнє середовище: рослинний і тваринний світ, водне середовище, ґрунт, будівельні конструкції, техніку і технології. Це призводить і до прямих вторинних дій шкідливих речовин на людину (наприклад, через харчові ланцюжки), і до великих економічних втрат (зниження врожайності сільгосппродукції і тваринництва, корозія матеріа лів, порушення у технологічних процесах, збільшення браку продукції, що випускається, та ін.).
Нині всі міста світу щорічно викидають в атмосферу близько 1 млрд. т різних аерозолів, тільки теплові електростанції викидають 100–120 млн. т золи і 60 млн. т сірчистого газу.
За рік в атмосферу повітря світові викиди основних інгредієнтів становлять більш як 20 млрд. т двооксиду вуглецю, 300 млн. т оксиду вуглецю, 150 млн. т сірчаного ангідриду, 60 млн. т N02. В Україні 2000 року сумарний викид від стаціонарних джерел в атмосферу становив 3959,4 тис. т, у тому числі пилу – 729,6 тис. т, оксиду вуглецю – 1230,6 тис. т, двооксиду сірки 976,6 тис. т, окси дів азоту – 320 тис. т.
Найшкідливіші для навколишнього середовища, зокрема повітря, – енергетичні установки, авіаційний і автомобільний транс порт, металургійне виробництво, виробництво будівельних матеріа лів, хімічні підприємства. Промислові викиди і викиди автомо більного й іншого транспорту призводять до зміни клімату великих міст.
Шкідливі речовини, що забруднюють атмосферу, під час контакту з орга нізмом можуть викликати різні захворювання, професійні і гострі отруєння (у тому числі зі смертельним наслідком). Шкідливі речови ни проникають в організм людини здебільшого через дихальні шляхи, а також через шкіру і шлунково-кишковий тракт. Ефект ток сичної дії різних речовин залежить від кількості речовини, що потра пила в організм, їх фізико-хімічних властивостей, тривалості надхо дження. Особливе значення має хімізм взаємодії речовини з біо логічними середовищами (кров'ю, ферментами). Отруйні дії залежать від способів надходження і виведення, розподілу в організмі, від статі людини, віку, індивідуальної сприйнятливості й інших супутніх чинників. Загальний токсичний вплив залежно від виду речовини може викликати різні дії: нервово-паралітичну (бронхоспазм, ядуха, судома, параліч), загально токсичну (набряк мозку, параліч, судоми), задушливу (токсичний набряк легенів), дратівливу (подразнення сли зових оболонок), психотичну (порушення психічної активності, сві домості), шкіряно-резорбтивну (місцеві запалення).
Склад і ступінь забруднення повітряного середовища різними речовинами оцінюють за масою (мг) в одиниці об’єму повітря (м3) – концентрацією (мг/м3). Крім зазначеної одиниці виміру – мг/м3, можуть використовуватися – %, а також – млн.-1 чи «ppm» (кількість часток речовини на мільйон часток повітря).
Гігієнічне нормування шкідливих речовин здійснюють за гранично допустимими концентраціями (ГДК, мг/м3) відповідно до нормативних документів: для робочих місць визначається гранично допустима концентрацію в робочій зоні – ГДК рз (ГОСТ 12.1.00, СН 245); в атмосфері повітря населеного пункту – максимально разові ГДК мр (найбільш висока, зареєстрована за 30 хв. спостереження), середньодобові – ГДК cд (середня за 24 год. за безупинного вимірювання) і орієнтовно-безпечні рівні впливу – ОБРВ (список ГДК забруднювальних речовин № 3086-84 з доповненнями, ДСП 201). Гігієнічне нормування потребує, щоб фактична концентрація С забруднювальної речовини не перевищувала ГДК (Сфакт ≤ ГДК).
ГДКрз - це максимальна концентрація, що за щоденної (крім вихідних днів) роботи впродовж 8 год. чи за іншої тривалості, але не більш як 41 год. на тиждень, впродовж усього стажу (25 років) не може викликати захворювань чи відхилень стану здоров’я, що виявля ються сучасними методами досліджень у процесі роботи чи у віддале ний період життя сучасного і наступних поколінь.
За ступенем впливу на організм шкідливі речовини поділяють на чотири класи небезпеки:
Надзвичайно небезпечні, що мають ГДКрз менш як 0,1 мг/м3 у повіт рі (смертельна концентрація в повітрі менш як 500 мг/м3);
Високо небезпечні – ГДКрз = 0,1÷ 1,0 мг/м3 (смертельна концентрація в повітрі 500-5000 мг/м3);
Помірковано небезпечні – ГДКрз = 0,1 10,0 мг/м3 (смертельна концентрація в повітрі 5000–50000 мг/м3);
Мало небезпечні – ГДКрз > 10,0 мг/м3 (смертельна концентрація в повітрі > 50 000 мг/м3).
У табл. 2.7 наведено значення гранично допустимих концентрацій для деяких інгредієнтів, що містяться у виробничому повітря ному середовищі й в атмосфері населених пунктів.
Таблиця 2.7
Гранично допустимі концентрації забруднювальних речовин у робочій зоні і в атмосфері населених пунктів
|
Речовина, Назва (формула) |
ГДКрз, мг/м3 |
ГДКмр, мг/м3 |
ГДКсд, мг/м3 |
Клас небез- пеки |
Дія на людину |
|
Оксид вуглецю (СО) |
20,0 |
3,0 |
1,0 |
4 |
Задушлива дія, пору шення центральної нервової системи |
|
Двооксид азот (NO2) |
2,0 |
0,085 |
0,085 |
3 |
Порушення дихальних шля хів, набряк легенів, серцева слабість |
|
Сірчистий ангідрид (SO2) |
10,0 |
0,5 |
0,05 |
3 |
Дратівна дія слизистих, верх ніх дихальних шляхів, імун на система, гастрит |
|
Зважені речовини (неорганічний пил) |
0,15 |
0,05 |
Захворювання дихальної системи |
||
|
Кадмій (Cd) |
0,05 |
1 |
Канцероген* |
||
|
Свинець (Pb) |
0,01 |
0,003 |
1 |
Уражається шлунково-киш ковий тракт, печінка, нирки; змінюється склад крові і кіст кового мозку; уражається головний мозок; викликає м’язову кволість |
|
|
Бензин |
100,0 |
5,0 |
1,5 |
4 |
Наркотична дія (ураження центральної нервової сис теми) |
|
Бенз(α) пирен (C20H12) |
0,00015 |
0,1мкг/ 100м3 |
1 |
Канцероген |
|
|
Марганець (Mn, MnO2) |
0,05 |
1 |
Уражає центральну нервову систему, печінку, шлунок |
||
|
Фенол (C6H5OH) |
0,3 |
0,01 |
0,01 |
2 |
Потрібний захист шкіри, очей; алергійиі дії |
*Канцероген – речовина, що сприяє появі злоякісних утворень у різних органах.
У виробничих умовах часто спостерігається комбінована дія шкідливих речовин. Здебільшого дія шкідливих речовин сумується (ади тивна дія). Однак можливо, коли дія однієї речовини підсилюється дією іншої (потенцююча дія), або можливий ефект комбінованої дії менше очікуваного (антагоністична дія).
Якщо в повітрі присутні кілька речовин, що мають ефект сума ції (односпрямованої дії), то якість повітря відповідатиме встано вленим нормативам за умови, що:
С1/ГДК1, + С2/ГДК2 + С3/ГДК3 + ... + Сn/ГДКn≤ 1. (2.1)
Ефектом сумації володіють сірчистий газ і двооксид азоту, фенол і сірчи стий газ та ін. Раніше ГДК хімічних речовин оцінювали як максимально разові. Перевищення їх навіть упродовж короткого часу заборонялося. Віднедавна для речовин (мідь, ртуть, свинець та ін.), що мають кумулятивні вла стивості (здатність накопичуватися в організмі), для гігієнічного контролю запроваджено іншу величину – середньо змінну концентрацію. Наприклад, допусти ма середньозмінна концентрація свинцю становить 0,005 мг/м3.
Ступінь впливу пилу (аерозолю з розміром твердих часточок 0,1…200 мкм) на організм людини залежить не тільки від хімічного складу, а й розмірів часток (дисперсного складу), форми порошин та їхніх електричних властивостей. Найнебезпечніші частки розміром 1…2 мкм, тому що ці фракції великою мірою осідають у легенях під час дихання. Дослідження виявили, що позитивно чи негативно заряджений пил удвічі-втричі рази інтенсивніше осідає в організмі ніж пил з нейтральним зарядом.
Гігієністи за характером дії на організм вирізняють специфічну групу пилу – пил фіброгенної дії. Особливість дії такого пилу на організм полягає в тому, що в разі попадання в легені такий абразивний нерозчинний пил спри чинює утворення в легеневій тканині фіброзних вузлів – ділянок затверділої легеневої тканини, в результаті чого легені втрачають можливість виконува ти свої функції. Такі захворювання практично не піддаються лікуванню і при своєчасного їх виявлення можливо припинити розвиток хвороби за рахунок зміни умов праці. Такі захворювання мають загальну назву пневмоконіози. Назви окремих захворювань цієї групи є похідні від назви речовин, що їх спричинили (силікоз – пил з вмістом SіО2, антрокоз – пил вугілля, азбестоз – пил азбесту тощо). Гігієністи ідентифікують близько 50 речовин, пил яких може спричиняти пневмоконіози (є фіброгенним). Деякі види пилу (каніфолі, борошна, шкіри, бавовни, вовни, хрому та ін.) можуть викликати алергічні реакції і захворювання легень – бронхіальну астму.
Методи регулювання параметрів повітряного середовища є невід'ємною частиною загальнодержавного підходу до керування нав колишнім середовищем відповідно до ДСТУ ISO 14001-97 (Системи управління навколишнім середовищем.
Методи керування якістю повітряного середовища класифікують за рівнем значущості:
• глобальний – «безвідходні» і передові технології, нові види пали ва й енергії, нові типи двигунів , міжнародне квотування викидів різних інгредієнтів, міжнародні угоди в галузі екологічного аудиту тощо;
• регіональний – організаційно-планувальні (вибір території і розташування промислових об'єктів); організаційно-економічні (ліцензування діяльності, регіональне квотування викидів, уста новлення плати за викиди, штрафні санкції, страхування еколо гічних ризиків, пільги); нормативно-правові (установлення гра нично допустимих концентрацій забруднювальних речовин у пові тряному середовищі, установлення гранично допустимих вики дів на джерелах викидів, нормування технологічних викидів, вимоги щодо інвентаризації викидів); вибір технологій, палива, застосування ефективних методів очищення й уловлювання заб руднювальних речовин;
підприємства – зниження викидів у джерелі утворення (техноло гічні методи, вибір устаткування і рівень його обслуговування, автоматизація технологічних процесів, придушення шкідливих речовин у зоні утворення, герметизація устаткування, уловлю вання забрудненого повітря й ефективне очищення його, венти ляція, контроль якості повітряного середовища, відбір персона лу і контроль стану його здоров'я);
на робочому місці – герметизація (локалізація) робочої зони і створення в ній нормальних параметрів повітряного середови ща, застосування засобів індивідуального захисту, організаційні методи роботи.
Успіх функціонування системи керування параметрами повітряно го середовища, що діє на людину, залежить від ефективності всіх її іє рархічних і функціональних рівнів. Однак для сучасного підприєм ства найбільш розповсюдженим інженерним методом впливу на атмосферу є організація повітрообміну (вентиляція) у приміщеннях, а також локалізація джерел викидів з подальшим видаленням забрудне ного повітря і його очищенням (аспірація).
Вентиляцією називають організований і регульований повітрообмін, що забезпечує видалення з приміщення забрудненого повітря і подачу на його місце свіжого. Завдання вентиляції–забезпечення чистоти пові тря і заданих метеорологічних умов у виробничих приміщеннях. За способом переміщення повітря розрізняють системи природної, механічної і змішаної вентиляції. Головним параметром вентиляції є повітрообмін, тобто обсяг повітря, що видаляється (Lв) або надходить у приміщення (Lп).
Для ефективної роботи вентиляції необхідно дотримувати низку вимог:
Обсяг припливу повітря Lп у приміщення повинен відповідати обсягу витяжки Lв. Різниця між цими обсягами не повинна перевищувати 10…15%. Можлива організація повітрообміну, коли обсяг припливного повітря більше обсягу повітря, що видаляється. Тоді в приміщенні створюється над лишковий тиск порівняно з атмосферним, що виключає інфільтрацію заб руднювальних речовин у це приміщення. Така організація вентиляції здій снюється у виробництвах, що висувають підвищені вимоги до чистоти повітряного середовища (наприклад, виробництво електронного устаткуван ня). Для виключення витоків із приміщень з підвищеним рівнем забруднен ня обсяг повітря, що видаляється з них, повинен перевищувати обсяг повітря, що надходить. У такому приміщенні створюється незначне зниження тиску в порівняно з тиском у зовнішньому середовищі.
Під час організації повітрообміну необхідно свіже повітря подавати в ті частини приміщення, де концентрація шкідливих речовин мінімальна, а вида ляти повітря необхідно з найбільш забруднених зон. Якщо щільність шкідли вих газів нижча за щільність повітря, то видалення забрудненого повітря вико нуєють з верхньої частини приміщення, під час видалення шкідливих речовин із щільністю більшою – з нижньої зони.
Система вентиляції не повинна створювати додаткових шкідливих і небезпечних факторів (переохолодження, перегрівання, шум, вібрацію, пожежо-вибухонебезпечність).
4. Система вентиляції повинна бути надійної в експлуатації і економіч ною.
Визначення необхідного повітрообміну в разі загальнообмінної вентиляції. Відповідно до санітарних норм усі виробничі і допоміжні приміщення повин ні вентилюватися. Необхідний повітрообмін (кількість повітря, що подається чи видаляється з приміщення) за одиницю часу (L, м3/год) можна визначити різними методами залежно від конкретних умов.
1.За нормального мікроклімату і відсутності шкідливих речовин повітрообмін можна визначити за формулою:
L = n∙L', (2.2)
де n – число працівників;
L' – витрата повітря на одного працівника, прийнята залежно від об’єму приміщення, що припадає на одного працівника V', м3 (при V' < 20 м3; L' = 30 м3/год; за V' = 20...40 м3 L' = 20 м3/год; за V' > 40 м3 і при наявності природної вентиляції повітрообмін не розраховують); за відсут ності природної вентиляції (герметичні кабіни) L' = 60 м3/год).
2. Під час виділення шкідливих речовин у приміщенні необхідний повітрооб мін визначають, виходячи з їхнього розрідження до допустимих концентра цій. Розрахунок повітрообміну здійснюється виходячи з балансу утворюваних у приміщеннях шкідливих речовин і речовин, що видаляються з нього, за фор мулою:
L=Gшр/(Cвид-Cпр) , (2.3)
де Gшр- маса шкідливих речовин, що виділяються у приміщенні за одиницю часу, мг/год;
Свид і Спр- концентрація шкідливих речовин, у повітрі, що видаляється, і у припливному повітрі (Свид < Сгдк, Спр < 0,3Сгдк).
Під час боротьби з надлишковим теплом повітрообмін визначають з умов асиміляції тепла, обсяг припливного повітря визначають за формулою:
L=Qнад/(ρпр∙cп∙(tвид-tпр)); (2.4)
де Qнад - надлишкові тепловиділення, ккал/год, (Qнад=Qсум-Qвид, де Qсум- сумарне надходження тепла, Qвид - кількість тепла, що видаляється за раху нок тепловтрат);
ρпр - густина припливного повітря, кг/м3;
сп- тепломісткість повітря, ккал/(кг∙град), (тепломісткість сухого повітря 0,24 ккал/(кг∙ град);
tвид і tпр- температура повітря, що видаляється, і припливного повітря, °С.
Для орієнтованого визначення повітрообміну (L, м3/год) застосовують розрахунок за кратністю повітрообміну. Кратність повітрообміну (К) показує, скільки разів за годину міняється повітря у всьому об’ємі приміщення (V, м3 ):
L = K∙V, (2.5)
де К - коефіцієнт кратності повітрообміну (К = 1...10).
Систему вентиляції, переміщення повітря за якій здійснюється завдяки різниці тисків усередині і зовні приміщення, називають природною вентиляцією. Різниця тисків зумовлена різ ницею щільності зовнішнього і внутрішнього повітря (гравітаційний тиск чи тепловий напір (∆Pт) і вітровим напором (∆Pв), що діє на будо ву. Розрахунок теплового напору можна виконати за формулою:
∆Pт = gh(ρз – ρв),(Па), (2.6)
де g - прискорення вільного падіння, м/с2; h - вертикальна відстань між центрами припливного і витяжного отворів, м;
ρз і ρв - густина зовнішнього і внутрішнього повітря, кг/м3.
Під час дії вітру на поверхнях будинку з навітряної сторони утворить ся надлишковий тиск, на підвітряній стороні - розрядження. Вітро вий напір можна бути розрахувати за формулою:
∆Pв=kn( rз)/2,(Па), (2.7)
де kn - коефіцієнт аеродинамічного опору будинку (визначається емпірич ним способом);
υв - швидкість вітрового потоку, м/с.
Неорганізована природна вентиляція – інфільтрація (природне провітрювання) – здійснюється зміною повітря в приміщеннях через нещільності в елементах будівельних конструкцій завдяки різниці тиску зовні й усередині приміщення. Такий повітрообмін залежить від низку випадкових факторів (сили і напрямку вітру, різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря, площі, через яку відбувається інфільтрація). Для житлових будинків інфільтрація сягає 0,5…0,75, а в промислових будинках 1…1,5 обсягу приміщень на годину.
Для постійного повітрообміну необхідна організована вентиляція. Організована природна вентиляція може бути витяжна без організо ваного припливу повітря (канальна) і припливна – витяжна з органі зованим припливом повітря (канальна і безканальна аерація). Канальну природну витяжнау вентиляцію без організованого припливу повітря широко застосовують у житлових і адміністративних будин ках. Розрахунковий гравітаційний тиск таких систем вентиляції визначають за температури зовнішнього повітря +50С, вважаючи, що весь тиск падає в тракті витяжного каналу, опір входу пові тря в будинок не враховують. Під час розрахунку мережі повітроводів передусім роблять орієнтований підбір їх площ виходячи з допу стимих швидкостей руху повітря в каналах верхнього поверху 0,5…0,8 м/с, у каналах нижнього поверху і збірних каналів верхнього поверху 1,0 м/с і у витяжній шахті 1…1,5 м/с.
Для збільшення тиску в системах природної вентиляції на устя витяжної шахти встановлюють насадки-дефлектори, які розташову ють у зоні ефективної дії повітря (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Дефлектор
Посилення тяги відбувається завдяки розрідженню, яке виникає під час обтікання дефлектора потоком повітря, що набігає. Орієнтовно продуктивність дефлектора можна розрахувати за формулою:
Lд=1131,73∙D2∙vв,(м3/ч), (2.8)
де D- діаметр підвідного патрубка, (м);
vв - швидкість вітру, (м/с).
Аерацією називається організована природна загальнообмінна вентиляція приміщень у результаті надходження і видалення повітря через фрамуги вікон, що відкриваються, і ліхтарів (рис. 2.8).
Повітрообмін регулюють різним ступенем відкривання фрамуг (залежно від температури зовнішнього повітря чи швидкості і на прямку вітру). Цей спосіб вентиляції має застосування в проми слових будинках, що характеризуються технологічними процесами з великими тепловиділеннями (прокатні, ливарні, ковальські цехи).
Рис.2.8. Аерація приміщень
Надходження зовнішнього повітря в приміщення в холодний період року організують так, щоб холодне повітря не потрапляло в робочу зону. Для цього зовнішнє повітря подають у приміщення через прорізи, розташовані не нижче 4,5 м від підлоги, у теплий період року приплив зовнішнього повітря орієнтують через нижній ярус віконних прорізів (1,5 – 2 м).
Основна перевага аерації – можливість здійснювати великі повітрообміни без витрат механічної енергії. До вад аерації належить те, що в теплий період року її ефективність може суттєво знижуватися через зниження перепаду температур зовнішнього і внутрішнього повітря. Крім того, повітря, що надходить у приміщення, не очищається і не охолоджується, а повітря, що видаляється, забруднює повітряну атмосферу.
Вентиляцію, за допомогою якої повітря подають у приміщення чи видаляють з них з використанням механічних збудників руху пові тря, називають механічною вентиляцією.
Якщо систему механічної вентиляції призначено для подачі повітря, то її називають припливною (рис. 2.9, а), якщо ж для видалення повітря – витяжною (рис. 2.9, б). Можлива організація повітрообміну з одночасною подачею і видаленням повітря – приплив но-витяжна вентиляція (рис. 2.9, в). В окремих випадках для скорочен ня експлуатаційних витрат на нагрівання повітря застосовують систе ми вентиляції з частковою рециркуляцією (до свіжого повітря підмішу ють повітря, вилучене з приміщення).
За місцем дії вентиляція буває загальнообмінною і місцевою. У разі загальнообмінної вентиляції необхідні параметри повітря підтриму ють у всьому об’ємі приміщення. Таку систему доцільно застосову вати, коли шкідливі речовини виділяються рівномірно в усьому при міщенні. Якщо робочі місця мають фіксоване розташування, то з еко номічних міркувань можна організувати оздоровлення повітряного середовища тільки в місцях перебування людей (наприклад, душиу вання робочих місць у гарячих цехах).
Рис.2.9. Схема механічної вентиляції
а-припливна; б-витяжна; в-припливно-витяжна;
1-повітрозабірний пристрій; 2-повітронагрівач і зволожувач; 3-вентилятор;
4-магістральні повітропроводи; 5-насадки для регулювання припливу та забору повітря; 6-очищувач; 7-шахта для викиду забрудненого повітря
Витрати на повітрообмін суттєво скорочуються, якщо вловлювати шкідливі речовини в місцях їх виділення, не допускаючи поширення в приміщенні. Для цього поряд із зоною утворення шкідливості встановлюють пристрої забору повітря (витяжки, панелі, що всмоктують, всмоктувачі). Таку вентиляцію називають місцевою (рис. 2.10).
У виробничих приміщеннях, у яких можливе раптове надходжен ня великої кількості шкідливих речовин, передбачають влаштування аварійної вентиляції.
Рис.2.10. Похилий боковий (панельний) відсмоктувач над зварювальним столом:
а-одностороннього всмоктування; б-двостороннього всмоктування.
У системах механічної вентиляції рух повітря здійснюється в основному вентиляторами, повітродувними машинами (осьового чи відцентрового типу) і в деяких випадках ежекторами. Осьовий вентилятор – це розташоване в циліндричному кожусі лопаткове колесо, під час обертання якого повітря, що надходить у вентилятор, під дією лопаток переміщується в осьовому напрямку.
До переваг осьових вентиляторів належить простота конструкції, велика продуктив ність, можливість економічного регулювання продуктивності, можли вість реверсування потоку повітря. До їхніх вад належать мала величина тиску (30…300 Па) і підвищений шум.
Відцентровий вентилятор складається зі спірального корпуса з розміщеним усере дині лопатковим колесом, під час обертання якого повітря, що припливає через вхідний отвір, потрапляє в канали між лопатками колеса і під дією відцентрової сили переміщується цими каналами, збирається корпу сом і викидається через випускний отвір. Тиск вентиляторів такого типу може досягати більш як 10 000 Па. Залежно від складу перемі щуваного повітря вентилятори можуть виготовлятися з різних мате ріалів і різної конструкції (звичайного, пилового, антикорозійного, вибухобезпечного виконання). Підбираючи вентиляторів потрібно знати необхідну продуктивність, створюваний тиск, в окремих випадках – конструктивне виконання. Повний тиск, що розвиває вентилятор, витрачається на подолання опорів на всмоктувальному і нагнітальному повітроводі під час переміщення повітря.
Установка вентиляційної системи (припливна, витяжна, припливно-витяжна; див. рис. 2.9) складається з повітрозабірних пристроїв і пристроїв для викиду повітря (розташованих зовні будинку), пристроїв для очищення повітря від пилу і газів, калориферів для підігрівання повітря в холодний період, повітроводів, вентилятора, пристроїв подачі і видалення повітря в приміщенні, дроселів і засувок. Розрахунок вентиляційної мережі полягає у визначенні втрат тиску під час руху повітря, що складаються з втрат на тертя повітря (Ртр ) (за рахунок шорсткості повітроводу) і в місцевих опорах (Рмо ) (повороти, зміни площ, перетини, фільтри, калорифери тощо). Повні втрати тиску РΣ(Па) визначають підсумовуванням втрат тиску на окремих розрахункових ділянках:
РΣ = Ртр+Рмо = (·λ/d+)·ρ·vп2/2 , (2.9)
де λ-коефіцієнт опору тертя (орієнтовно λ=0,02);
- довжина ділянки повітровода, характеризується сталістю витрат і швидкістю повітря, м;
ξ-коефіцієнт місцевого опору (довідкові дані залежно від фасонних змін повітроводів і устаткування,ξ = 0…1000);
ρ- густина повітря, кг/м3;
vп - швидкість повітря, м/с;
n- число ділянок магістралі;
m - число елементів місцевих опорів.
Порядок розрахунку вентиляційної мережі такий:
Вибирають конфігурацію мережі залежно від розміщення приміщень, установок, робочих місць, що повинна обслуговувати вентиляційна система.
Знаючи необхідну витрату повітря на окремих ділянках повітроводів, виз начають площі їхніх поперечних перерізів, виходячи з допустимих швидкостей руху повітря (у звичайних вентиляційних системах швидкість приймають 6…12 м/с, а в аспіраційних установках для запобігання засміченню 10…25 м/с).
За формулою (2.9) розраховують опір мережі, причому за розрахункову звичайно беруть найбільш протяжну магістраль.
4. За каталогами вибирають вентилятор і електродвигун.
Якщо опір мережі виявився занадто великим, розміри повітроводів збільшують і роблять перерахунок мережі.
На підставі даних про необхідну продуктивність і тиск роблять вибір вен тилятора за його аеродинамічною характеристикою, що графічно виражає зв’язок між тиском, продуктивністю і ККД за визначених швидкостей обертання (P-L характеристика). У виборі вентилятора враховують, що його продуктивність пропорційна швидкості обертання робочого колеса, пов ний тиск – квадрату швидкості обертання, а споживана потужність – кубу швидкості обертання. Установчу потужність електродвигуна (N, кВт) для вентилятора розраховують за формулою:
N = k∙L∙P/(1000∙ηв∙ηп), (2.10)
де k – коефіцієнт запасу (1,05…1,15);
L – продуктивність вентилятора, м3/год;
Р – повний тиск вентилятора, Па;
ηв – ККД вентилятора;
ηп – ККД передачі від вентилятора до двигуна (для клиновидних пасів ηп = 0,9…0,95, для плоских пасів – 0,85…0,9).
Кондиціювання повітря – це створення автоматичного підтриму вання в приміщенні, незалежно від зовнішніх умов (постійних чи таких, що змінюються), за визначеною програмою температури, вологос ті, чистоти і швидкості руху повітря. Відповідно до вимог для конкретних приміщень повітря нагрівають або охолоджують, зволожують або висушують, очищають від забруднювальних речовин або під дають дезінфекції, дезодорації, озонуванню. Системи кондиціонування повітря повинні забезпечувати нормовані метеорологічні параме три та чистоту повітря в приміщенні за розрахункових параметрів зовнішнього повітря для теплого і холодного періодів року згідно з ДСН 3.3.6.042-99 та ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.
Кондиціювання повітря здійснюється комплексом технічних засо бів – системою кондиціонування повітря (СКП). До складу СКП входять: прилади приготування, переміщення та розподілу повітря, засоби авто матики, дистанційного керування та контролю. Технічні засоби СКП повністю або частково агрегатуються в апараті – кондиціонері.
Установки для кондиціювання повітря можуть бути центральними, які обслуговують кілька приміщень або будинок, і місце вими, які обслуговують невеликі приміщення. Існують також розробки кондиціонерів, які розташовують на окремих робочих місцях.
Центральні кондиціонери збирають з типових секцій залежно від потреб в обробці повітря та продуктивності. Продуктивність центральних кондиціонерів досягає 250 000 м3/год і більше. Конструк ція центрального кондиціонера (рис. 2.11) передбачає приготування і обробку зовнішнього повітря та частини рециркуляційного повітря в окремих приміщеннях і роздачу повітря повітроводами в приміщення, що обслуговуються. Для охолодження повітря застосовують розпилену холодну воду та компресорні холодильні пристрої, а для підігрівання – різноманітні калорифери.
Рис. 2.11. Схематична конструкція кондиціонера:
1-корпус; 2-фільтр; 3-калорифер; 4-краплеутворювач; 5-зволожувальна охолоджувальна камера; 6-вентилятор
Місцеві системи кондиціювання поділяються на автономні і неав тономні. Автономні кондиціонери можуть мати все устаткування для оброблення повітря і потребують тільки підключення до електромере жі або також до водопостачання і каналізації. Неавтономні кондиціо нери підключаються, окрім того, до систем подачі тепла та холоду.
Останнім часом поширюється розповсюдження місцевих кондиціоне рів типа «спліт» – системи. Кондиціонер типу «спліт» – система має два блоки, один розташовується всередині приміщення, другий зовні на стіні будівлі. У внутрішньому блоці розташовано фільтр, вентиля тор, випаровувач, у зовнішній частині – компресор, кон денсатор і вентилятор. Компресор, випаровувач і конденсатор з’єд нані мідними трубами, в яких циркулює фреон. Робота кондиціонера здійснюється так: на вхід компресора подається газоподібний фреон під малим тиском 3…5 атмосфери. Компресор стискає фреон до 10...15 атмосфер, фреон нагрівається і надходить у конденсатор, розташований у зовнішній частині. Під час інтенсивного обдування конден сатора зовнішнім вентилятором фреон охолоджується та переходить в летку фазу. Далі з конденсатора леткий фреон прямує через клапан, що знижує тиск до випаровувача, де випаровується з поглинанням тепла. Температура поверхні випаровувача знижується, що охолоджує повітря, яке прямує через випаровувач за допомогою внутрішнього вентилятора до приміщення. Далі цикл повторюється. Таким чином, ця система тільки охолоджує внутрішнє повітря без подачі свіжого повітря. Очищення внутрішнього повітря здійснюється за допомогою фільтра. Існують «спліт»- кондиціонери, спроможні не тільки охолоджувати, а й нагрівати повітря приміщень (реверсивні типи).
Вибір «спліт»-кондиціонера здійснюється за потужністю (охолодження) з урахуванням усіх теплоприпливів – і зовнішнього, і від обладнання та працівників. Орієнтовно розрахунок потрібної потужності (Qк) «спліт»-кондиціонера можна зробити за формулою:
Qк=Qз+Qo+Qp, (2.11)
де Qз-зовнішній приплив тепла; орієнтовно Qз=q·V, де q –коефіцієнт (30…40 Вт/м3), для вікон південної орієнтації – q=40 Вт/м3, для північної - q=30 Вт/м3, середнє значення q=35 Вт/м3;
V – об’єм приміщення,;
Qo - виділення тепла від обладнання, кВт (орієнтовно для персонального комп’ютера та копіювального пристрою Qo=0,3 кВт, для інших електричних приладів Qo=0,55 · Р,
де Р - паспортна потужність, кВт);
Qp - виділення тепла від працівників ( за спокійної роботи Qp=0,1 кВт).
Далі вибирають ближчу за потужністю марку кондиціонера або розраховують кількість заданих за потужністю кондиціонерів.
2.5. ОСВІТЛЕННЯ ВИРОБНИЧИХ ПРИМІЩЕНЬ
Світлові випромінювання – це електромагнітні випромінювання певної частки оптичного діапазону. За довжиною хвилі оптичні випромінювання перебувають у діапазоні довжини хвилі від 10 до 340 000 нм. У цьому діапазо ні видимі випромінювання займають незначну ділянку – діапазон від 380 до 760 нм. Таким чином, за однакового енергетичного рівня оптичні випромі нювання з довжиною хвилі 380…760 нм сприймаються органами зору люди ни, а за межами цього хвильового діапазону не сприймаються.
Світло – один із суттєвих чинників виробничого середовища, завдя ки якому забезпечується зоровий зв’язок працівника з його оточенням. Відомо, що більш як 80% всієї інформації про навколишнє середовище над ходить до людини через очі – наш зоровий апарат. Правильно організо ване освітлення позитивно впливає на діяльність центральної нервової системи, знижує енерговитрати організму на виконання певної роботи, що сприяє підвищенню працездатності людини, продуктивності праці та якості продукції, зниженню виробничого травматизму тощо. Так, наприклад, збільшення освітленості від 100 до 1000 люкс за напруже ної зорової роботи призводить до підвищення продуктивності праці на 10…20%, зменшення браку на 20%, зниження кількості нещасних випад ків на 30%. Вважають, що 5% травм можуть спричинюватись такою про фесійною хворобою, як робоча міокопія (короткозорість).
Треба відмітити особливо важливу роль у життєдіяльності людини при родного освітлення, його ультрафіолетової частини спектра. Природне освітлення стимулює біохімічні процеси в організмі, поліпшує обмін речо вин, загартовує організм, йому властива протибактерицидна дія тощо. У цьому зв’язку за недостатнього природного освітлення в умовах вироб ництва санітарно-гігієнічні нормативи вимагають у системі штучного освітлення застосовувати джерела штучного світла з підвищеним складником ультрафіолетового випромінювання – еритемні джерела світла.
Спроможність зорового сприйняття визначається енергетичними, просторовими, часовими та інформаційними характеристиками сиг налів, що надходять до людини. Видимість об’єкта залежить від вла стивості ока, а також освітлення (або власного світла об’єкта).
Під час здійснення будь-якої трудової діяльності втомлюваність очей в основному залежить від напруженості процесів, що супрово джують зорове сприйняття. До таких процесів належать адаптація, акомодація, конвергенція.
Адаптація – здатність ока пристосовуватися до різної освітленості звуженням і розширенням зіниці в діапазоні 2…8 мм.
Акомодація – пристосування ока до зрозумілого бачення предметів, що перебувають від нього на різній відстані, за рахунок зміни кривизни кришталика.
Конвергенція – здатність ока під час розглядання близьких предметів займати положення, за якого зорові осі обох очей перетинаються на предметі.
Для створення оптимальних умов зорової роботи варто враховувати не лише кількість та якість освітлення, а й кольорове оточення. Діючи на око, випромінювання, що мають різну довжину хвилі, викликають відчуття того або іншого кольору. Межі колірних смуг наступні:
Колір Довжина хвилі, нм
Фіолетовий 380 – 450
Синій 450 – 480
Зелений 510 – 550
Жовтий 575 – 585
Оранжевий 585 – 620
Червоний 620 – 780
Для ока людини найбільш відчутним є жовто-зелене випромінювання з довжиною хвилі 555 нм. Спектральний склад світла впливає на продуктивність праці та психічний стан людини. Так, якщо продуктивність людини за природного освітлення прийняти за 100%, то за червоного та оранжевого освітлення (довжина хвилі 600...780 нм) вона становить лише 76%. За надмірної яскравості джерел світла та довколишніх предметів може відбутись засліплення працівника. Нерівномірність освітлення та неоднакова яскравість оточуючих предметів призводять до частої преадаптації очей під час вико нання роботи і, як наслідок, до швидкого втомлення органів зору. Тому поверхні, що добре освітлюються, краще фарбувати в кольори з коефі цієнтом відбивання 0,4…0,6 (світлі тони), бажано також, щоб вони мали матову або напівматову поверхню.
Основними поняттями системи світлотехнічних величин і одиниць є світ ловий потік, сила світла, освітленість, яскравість, тло, контраст яскравості і видимість.
Світловий потік F – це потік випромінювання, який оцінюють за його дією на людське око. За одиницю світлового потоку прийнято люмен (лм). Напри клад, лампа розжарювання потужністю 40 Вт створює світловий потік 415…460 лм, а люмінесцентна лампа ЛД 40 такої ж потужності – 2340 лм.
Сила світла І – просторова густина світлового потоку, яку визначають відношенням світлового потоку F (лм) до тілесного кута ω, у якому цей потік поширюється: І = F/ω. За одиницю сили світла прийнято канделу (кд). Тілес ний кут – це частина простору сфери, обмежена конусом, що спирається на поверхню сфери з вершиною у її центрі. За одиницю тілесного кута прийня то стерадіан (ср). Кут в 1 ср вирізає на поверхні сфери площину, рівну квадра ту радіуса сфери. Кандела – це сила світла еталонного джерела в перпендику лярному напрямку за температури затвердіння платини 2046,65 К і тиску Р = 101325 Па.
Освітленість Е – поверхнева густина світлового потоку. За рівномірного розподілу світлового потоку F, перпендикулярного освітлюваній поверхні S, освітленість Е = F/S. Наприклад, освітленість поверхні у повний місяць – 0,2…0,3 лк, білої ночі – 2…3 лк, опівдні (літо) – 68 000…99 000 лк.
Яскравість поверхні В – поверхнева густина сили світла, визначається як відношення сили світла І у даному напрямі до проекції поверхні, що світить ся, на площину, перпендикулярну до напрямку спостереження. В = I/Scos α, де α - кут між нормаллю до поверхні і напрямом зору. За одиницю яскраво сті прийнято канделу на квадратний метр (кд/м2 або ніт). Наприклад, яскравість люмінесцентних ламп – 5·103…105 кд/м2, лампи розжарювання – 5,5·106 кд/м2. Око людини спроможне функціонувати у діапазоні 10-6…104 кд/м2. Осліплювальна яскравість залежить від розміру поверхні, яка світиться, яскравості сигналу та рівня адаптації зору і має розбіг 6,4·10…15,9·104 кд/м2. Для ефективного бачення об’єкту фонова яскравість тла повинна перебувати у діапазоні 10…500 кд/м2.
Коефіцієнти відбиття ρ, пропускання τ та поглинання β поверхонь вимірю ють у процентах або частках одиниці (ρ + τ + β = 1): ρ = Fρ /F; τ = Fτ/F; β = Fβ/F, де Fρ , Fτ, Fβ – відповідно відбитий, той, що пройшов через поверхню та поглинений, світлові потоки; F – світловий потік, що падає на поверхню. Наприклад, коефіцієнт відбиття білої поверхні дорівнює 0,8…0,75, світло синьої – 0,55, коричневої – 0,23, чорної – 0,1…0,07.
Фон – поверхня, що безпосередньо прилягає до об’єкта. Його оцінюють коефіцієнтом відбиття ρ. Фон вважають світлим при ρ > 0,4, середнім – за 0,2 < ρ < 0,4 та темним за ρ < 0,2.
Контраст К об’єкта спостереження та тла визначають різницею між їх яскравостями: К = (B0 – Вф) / Вф, де В0 та Вф – відповідно яскравості об'єкта та тла. Контраст вважають великим за К > 0,5, середнім – за 0,2 < К < 0,5, малим – за К < 0,2.
Видимість V характеризує здатність ока сприймати об’єкт. Видимість зал ежить від освітлення, розміру об’єкта розпізнавання, його яскравості, контра сту між об’єктом і тлом, тривалості експозиції: V = К/Кпор , де К – контраст між об'єктом і тлом; Кпор – пороговий контраст, тобто наймен ший контраст, що розрізняється оком за даних умов. Для нормального зоро вого сприйняття V повинна бути рівною 10…15.
Час зберігання зорового відчуття – 0,2…0,3 с. Сприйняття мерехтливого світла має специфічні особливості. Серія світлових імпульсів сприймається як безупинний сигнал, якщо інтервали між імпульсами порівняні з часом інерції зору. Критична частота мерехтіння дорівнює 15…70 Гц. Таким чином, для забезпечення стабільного зображення частота регенерації сигналу повин на бути не нижчою 70 Гц. Наприклад, у сучасних моніторах частота регенера ції зображення становить 85 Гц і вище.
Залежно від джерел світла освітлення може бути природним, що створюється прямими сонячними променями, та розсіяним світлом небосхилу; штучним, що створюється електричними джерелами світ ла, та суміщеним, за якого недостатнє за нормами природне освіт лення доповнюють штучним.
Природне освітлення поділяють на: бокове (одно- або двобокове), що здійснюється через світлові отвори (вікна) в зовнішніх стінах; верхнє, здійснюється через отвори (ліхтарі) в дахах і перекриттях; комбіноване – поєднання верхнього та бокового освітлення.
Штучне освітлення може бути загальним і комбінованим. Загальне освітлення передбачає розміщення світильників у верхній зоні примі щення (не нижче 2,5 м над підлогою) для здійснення загального рів номірного або загального локалізованого освітлення (з урахуванням розташування обладнання та робочих місць). Місцеве освітлення створюється світильниками, що концентрують світловий потік безпо середньо на робочих місцях. Комбіноване освітлення складається із загального та місцевого. Його доцільно застосовувати під час робіт висо кої точності а також, якщо необхідно створити певний або змінний, у процесі роботи, напрямок світла. Одне місцеве освітлення у виробни чих приміщеннях заборонено.
За функціональним призначенням штучне освітлення поділяють на робоче, чергове, аварійне, евакуаційне, охоронне.
Робоче освітлення – це створює необхідні умови для нормальної трудо вої діяльності людини.
Чергове освітлення – знижений рівень освітлення, що передбачаєть ся у неробочий час, з використанням частини світильників інших видів освітлення.
Аварійне освітлення вмикають під час вимикання робочого освітлен ня. Світильники аварійного освітлення живляться від автономного джерела і повинні забезпечувати освітленість не менш як 5% величини робочого освітлення, але не менш як 2 лк на робочих поверхнях вироб ничих приміщень і не менш як 1 лк на території підприємства.
Евакуаційне освітлення вмикають для евакуації людей з примі щення під час виникнення небезпеки. Його встановлюють у вироб ничих приміщеннях з кількістю працівників більш як 50, а також у при міщеннях громадських і допоміжних будівель промислових підпри ємств, якщо в них одночасно можуть перебувати більш як 100 осіб. Евакуаційна освітленість у приміщеннях має бути 0,5 лк, поза примі щенням – 0,2 лк.
Охоронне освітлення передбачають вздовж меж територій, що охороняються, воно має забезпечувати освітленість 0,5 лк.
Для створення сприятливих умов зорової роботи освітлення робо чих приміщень повинно задовольняти таким умовам:
рівень освітленості робочих поверхонь має відповідати гігієніч ним нормам для даного виду роботи згідно з ДБН В.2.5.-28–2006;
мають бути забезпечені рівномірність і часова стабільність рівня освітленості у приміщенні, відсутність різких контрастів між освітле ністю робочої поверхні та навколишнього простору, відсутність на робочій поверхні різких тіней (особливо рухомих);
•у полі зору предмета не повинно створюватися сліпучого блиску;
штучне світло, що використовується на підприємствах, за своїм спектральним складом має наближатися до природного;
не створювати небезпечних і шкідливих факторів (шум, теплові випромінювання, небезпеку ураження струмом, пожежо- та вибухонебезпечність);
бути надійним, простим в експлуатації та економічним.
Під час нормуванні освітлення приміщення залежно від завдання зорової роботи розділяють на чотири групи:
І – приміщення, у яких здійснюється розрізнення об’єктів зорової роботи за фіксованого напрямку лінії зору працівників на робочу поверхню (виробничі приміщення промислових підприємств, робочі кабінети, конструкторські бюро, кабінети лікарів, аудиторії, лабораторії та ін.);
ІІ – приміщення, у яких здійснюється розрізнення об’єктів за нефіксованої лінії зору та огляд навколишнього простору (виробничі приміщення у яких здійснюється тільки нагляд за роботою технологічного устаткування, торгівельні зали, виставочні зали та ін.);
ІІІ – приміщення, у яких здійснюється тільки огляд навколишнього простору за епізодичного розрізнення об’єктів (концертні зали, кімнати очікування, рекреації, актові зали та ін.);
ІV – приміщення, у яких відбувається загальна орієнтація у просторі інтер’єра (коридори, гардеробні, санвузли та ін.);
Залежно від призначення приміщення поділяють ще на приміщення промислових підприємств та приміщення житлових, громадських і адміністративно побутових споруд.
На рівень природного освітлення приміщень впливають: світловий клімат, який залежить від географічного розтушування місця, площа та орієнтація світлових отворів; конструкція вікон, чистота скла, геометричні параметри приміщень і відбивльні властивості поверхонь, зовнішнього та внутрішнього затемнення світла різними об'єктами.
Оскільки природне освітлення не постійне у часі, його кількісну оцінку здійснюють за відносним показником – коефіцієнтом при родної освітленості (КПО):
КПО = (Евн / Езов) · 100% (2.12)
де Евн (лк) – природна освітленість у даній точці площини всередині примі щення, яка створюється світлом неба (безпосереднього або після відбиття); Fзов (лк) – зовнішня горизонтальна освітленість, що створюється світлом в той самий час повністю відкритим небосхилом.
В основу нормування виробничого освітлення покладено залеж ність необхідного рівня освітлення від зорової напруги (розряду зоро вої роботи), яку передусім, визначають розміром об’єкта розпіз навання, контрастом між об’єктом і тлом, характеристикою тла. Нормування освітлення в громадських, допоміжних та житлових будівлях здійснюють залежно від призначення приміщення.
За системи бокового природного освітлення (через віконні прорізи у стінах) нормується мінімальне значення КПО. Для односторонньої бокової системи – це КПО у точці робочої поверхні (або підлоги), розташо ваній на відстані 1 м від стіни, найбільш віддаленої від світлових прорі зів. За системи верхнього природного освітлення (через ліхтарі – світ лові прорізі у покритті будівлі) та системи верхнього та бічного природ ного освітлення нормують середній КПО, обчислений за результатами вимірювань у N точках (не менш 5) умовної робочої поверхні (або під логи). Першу та останню точки приймають на відстані 1 м від поверх ні стін. Середнє значення КПО обчислюється за формулою:
КПОср=(КПО1/2+КПО2+КПО3+...+КПОN-1+КПОN/2)/(N-1) , (2.13)
де КПОN – коефіцієнт природного освітлення у N-й контрольній точці; N – кількість контрольних точок у площині характерного перерізу приміщення.
Достатність природного освітлення в приміщенні регламентується будівельними нормами ДБН В.2.5-28–2006.
Для природного освітлення ДБН В.2.5-28–2006 встановлює норми коефіцієнта природної освітленості (КПО).
Для приміщень промислових підприємств нормативні значення КПО встановлено залежно від розряду зорової роботи, який визначається найменшим розміром об’єкта розрізнення в мм, та системи освітлення (бокове, верхнє чи комбіноване). Встановлено вісім розрядів зорової роботи: І, II,…, VIII (табл. 1 і додаток И ДБН В.2.5-28–2006). КПО для розрядів І, ІІ, ІІІ в разі використання лише природного освітлення не нормується. У виробничих приміщеннях із зоровою роботою І – ІІІ розрядів потрібно використовувати суміщене освітлення.
Для приміщень житлових, громадських і адміністративно-побутових споруд значення норм КПО встановлена залежно від характеристики зорової роботи, яка визначається найменшим або еквівалентним розміром об’єкта розрізнення в мм, розряду зорової роботи (А,Б,…З), підрозряду зорової роботи, який визначається відносною тривалістю зорової роботи в напрямку зору на робочу поверхню, %, а також системи освітлення (таблиця 2 та додаток К ДБН В.2.5-28–2006).
За системи бокового освітлення нормуються мінімальні значення КПО, за систем верхнього та комбінованого природного освітлення – середні значення КПО.
Нормовані значення КПО для будівель, розташованих у різних регіонах України, потрібно визначати за формулою:
en= eн·mn, (2.14)
де ен – значення КПО за таблицями 1; 2 ДБН В.2.5-28–2006;
mn – коефіцієнт світлового клімату за таблицею 4 ДБН В.2.5-28–2006;
n – номер групи забезпеченості природним світлом за таблицею 4 ДБН В.2.5-28–2006.
Таблиці 1 – 4 ДБН В.2.5-28–2006 наведено в додатку Б.
Значення mN залежить від типу світлових прорізів (бокових у зовнішніх стінах, ліхтарів різних типів), а також від орієнтування світлових прорізів відносно сторін горизонту та району (Автономна Республіка Крим, Одеська область або решта території України).
Розрахункові значення КПО округляють до десятих часток.
За верхнього та комбінованого освітленні для виробничих і громадських будівель нормується нерівномірність природного освітлення 3:1.
Нормоване значення КПО під час роботи з візуальними дисплейними терміналами всіх типів вітчизняного та закордонного виробництва на основі електронно-променевих трубок, що використовуються в ЕОМ колективного використання та персональних ЕОМ має становити не нижче 1,5% згідно з ДСанПіН 3.3.2.007–98 або ДНАОП 0.00-1.31–99.
У проектуванні природного освітлення враховують, що освітле ність всередині приміщення залежить від світла, яке створюється небом і безпосередньо потрапляє на робочу поверхню, а також світла, яке відбивається від поверхонь всередині приміщення та прилеглих будівель.
Попередній розрахунок природного освітлення полягає у визна ченні площі світлових отворів, що мають забезпечити в приміщенні нормативні значення КПО. За бокового освітлення розрахунок виконують за формулою:
100(Sв/Sп)=(КПОн·kз·ηв·kбуд)/( τзаг·r), (2.15)
де Sв, Sп – площі вікон і підлоги у приміщенні;
КПОн – нормативний коефіцієнт природного освітлення;
kз –коефіцієнт запасу, враховує зниження світлопропускання вікон і середовища у приміщенні, kз = 1,2…1,5;
ηв – світлова характеристика вікон, залежить від відношення розмірів приміщен ня (довжини до глибини та глибини до висоти від рівня робочої поверхні до верхнього краю вікна), ηв = 6,5…66,0;
kбуд – коефіцієнт, що враховує затінення вікон будівлями, розташованими навпроти (залежить від відношення відстані між будівлями до висоти карнизу протилежного будинку над підвіконником), kбуд = 1,0…1,7;
tзаг – загальний коефіцієнт світлопропускання, τзаг =τ1.τ2.τ3.τ4.τ5,
де τ1– коефіцієнт світлопропускання матеріалу, τ1 = 0,5…0,9;
τ2 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у віконній рамі, τ2 = 0,1…0,8;
τ3 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у несучих конструкціях (за боково го освітлення τ3= 1,0);
τ4 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у сонцезахисних пристроях, τ4 = 0,6-1;
τ5 – коефіцієнт, що враховує втрати світла у захисній сітці, яку встановлюють під ліхтарями, τ5 = 0,9;
r – коефіцієнт, що враховує підвищення КПО за бокового освітленні завдяки світлу, яке відбивається від поверхонь приміщення та прилеглих будівель, r = 1,0…10.
Розрахунок природного освітлення у приміщеннях, які експлуатуються, здійснюють за графіком А. Данилюка графоаналітичним методом, який наведено у ДБН В.2.5-28–2006.
Штучне освітлення передбачено в усіх приміщеннях будівель, а також на відкритих робочих ділянках, місцях проходу людей і руху транспорту.
Штучне освітлення проектують для двох систем: загальне (рівномір не або локалізоване) та комбіноване (до загального додається місцеве).
За штучного освітлення нормативною величиною є абсолютне значення освітленості, яке залежить від характеристики зорової праці та системи освітлення (загальне, комбіноване). Всього визначено вісім розрядів (залежно від розміру об'єкта розпізнавання), своєю чергою, розряди (I – V) містять чотири підрозряди (а, б, в, г) – залежно від контрасту між об’єктом і тлом та характеристики тла (коефіцієнта відбиття). Найбільша нормована освітленість складає 5000 лк (розряд І а), а наймен ша – 20 лк (розряд VIII г). Витяг з (ДБН В.2.5.-28–2006) нормативних значень освітлення наведено в додатку Б.
Як джерела світла за штучного освітлення використовують лампи розжарювання та газорозрядні лампи. Основні характери стики джерел світла – номінальна напруга, споживана потужність, світловий потік, питома світлова віддача та термін служби.
У лампі розжарювання видиме світло випромінює нагріта до висо кої температури нитка з тугоплавкого матеріалу. Світловий потік зал ежить від споживаної потужності і температури нитки. Лампи розжа рювання прості у виготовленні, надійні в експлуатації. Їх вади: мала світлова віддача (10…15 лм/Вт), невеликий термін служби (близько 1000 год) і несприятливий спектральний склад світла, в якому переважають жовтий і червоний кольори за нестачі синього та фіолетового порівняно з природним світлом, що ускладнює розпіз навання кольору.
У газорозрядних лампах балон наповнюється парами ртуті та інертним газом, на внутрішню поверхню балона може наноситися люмінофор. Газорозрядні лампи бувають низького (люмінесцентні) та високого тиску. Люмінесцентні лампи мають великий термін служ би (10 000 год), більшу світлову віддачу (50…80 лм/Вт), малу яскра вість поверхні, що світиться, кращий спектральний склад світла – ближчий до денного. До вад люмінесцентних ламп належить: пульсація світлового потоку, нестійка робота за низьких температу р і зниженої напруги та складніша схема вмикання. Пульсація світлового потоку негативно впливає на стан зору, а також може викликати стробоскопічний ефект, який полягає у тому, що частини обладнання, що обертаються, здаються нерухомими або такими, щякі обертаються у протилежному напрямі. Стробоскопічний ефект можна знизити вмиканням сусідніх ламп у різні фази мережі, але повністю усунути його не вдається. Зниження негативної дії пульс уючого світлового потоку здійснюють підвищенням частоти (до 1 кГц) струму живлення, що пов'язано з інерційною характеристикою формування зорового образу.
Розрізняють кілька типів люмінесцентних ламп залежно від спек трального складу світла: ЛД – лампи денні, ЛБ – білі, ЛДЦ – денного світла правильної кольорової передачі, ЛТБ – тепло-білі, ЛХБ – холодно-білі.
Лампи високого тиску – дугові ртутні (ДРЛ) та натрієві лампи (ДНаТ) мають термін служби більш як 10 000 год і світловіддачу відпо відно 50 і 130 лм/Вт.
У галогенних лампах колби наповнені парами галогену (йоду або брому). За принципом дії вони бувають розжарювання, газорозрядні і металогалогенові. Галогенні лампи мають термін служби (2000…5000 год) і світловіддачу (20…75 лм/Вт).
Джерело світла (лампи) разом з освітлюваною арматурою становить світильник. Він забезпечує кріплення лампи, подачу до неї електрич ної енергії, запобігання забрудненню, механічному ушкодженню, а також вибухову і пожежобезпеку та електробезпеку. Здатність сві тильника захищати очі працівника від надмірної яскравості джерела характеризується захисним кутом.
Під час проектування освітлювальних установок необхідно, дотримуючись норм і правил освітлення, визначити потребу в освітлю вальних пристроях, установчих матеріалах і конструкціях, а також в електричній енергії. Проект, зазвичай, складається з чотирьох частин: світлотехнічної, електричної, конструктивної та кошторисно-фінансової.
Таблиця 2.8
Нормативні значення освітлення
|
Характеристика та розряд зорової роботи |
Найменший лінійний розмір об'єкта розпізнаван ня, мм |
Штучне освітлення, лк |
Природне освітлення, КПОн, % |
Суміжне освітлення КПОн, % |
|||
|
комбі-новане |
загальне |
верхнє або комбіно-ване |
бокове |
верхнє або комбіно-ване |
бокове |
||
|
Найвищої точності - І |
менше 0,15 |
5000–1250 |
1200–300 |
– |
– |
6,0 |
2,0 |
|
Дуже високої точності - II |
0,15–0,3 |
4000–750 |
750–200 |
– |
– |
4,2 |
1,5 |
|
Високої точності - III |
0,3–0,5 |
2000–400 |
500–200 |
– |
– |
3,0 |
1,2 |
|
Середньої точності - IV |
0,5–1 |
750–400 |
300–200 |
4 |
1,5 |
2,4 |
0,9 |
|
Малої точності - V |
1–5 |
400–200 |
300–200 |
3 |
1 |
1,8 |
0,6 |
|
Груба - VI |
більше 5 |
– |
200 |
3 |
1 |
1,8 |
0,6 |
|
Робота з матеріалами, що світя ться - VII |
більше 0,5 |
– |
200 |
3 |
1 |
1,8 |
0,6 |
|
Загальне спостереження за перебігом технологічного процесу - VIII |
– |
– |
200–20 |
3–0,3 |
1–0,1 |
1,8–0,2 |
0,6–0,1 |
Світлотехнічна частина передбачає виконання таких робіт:
Ознайомлення з об’єктом проектування, яке полягає в оцінці характеру й точності зорової роботи на кожному робочому місці; при цьому обов’язково треба встановити роль зору у виробничому процесі, мінімальні розміри об’єктів розпізнавання та відстань від них до очей працівника; визначити коефі цієнт відбиття робочих поверхонь і об’єктів розпізнавання, розташування робо чих поверхонь у просторі, бажану спрямованість світла, наявність об’єктів розпізнавання, що рухаються, можливість збільшення контрасту об’єкта з тлом, можливість виникнення травматично небезпечних ситуацій, стробо скопічного ефекту; виявити конструкції та об’єкти, на яких можна розмісти ти освітлювальні прилади, а також конструкції та об’єкти, які можуть утво рювати тіні тощо;
вибір системи освітлення, який визначається вимогами до якості освітлен ня та економічності установки освітлення;
вибір джерела світла, що визначається вимогами до спектрального складу випромінювання, питомою світловою віддачею, одиничною потужністю ламп, а також пульсацією світлового потоку;
визначення норм освітленості та інших нормативних параметрів освітлен ня для даного виду робіт відповідно до точності робіт, системи освітлення та вибраного джерела світла;
вибір приладу освітлення, що регламентується його конструктивним вико нанням за умовами середовища, кривою світлорозподілу, коефіцієнтом корисної дії та величиною блиску;
вибір висоти підвісу світильників здійснюють, зазвичай, сумісно з вибором варіанта їх розташування і визначають в основному найвигіднішим відношенням L:h (відстань між світильниками до розрахункової висоти підвісу), а також умовами засліплення; залежно від кривої світлорозподілу (типу світильника) відношення L:h прийнято від 0,9 до 2,0.
Після визначення основних параметрів освітлювальної установки (нор мованої освітленості, системи освітлення, типу освітлювальних приладів та схеми їх розташування) приступають до світлотехнічних розрахунків.
Розрахунок освітлювальної системи може бути виконано різними способами, які базуються на двох основних методах розрахунків: за світловим потоком і точковий. Найбільш розповсюджений у проект ній практиці розрахунок за методом коефіцієнта використання пото ку світла. Цей метод використовують для розрахунку загального рівномірного освітлення і дає змогу визначити світловий потік дже рел світла, необхідний для створення нормованого освітлення розра хункової горизонтальної площини. Цим методом враховують пря мий і відбитий (від стелі, стін і підлоги) потік світла.
Потік світла F, який повинні випромінювати лампи в кожному світильнику, визначають за формулою:
F = EkSz / (Nηγ), (2.16)
де Е – нормована мінімальна освітленість, лк;
k - коефіцієнт запасу (приймають у межах від 1,2 до 2,0 залежно від вмісту пилу в повітрі, типу джерела світла і розрахунко вих термінів очищення світильників – 2…18 разів на рік);
S - площа, що освітлюється, м2;
Z = Еср/Емін – коефіцієнт, що характеризує нерівномірність освітлення (Еср, Емін – середня та мінімальна освітленість), приймають таким, що дорівнює 1,0 для розрахунку на середню освітленість чи для відбитого освітлення, 1,15 -для ламп розжарювання і ДРЛ, 1,1 - для ліній, що світяться, виконаних сві тильниками з люмінесцентними лампами;
N - кількість світильників, передбачена ще до розрахунку відповідно до найвигіднішого L:h;
η - коефіцієнт використання випромінюваного світильниками потоку світла на розрахунковій площині (визначають за довідковими таблицями залежно від типу світильника, коефіцієнтів відбиття підлоги, стін, стелі та індексу приміщення і, який розраховують за формулою і = АВ/(h(А+В)), тут А і В - розміри приміщення в плані, м;
h - розрахункова висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м);
γ - коефіцієнт затінення (можна вводити для приміщень з фіксованим роз ташуванням працівників, приймають таким, що дорівнює 0,8).
Обчислений за формулою розрахунковий потік світла лампи (або світильника з кількома лампами) порівнюють зі стандартним на джерело світла і приймають найближче значення. У практиці світлотехнічних розрахунків допускають відхилення потоку світла вибраної лампи від розрахункового у межах від – 10 до +20%.
Різновидом методу коефіцієнта використання потоку світла є метод питомої потужності, який іноді називають методом ват. Пито ма потужність –потужність установки освітлення приміщення від носно площі його підлоги. Цей метод застосовують тільки для орієнтовних розрахунків. Він дає змогу визначити потужність кожної лампи Р (Вт) для створення нормованого освітлення:
P = ωS/N, (2.17)
де ω - питома потужність лампи, Вт/м2;
S - площа приміщення, м2;
N - кількість ламп системи освітлення.
Значення питомої потужності знаходять за спеціальними таблиц ями залежно від нормованої освітленості, площі приміщення, висоти підвісу і типів світильників, що використовуються, а також коефіцієнта запасу.
Точковий метод дає найбільш правильні результати і використовується для розрахунку локалізованого та місцевого освітлення, а також освітлення негоризонтальних площин і великих територій. Він дає змогу визначити освітленість у будь-якій точці від будь-якого числа освітлювальних приладів. До вад методу належить важкість урахування відбитих складників потоку світла.
Розрахункове рівняння точкового методу має вигляд:
EА = ІА cos α/r2, (2.18)
де ЕА - освітленість горизонтальної площини у даній точці А, лк;
ІA - сила світла в напрямі точки А, кд (значення сили світла знаходять за кри вими світлорозподілу даного освітлювального приладу);
α- кут між нормаллю до робочої площини і напрямком вектора сили світла в точку А;
r - відстань від світильника до розрахункової точки А, м.
Для зручності розрахунків, особливо на ЕОМ, рівняння може бути перетво рено. Приймаючи r = h/cos α (де h – розрахункова висота підвісу світильника, м) та вводячи коефіцієнт запасу k, маємо:
EA=( IA cos3α)/(kh2) . (2.19)
Якщо розрахункова точка А міститься на будь-якій негоризонтальній площині, освітленість її Ен можна знайти з рівняння
Ен=Еаψ, де ψ – перехідний коефіцієнт, що визначається за спеціальними номограмами.
Для розрахунків освітлення, що утворюється кількома світильниками, підраховують освітленість у даній точці від кожного з цих приладів і кінцеві результати додають.
Різновидом точкового методу розрахунку є метод ізолюкс (ізолюкса – крива, що є геометричним місцем точок даної площини з однаковими освітленостями). У цьому разі точковим методом розраховують освітле ність у горизонтальній площині від одного світильника чи компактної їх групи. Отримують сімейство ізолюкс, виконаних у масштабі, в якому накреслено та чи іншу територію, яка підлягає освітленню. Ізолюкси під час проекту вання накладають на план таким чином, щоб вони заповнили всю територію. Цей прийом дає змогу графічно розрахувати не тільки освітлення, а й коор динати місць встановлення опор світильників.
Ретельний і регулярний догляд за устаткуванням природного та штучно го освітлення має важливе значення для створення раціональних умов освіт лення, а саме забезпечення потрібних величин освітленості без додаткових витрат електроенергії. У приладах з газорозрядними лампами необхідно стежити за належним станом схем вмикання та пускорегулювальних апаратів, про несправність яких свідчить шум дроселів і блимання світла. Термі ни чищення світильників і віконного скла залежно від рівня пилу та газів у повітряному середовищі передбачено діючими нормами (для віконного скла від двох до чотирьох разів на рік; для світильників – від чотирьох до дванадцяти раз на рік). Своєчасно потрібно замінювати несправні лампи та лампи, що відпрацювали робочий термін. Після заміни ламп і чищення світильників необхідно перевіряти рівень освітленості в контрольних точках не рідше одного разу на рік. Фактично отримана освітле ність повинна бути більшою або дорівнювати нормативній освітленості з урахуванням коефіцієнта запасу.
Для вимірювання рівнів освітленості на робочих поверхнях використовують люксметри (наприклад, Ю-116), які складаються з фотоелемента та увімкненого до нього міліамперметра. Під час надходження світлового потоку на фотоелемент у колі приладу виникає фотострум, пропорційний світловому потоку, що падає. Шкала приладу градуюється в одиницях освітленості – люксах, що дає змогу за показаннями приладу оцінити освітленість поверхні.
Шум – це хаотичне сполучення звуків різної частоти та інтенсивності, які перебувають у межах чутливості органів слуху людини щодо частотного діапазону. Що стосується ультра- та інфразвуку, які теж вважаються звуковими коливаннями, то вони, на відміну від шуму, виходять за межі чутливості органів слуху людини за своїм частотним діапазоном. 3 фізичного погляду будь який звук (шум, ультра- чи інфразвук) – це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певною швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі. Звукові хвилі виникають у разі порушення стаціонарного стану сере довища внаслідок впливу на них сили збудження і, поширюючись у ньому утворюють звукове поле. Джерелами цих порушень можуть бути, наприклад, механічні коливання конструкцій або їx частин, нестаціонарні явища в газоподібних або рідких середовищах та ін.
Основними характеристиками таких коливань слугує амплітуда звуково го тиску (р, Па) та частота (f, Гц). Звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням повного тиску у середовищі за наявності звуку та середнім тиском у цьому середовищі за відсутності звуку. Поширення звукового поля супроводжується перенесенням енергії, яку можна визначити інтенсивністю звуку J(Bт/м2). У вільному звуковому полі інтенсивність звуку та звуковий тиск пов’язані між собою співвідношенням
(2.20)
де: J - інтенсивність звуку, Вт/м2;
р - звуковий тиск, Па;
V - коливальна швидкість, м/сек (це швидкість, з якою коливаються частки середовища – газу, рідини чи твердої речовини відносно свого положення рівноваги і знаходиться вона із співвідношення V=p/(ρ• C));
- густина середовища, кг/м3;
С - швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.
За частотою звукові коливання поділяють на три діапазони: інфразвукові з частотою коливань менш як 20 Гц, звукові (ті, що ми чуємо) – від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові – більш як 20 кГц. Швидкість поширення звукової хвилі С (м/с) залежить від властивостей середовища і передусім від його густини. Так, у пoвітpi за нормальних атмосферних умов С ~ 344 м/с; швидкість звукової хвилі у воді ~ 1500 м/с, у металах ~ 3000…6000 м/с.
Людина сприймає звуки, які ми чуємо (надалі – просто звук), у широкому діапазоні звукового тиску та інтенсивності (вид нижнього порога чутності до верхнього – больового порога), при цьому звуки різних частот сприймаються неоднаково (рис. 2.12). Найбільша чутність звуку людиною – у діапазоні 800…4000 Гц. Найменша – в діапазоні 20…100 Гц.
Динамічний діапазон за звуковим тиском, в якому людина відчуває звук без шкоди своєму здоров’ю, може сягати 107 (це відношення звукового тиску верхнього больового порога до звукового тиску нижнього порога чутності на частоті 1000 Гц), еквівалентний йому динамічний діапазон за інтенсивністю дорівнює 1014. Враховуючи цей факт, а також те, що слухове сприйняття людиною пропорційне логарифму кількості звукової енергії, для характеристики звуку використовують логарифмічні значення рівня звукової інтенсивності () та рівня звукового тиску (), які виражаються у децибелах (дБ) і за абсолютним значенням дорівнюють один одному (=).
Рис. 2.12. Залежність рівня звукового тиску, що однаково сприймається людиною, від частоти звуку (криві рівної гучності)
Таким чином, рівень інтенсивності та рівень тиску звука виражаються такими формулами:
Li = 10 lg J / J0, дБ, (2.21)
Lp = 20 lg p / p0, дБ, (2.22)
де: – значення інтенсивності звука на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, =10-12 Вт/м2;
p0 – значення звукового тиску на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, p0 = 2.10-5 Па.
На верхньому порозі больового відчуття на частоті 1000 Гц значення інтенсивності дорівнює = 102 Вт/м2, а звукового тиску Па.
Оскільки сприйняття звуку людиною залежить від його частоти, то для приближення результатів об’єктивних вимірів до суб’єктивного сприйняття людиною впроваджують поняття коректованого рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку). Корекцію здійснюють за допомогою поправок, які додають до наявного рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку) у відповідних октавних смугах частот. Ширина таких частотних смуг відповідає співвідношенню = 2, де - верхня частота смуги, - нижня частота тієї ж смуги. Центральну частоту смуги визначають за її середньо геометричним значенням . Стандарти значення корекції в цих частотних смугах наведено в табл. 2.9. Значення загального рівня шуму з урахуванням вказаної корекції за частотними смугами називають рівнем звуку (дБА).
Таблиці 2.9.
Стандартні значення корекції (А) рівнів звукового тиску у октавних частотних смугах
|
Середньо геометричні значення частоти в октавних смугах , Гц |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
Корекція, дБ |
- 42 |
- 26,3 |
- 16,1 |
- 8,6 |
- 3,2 |
0 |
1,2 |
1,0 |
- 1,1 |
На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності звука) в октавних смугах частот із середньо геометричними значеннями частот 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 та 8000 Гц.
За характером спектра розрізняють шуми: широкосмугові – з безперервним спектром шуму шириною більше октави; дискретні (тональні), коли в спектрі шуму є яскраво виражені дискретні тони.
За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні та непостійні. До постійних шумів належать шуми, у яких рівень звуку впродовж робочого дня змінюється не більш як на 5 дБА. До непостійних шумів належать шуми, у яких рівень звуку впродовж робочого дня змінюється більш як на 5 дБА. Непостійні шуми, є чергою, поділяються на шуми з коливаннями у часі, переривчасті та імпульсні. Шуми з коливаннями у часі – це шуми, рівень звуку яких безперервно змінюється у часі. При переривчастому шуму рівень звуку може різко змінюватися (на 5 дБА та більше), а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним, досягає 1 с та більше. До імпульсних належать шуми, які становить один або кілька звукових сигналів тривалістю менш як 1 с кожний.
Джерело шуму характеризують звуковою потужністю W(Bт), під якою розуміють кількість енергії, яка випромінюється цим джерелом у вигляді звуку за одиницю часу.
Рівень звукової потужності (дБ) джерела визначають за формулою:
, (2.23)
де: - порогове значення звукової потужності, яке дорівнює Вт.
Якщо джерело випромінює звукову енергію в усі сторони рівномірно, середня інтенсивність звуку в будь-якій точці простору дорівнюватиме:
, (2.24)
де r - відстань від центра джерела звуку до поверхні сфери, віддаленої на таку достатньо велику відстань, щоб джерело можна було вважати точковим.
Якщо випромінювання відбувається не в сферу, а в обмежений простір, то впроваджують таке поняття, як кут випромінювання , який вимірюється в стерадіанах. У цьому разі:
. (2.25)
Якщо джерело шуму є пристроєм, розташованим на поверхні землі, то , у двогранному куті , у тригранному – .
Фактором сприятливості джерела звуку називають відношення інтенсивності звуку, який випромінюється в даному напрямку, до середньої інтенсивності
. (2.26)
Шумові характеристики обов’язково встановлюють у стандартах або технічних умовах на машини і вказують їx у паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють виходячи з вимог забезпечення допустимих рівнів шуму на робочих місцях, прилеглих житлових територіях і будинках.
Розрахунок очікуваної шумової характеристики є необхідним складником конструювання машин і транспортних засобів.
Будь-який шум в умовах виробництва негативно впливає на стан здоров’я людей і знижує їхню працездатність, а в окремих випадках, внаслідок погіршення сприйняття зовнішньої інформації під його дією, може навіть сприяти отриманню травм, особливо під час виконання небезпечних технологічних операцій.
Шум – один з основних небезпечних і шкідливих факторів в умовах сучасного виробництва. Збільшення потужності устаткування, насиченість виробництва високошвидкісними механізмами, різке збільшення транспортного потоку призводять до збільшення рівня шуму і у побуті, і на виробництві.
Шкідливий вплив шуму на організм людини досить різноманітний. Реакція i сприйняття шуму людиною залежить від багатьох факторів: рівня інтенсивності, частоти (спектрального складу), тривалості дії, часових параметрів звукових сигналів, стану організму.
Негативна дія шуму на людину, передусім на її психічний стан, зумовлена тим, що крізь волокна слухових нервів роздратування шумом передається в центральну та вегетативну нервові системи, а через них впливає і на внутрішні органи, призводячи до великих змін у функціональному стані всього організму. Вплив шуму на нервову систему виявляється навіть за невеликих рівнів звуку (30…70 дБА). Крім того, тривалий вплив інтенсивного шуму (вище 80 дБА) на людину може призвести до часткової або повної втрати слуху. У працівників в умовах тривалого шумового впливу можуть виникати зниження пам’яті, запаморочення, підвищена стомлюваність, дратівливість та ін.
До об’єктивних симптомів шумової хвороби належать: зниження слухової чутливості, зміна функцій травлення, що виражається в порушенні кислотно-лужного балансу у шлунку, серцево-судинна недостатність, нейроендокринний розлад, порушення в роботі зорового та вестибулярного апарату. Встановлено, що загальна захворюваність працівників гучних виробництв, зазвичай, вища на 10 – 15%.
Порушення в роботі органів і систем організму людини можуть викликати негативні зміни в емоційному стані людини, що також впливає на якість і безпеку його праці. Крім того, шум заважає відпочинку людини, знижує її працездатність, особли во під час розумової діяльності, перешкоджає сприйняттю звукових інформаційних сигналів, що підвищує вірогідність появи травми у небезпечних ситуаціях. В окремих випадках зниження продуктивності праці може перевищувати 20%.
Таким чином, зменшення рівня шуму до допустимих величин і поліпшення шумового клімату в умовах виробництва та в інших сферах життєдіяльності людини – це один із найважливіших заходів щодо оздоровлення умов праці на виробництві та охорони навколишнього середовища.
Санітарно-гігієнічне нормування, контроль і вимірювання шумів здійснюють відповідно до ДСН 3.3.6.037−99.
Шкідливість шуму як фактора виробничого середовища і середовища життєдіяльності людини призводить до необхідності обмежувати його рівні. Санітарно-гігієнічне нормування та вимірювання шумів здійснюють методом граничних спектрів (ГС) і методом рівня звуку (LA).
Метод граничних спектрів, який застосовують для нормування, контролю та вимірювання постійного шуму, передбачає обмеження рівнів звукового тиску в октавних смугах частот із середньо геометричними значеннями 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 і 8000 Гц. Сукупність цих граничних октав них рівнів називають граничним спектром. Позначають той чи інший граничний спектр рівнем його звукового тиску на частоті 1000 Гц. Наприклад, «ГС-75» означає, що цей граничний спектр має на частоті 1000 Гц рівень звукового тиску 75 дБ.
Метод рівнів звуку застосовують для орієнтовної гігієнічної оцінки, контролю та вимірювання і постійного, і непостійного шуму, наприклад, зовнішнього шуму транспортних засобів, міського шуму та ін.
Так, для орієнтовної оцінки постійного широкосмугового шуму на робочих місцях допускається застосовувати рівень звуку в (дБА), який вимірюють на часовій характеристиці „повільно” шумоміра та знаходять за формулою LА = 20 lg pА / p0, дБ, де: РА – середньоквадратичний звуковий тиск з урахуванням корекції „А” шумоміра, Па. У цьому разі вимірюють коректований за частотами, відповідно до чутливості органів слуху людини, загальний рівень звукового тиску в усьому діапазоні частот, що відповідає зазначеним вище октавним смугам. Виміряний таким чином рівень звуку дає змогу характеризувати величину шуму не дев’ятьма цифрами рівнів звукового тиску, як у методі граничних спектрів, а однією. Вимірюють рівень звуку в децибелах А (дБА) шумоміром із стан дартною коректованою частотною характеристикою, в якому за допомогою відповідних фільтрів знижена чутливість на низьких і високих частотах (див. табл. 2.10).
Для характеристики непостійного шуму на робочих місцях використовують такий параметр, як еквівалентний (за енергією) рівень звуку, який є інтегральним параметром і знаходиться за формулою:
, (2.27)
де – еквівалентний рівень звуку, дБА;
Т – час дії шуму;
– значення середньоквадратичного звукового тиску з урахуванням корекції „А” шумоміра, Па;
Р0 – значення звукового тиску на нижньому порозі чутності ( = 2.10-5 Па);
Таким чином, непостійний шум характеризують еквівалентним (за енергією) рівнем звуку (дБАекв), тобто рівнем звуку постійного широкосмугового шуму, що має такий самий вплив на людину, як і цей непостійний шум.
Еквівалентний рівень звуку (дБАекв) для непостійного переривчастого шуму знаходять за спрощеною формулою:
, (2.28)
де : - еквівалентний рівень звуку, дБА;
Т – час дії шуму;
– час дії і-гo рівня;
– рівень звуку, дБА, і-гo рівня;
n – кількість рівнів непостійного переривчастого шуму.
Для імпульсного шуму нормують також максимальний рівень шуму .
Порядок вимірювання рівнів звуку за допомогою шумомірів і порядок розрахунку еквівалентного рівня звуку регламентовано ДСН 3.3.6.037−99.
Контроль рівня шуму на робочих місцях згідно з вимогами ДСН 3.3.6.037−99 повинен здійснюватися не рідше одного разу на рік.
Вимірювання шуму можна здійснювати і за допомогою стандартного шумоміра, до складу якого входить мікрофон, підсилювач, фільтри (корекції, октавні) та індикатор, і за допомогою сучасного комп’ютерного обладнання.
Вимірюють шум на постійних робочих місцях у приміщеннях, на території підприємств, на промислових спорудах і машинах (в кабінах, на пультах управління тощо). Результати вимірювань на робочих місцях повинні характеризувати шумовий вплив на працівників за період робочої зміни (робочого дня) та оформлятися у вигляді протоколу.
Для контролю відповідності фактичних рівнів шуму на робочих місцях допустимим рівням необхідно вимірювати шум, коли працює не менш як 2/3 розташованого у цьому виробничому приміщенні одиниць технологічного обладнання за найбільш характерного режиму його роботи. Також при цьому повинні працювати вентиляційні установки та інше обладнання, що постійно працює у цьому приміщенні, і яке є джерелом шуму.
Під час вимірювань мікрофон потрібно розташовувати на висоті 1,5 м над рівнем підлоги чи робочого майданчика (якщо роботу виконують стоячи) чи на висоті, яка відповідає відстані 15 см від вуха людини, на яку діє шум (якщо роботу виконують сидячи чи лежачи). Мікрофон повинен бути зорієнтований у напрямку максимального рівня шуму та віддалений не менш як на 0,5 м від оператора, який здійснюють вимірювання.
Тривалість вимірювання непостійного шуму:
У таблиці 2.10 для прикладу наведені норми гранично допустимо го шуму в деяких приміщеннях. Для тонального шуму, оскільки він неприємніший для людини, а ніж широкосмуговий, допустимі рівні зменшують на 5 дБ.
Таблиця 2.10
Нормовані рівні звукового тиску (дБ) та рівні звуку (дБА) на робочих місцях відповідно до ДСН 3.3.6.037−99
|
Вид трудової діяльності |
Рівні звукового тиску в октавних смугах із середньо геометричними частотами |
Рівень звуку в дБА |
||||||||
|
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
|
1.Творча діяльність, керівна робота з підви-щеними вимогами, наукова діяльність, конструювання, викла-дання, проектно-конструкторські бю ро, програмування на EОM |
86 |
71 |
61 |
54 |
49 |
45 |
42 |
40 |
38 |
50 |
|
2.Висококваліфікована робо та, вимірювання і аналітична робота в лабораторіях |
93 |
79 |
70 |
63 |
58 |
55 |
52 |
50 |
49 |
60 |
|
3.Робота, що викону-ється з вказівками та акустичними сигнала-ми. Приміщення дис-петчерських служб, машинописних бюро |
96 |
83 |
74 |
68 |
63 |
60 |
57 |
55 |
54 |
65 |
|
4. Po6oчі місця за пультами у кa6інax нагляду та дистанційного керування безмовного зв’язку. Приміщення лабораторій з гучмним устаткуванням |
103 |
91 |
83 |
77 |
73 |
70 |
68 |
66 |
64 |
75 |
|
5. Постійні робочі місця у виробничих приміщеннях та на території підприємств |
107 |
95 |
87 |
82 |
78 |
75 |
73 |
71 |
69 |
80 |
Питання боротьби із шумом потрібно починати вирішувати вже на етапі проектування підприємства, робочого місця, устаткування. Для цього, зазвичай, використовують організаційні, технічні та медично-профілактичні заходи.
До організаційних заходів належать раціональне розташування виробничих ділянок, устаткування робочих місць, постійний кон троль режиму праці та відпочинку працівників, обмеження у використанні обладнання та робочих місць, що не відповідають санітарно-гігієнічним вимогам.
Технічні заходи дають змогу зменшити вплив шуму на працівників і поділяються на заходи, що використовуються в джерелі виникнення (конструктивні та технологічні), на шляху розповсюдження (звукоізоляція, звукопоглинання, глушники шуму, звукоізоляційні укриття) та в у зоні сприйняття (засоби колективного та індивідуального захисту).
Захист від шуму необхідно забезпечувати, передусім, за рахунок використання шумобезпечнoї техніки, і тільки в разі неможливості вирішення цього питання, за рахунок використання заходів і засобів колективного та індивідуального захисту.
Для зниження шуму необхідно використовувати кон структивні та технологічні методи зниження шуму у самому джерелі походження звуку. Надзвичайно ефективним методом зниження шуму в джерелі його виникнення в деяких випадках може стати зміна технологій, наприклад, за допомогою заміни ударної взаємодії на безударну (заміна клепання зварюванням, кування – штампуванням, літерного методу друку – лазерним, тощо). Під час конструювання механічного обладнання, слід намагатися зменшити рівень коливань конструкції або її елементів.
Для зниження шуму механічного походження у вузлах, в яких здійснюють ударні процеси, необхідно зменшувати сили збурення, та час контакту елементів, що взаємодіють між собою, збільшувати внутрішні втрати в коливальних системах, зменшувати площу випромінювання звуку та ін. Це можна досягти:
Джерелами аеродинамічного шуму можуть бути нестаціонарні явища у разі течії газів і рідин. Засобами боротьби з аеродинамічним шумом у джерелі його виникнення досягають:
У гідродинамічних установках (насоси, турбіни) потрібно запобігати виникненню кавітації, яка викликає гідродинамічний шум.
Можливе також зниження рівня суб’єктивного сприйняття шуму за рахунок зсуву частотного спектра в зону низьких частот або в недоступну для людського слуху ультразвукову зону.
Джерелами електромагнітного шуму є механічні коливання електротехнічних пристроїв або їx частин, які збуджуються змінними магнітними та електричними полями. До методів боротьби з цим шумом належать: застосування феромагнітних матеріалів з малою магнітострикцією, зменшення щільності магнітних потоків у електричних машинах за раху нок належного вибору їx параметрів, добру затяжку пакетів пластин в осереддях трансформаторів, дроселів, якорів двигунів тощо; косі пази для обмоток у статорах і роторах електричних машин, які зменшують імпульси сил взаємодії обмоток і розтягують ці імпульси в часі.
Якщо рівень шуму у джерелі все-таки високий, застосовують методи зниження шуму на шляху розповсюдження, передусім метод, як ізоляція джерела чи робочого місця.
Для зниження звуку, що відбивається від поверхонь у середині приміщення, застосовують матеріали з високим рівнем поглинання звуку, тобто використовують так званий метод зниження шуму звукопоглинанням.
Шум з приміщення, де розташовано джерело шуму, роникає через перегородку в сусіднє приміщення трьома напрямками: через перегородку, яка під впливом змінного тиску падаючої хвилі коливається, випромінюючи в сусіднє приміщення шум; безпосередньо по повітрю через щілини та отвори; завдяки вібрації, що утворюється в будівельних конструк ціях. У першому та другому випадку виникають звуки, які розповсюджуються по повітрю (повітряний шум). У третьому випадку енергія виникає і розповсюджується під час пружних коливань конструкцій (стіни, перекриття, трубопроводи), такі коливання називають ще структурними або ударними звуками.
Звукову ізоляцію від повітряного шуму здійснюють за допомогою кожухів, екранів, перегородок. Звукоізолювальні перепони відбивають звукову хвилю і тим перешкоджають розповсюдженню шуму. Вони бувають одно- і та багатошарові.
Звукоізоляція будь-якої конструкції (перепони, стіни, вікна, тощо) як фізична величина дорівнює ослабленню інтенсивності звуку під час проходження його через цю конструкцію:
, (2.29)
де R – фізичне значення звукоізоляції конструкції, дБ;
– інтенсивність звукової хвилі, яка падає на конструкцію, дБ;
– інтенсивність звукової хвилі, яка пройшла через конструкцію, дБ.
Звукоізоляція одношарової перегородки без повітряних проміжків можна визначити за формулою:
, (2.30)
де G – поверхнева маса, кг/м2;
f – частота, Гц.
3 формули 2.30 видно: звукоізолювальна здатність одношарової перегородки тим вища, що більша її маса та вища частота звуку. Варто зауважити, що ця формула придатна лише для орієнтовних розрахунків. Зазвичай, на низьких і високих частотах виникають резонансні явища, які знижують величину звукоізоляції.
Підвищення звукоізоляції огородження за збереження незмінною його маси досягають:
Зниження передачі звуку через перегородки здійснюють також:
Щоб захистити від шуму обслуговуючий персонал на виробничих ділянках з гучними технологічними процесами або з особливо гучним устаткуванням влаштовують спеціальні кабіни для спостереження і дистанційного керування. Їх виготовляють зі звичайних будівельних матеріалів у вигляді ізольованих приміщень, обладнаних вентиляцією, оглядовими вікнами, дверми з щільними притворами та віброізоляторами для запобігання проникнення в кабіни структурного шуму. Нерідко в кабінах стелю або частину стелі облицьовують звукопоглинальними матеріалами. Особливу увагу звертають на замазування щілин та отворів у місцях пролягання комунікацій.
Найбільш простим і дешевим засобом зниження шуму у виробни чих приміщеннях є використання звукоізолювальних кожухів, які повністю закривають найбільш гучні агрегати. Суттєва перевага цього засобу – це можливість зниження шуму на відчутну величину. Кожухи можуть бути такими, що знімаються, або розбірними, мати оглядові вікна, функціонуючі дверці та отвори для введення комунікацій. Виго товляють їx із сталі, дюралюмінію, фанери тощо. З внутрішнього боку кожухи необхідно облицьовувати звукопоглинальними матеріалами завтовшки 30 – 50 мм.
Звyкoiзoлювальнa властивість огородження залежить від його розмірів, форми, розташування, матеріалу і може досягати 60 дБ (табл. 2.11).
Таблиця 2.11.
Звукоізолювальна властивість деяких матеріалів
|
Матеріал огородження |
Середня звукоізолювальна властивість, дБ |
|
Брезент |
4 – 8 |
|
Повстина волосяна завтовшки 15 мм у кілька шарів: два три чотири |
9 13 17 |
|
Картон звичайний завтовшки 4 мм азбестовий завтовшки 25 мм |
16 18 |
|
Тканина вовняна товщиною 2 мм |
5 – 6 |
|
Залізо листове завтовшки, мм: 0,7 2,0 |
25 33 |
|
Фанера товщиною 3 мм |
17 |
|
Залізобетон завтовшки, мм 80 110 |
44 47 |
|
Перегородка поштукатурена: із дощок завтовшки 40 мм із шлакобетонних блоків завтовшки 90 мм |
30 – 34 42 |
|
Кладка цегляна: в 1 цеглину (25 см) в 1,5 цеглини (37 см) в 4 цеглини (100 см) |
43 49 60 |
|
Стіна з двох гіпсових плит завтовшки по 8 см: без проміжку з проміжком 6 см з проміжком 10 см |
44 49 51 |
|
Скло дзеркальне завтовшки 3-4 мм |
28 |
Звукоізоляцію від повітряного шуму забезпечують за допомогою звичайних будівельних матеріалів – цегли, бетону та залізобетону, металу, фанери, плит із деревних стружок, скла тощо.
Як звукоізолювальні матеріал які застосовують у конструкціях перекриттів для зниження передачі структурного (ударного) звуку переважно в житлових і громадських будівлях, використовують мати та плити зі скляного волокна, м’які плити з деревних стружок, картон, гуму, металеві пружини, утеплений лінолеум тощо.
Якщо необхідно додатково знизити звукову енергію, що відбивається від внутрішніх поверхонь приміщення, використовують звукопоглинальні конструкції та матеріали. Це, зазвичай, конструкції, складені зі шпаристих матеріалів. У шпаринах таких матеріалів енергія звукових хвиль переходить у теплову енергію. Звукопоглинальні матеріалі застосовують у вигляді облицювання внутрішніх поверхонь приміщень або ж у вигляді самостійних конструкцій – штучних поглиначів, які підвішують до стелі (рис. 2.13). Як штучні поглиначі використовують також драпування, м’які крісла тощо.
Рис. 2.13. Звукопоглинальні конструкції:
а - облицювання огороджень приміщень; б - штучні поглиначі у вигляді кубів; в – штучні поглиначі у вигляді куліс;
1 - звукопоглинальний матеріал; 2 - будівельна конструкція; 3 - перфорований металевий або вапняковий лист (на б і в перфорація не показана); 4 - захисний шар (склотканина); 5 - повітряний проміжок; 6 – каркас
Поверхня звукопоглинального облицювання характеризується коефіцієнтом звукопоглинання α, який дорівнює відношенню інтенсивності поглинутого звуку до інтенсивності звуку, що падає на поверхню цього облицювання
. (2.31)
Коефіцієнт звукопоглинання α залежить від виду матеріалу, його товщини, шпаристості, величини зерен або діаметра волокон, частоти та кута падіння звуку, розмірів конструкцій звукопоглинання, а також від наявності за шаром матеріалу повітряного зазору тощо. Для відкритого вікна α = 1. Коефіцієнти звукопогли нання деяких матеріалів наведено в табл. 2.12.
Звукопоглинанням поверхні огородження А на визначеній частоті, м2, називають добуток площини огородження S на її коефіцієнт звукопоглинання :
. (2.32)
Таблиця2.12
|
Bиpiб або конструкція |
Товщина шару матеріалу вироб, мм |
Повітряний зазо, мм |
Коефіцієнт звукопоглинання при середньо геометричних частотах октавних смуг, Гц |
|||||||
|
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|||
|
Плити мінераловатнi, акустичні |
20 |
0 |
0,02 |
0,03 |
0,17 |
0,68 |
0,98 |
0,86 |
0,45 |
0,20 |
|
Те саме |
20 |
50 |
0,02 |
0,05 |
0,42 |
0,98 |
0,90 |
0,79 |
0,45 |
0,19 |
|
Бетонна конструк ція, оштукатурена та пофарбована олійною фарбою |
- |
- |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
Показники звукопоглинання деяких матеріалів
Звукопоглинання приміщення складається із суми звукопоглинан ня поверхонь і звукопоглинання штучних поглиначів.
, (2.33).
де: n – кількість звукопоглинальних поверхонь;
m – кількість штучних поглиначів;
– звукопоглинання штучного поглинача.
Сталою В приміщення називають величину
, (2.34)
де: – середній коефіцієнт звукопоглинання, який становить
. (2.35)
Коефіцієнт зниження шуму звукопоглинальним облицюванням у децибелах визначають вдалині від джерела шуму у відбитому звуко вому полі за формулою:
, (2.36)
де: – сталі приміщення відповідно до та після проведення акустичних заходів.
Використання звукопоглинальних конструкцій може дати ефект зниження шуму на 12…15 дБА поблизу цих конструкцій. Поблизу джерела шуму ефект зниження шуму не перевищує 2…5 дБА. Однак за рахунок зміни структури звукового поля знижуються дискомфортні акустичні умови і поліпшується слухова адаптація людини в приміщенні.
Метод зниження шуму звукопоглинанням застосовують, якщо неможливо забезпечити нормальних акустичних умов методами зни ження шуму в джерелі випромінювання та звукоізоляції. Цей метод доцільно застосовувати, якщо у приміщенні частка прямого та відбитого звуку майже дорівнюють один одному (дифузне акустичне поле) та є можливість облицювання звукопоглинальним матеріалом майже 60% поверхонь.
Для зниження шуму газодинамічного обладнання найчастіше використовують глушники шуму.
Глушники є обов’язковим складником установок з двигунами внутрішнього згоряння, газотурбінними і пневматичними двигунами, вентиляторних та компресорних установок, аеродинамічних пристроїв тощо. Розрізняють глушники із звукопоглинальним матеріалом (активні), які поглинають звукову енергію, та без звукопоглинального матеріалу (реактивні), які відбивають звукову енергію назад до джерела. Глушники з поглинальними матеріалами (трубчасті, пла стинчасті, екранні) використовують у компресорних і вентиляційних установках. На високих частотах їx ефективність може досягати 10…25 дБ. Глушники без звукопоглинального матеріалу (з розширювальними камерами, резонансні) використовують переважно в поршневих машинах, пневматичних і ротаційних, двигунах внутрішнього згоряння. Ці конструкції настроюють на окремі частотні смуги, які мають найбільшу енергію випромінювання і ефект зниження шуму до 30 дБ.
Використання засобів індивідуального захисту від шуму здійснюють у випадках, якщо інші (конструктивні та колективні) методи захисту не забезпечують допустимих рівнів звуку. Засоби індивідуального захи сту (ЗІЗ) дають змогу знизити рівні звукового тиску на 7…45 дБ. Найчастіше використовують вкладишні ЗІЗ у вигляді тампонів, які встромляються у слуховий канал, та протишумові навушники, які закривають вушну раковину зовні, а також шоломи та каски. Наприклад, для зниження середніх і високочастотних шумів найдоцільніше використовувати навушники типу «Беруши» або типу «Грибок».
Ультразвук застосовують у найрізноманітніших галузях виробництва. Наприклад, у техніці його використовують для диспергування рідин, очищення поверхонь, зварювання пластмас, дефектоскопії металів, очищення газів від шкідливих домішок та ін.
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 ультразвуковий частотний діапазон поділяють на низькочастотний (від 1,12.104 до 1,0.105 Гц), коли ультразвукові коливання поширюються і повітряним, і контактним способом, і високочастотний (від 1,0.105 до 1,0.109 Гц), коли ультразвукові коливання поширюються лише контактним способом.
На організм людини ультразвук впливає, головним чином, за безпосереднього контакти з обладнанням що генерує ультразвук, а також через повітря. У разі дотримання заходів безпеки робота з ультразвуком на стані здоров’я не позначається. Допустимі рівні звукового тиску ультразвуку нормовано ДСН 3.3.6.037–99 (табл. 2.13) і становлять за восьмигодинного робочого дня:
Таблиця 2.13.
Допустимі рівні тиску ультразвуку
|
Середньогеометрична частота октавних смуг, кГц |
16 |
31,5 |
63 та вище |
|
Допустимі рівні тиску, дБ |
88 |
106 |
110 |
Для зниження шкідливого впливу підвищених рівнів ультразвуку зменшують шкідливе випромінювання звукової енергії у джерелі, а також локалізують дію ультразвуку за допомогою конструктивних і планувальних рішень, здійснюють організаційно-профілактичні заходи. Зменшення шкідливого випромінювання у джерелі можна досягати, наприклад, підвищенням номінальних робочих частот джерел ультразвуку та виключенням паразитного випромінювання звукової енергії. Для локалізації дії ультразвуку конструктивними та планувальними рішеннями використовують: звукоізолювальні кожухи, напівкожухи, екрани; окремі приміщення та кабіни, де розміщують ультразвукове обладнання; блокування, що відключає генератор ультразвуку в paзі порушення звукоізоляції; дистанційне керування; облицювання приміщень і кaбін звукопоглинальними матеріалами. Організаційно-профілактичні заходи включають інструктаж про характер дії підвищених рівнів ультразвуку та про засоби захисту від нього, а також організацію раціонального режиму праці та відпочинку.
Для індивідуального захисту від ультразвуку, зазвичай, використовують подвійні рукавиці с повітряним прошарком, які частково відбивають ультразвук шаром повітря, а також протишуми, для захисту від ультразвуку, який поширюється повітряним способом.
Вимоги щодо безпеки праці за використанні ультразвукового обладнання регламентуються ГОСТ 12.2.051–80 „ССБТ. Оборудование технологическое ультразвуковое. Требования безопасности”.
Інфразвук є одним із найбільш несприятливих факторів виробничого середовища. Він характеризується високою проникною та біологічною здатністю. За рівнів звукового тиску більш як 110…120 дБ існує дуже негативний його вплив на стан і здоров’я людини.
На виробництві коливання інфразвукових частот виникають під час роботи компресорів, двигунів внутрішнього згоряння, великих вентиляторів, руху локомотивів та автомобілів. Допустимі piвнi тиску інфразвуку в октавних смугах наведено у табл.2.14.
Таблиця 2.14
Допустимі piвнi тиску інфразвуку в октавних смугах
|
Допустимі рівні звукового тиску у дБ в октавних смугах із середньогеометричними значеннями частот, Гц |
Загальний рівень звукового тиску, дБ |
|||
|
2 |
4 |
8 |
16 |
|
|
105 |
105 |
105 |
105 |
110 |
Завдяки дуже малому затуханню інфразвуку в повітрі він поширюється на чималі відстані. Практично неможливо зупинити інфразвук за допомогою будівельних конструкцій на шляху його поширення. Неефективні також засоби індивідуального захисту. Дієвим засобом захисту є тільки зниження рівня інфразвуку в самому джерелі його випромінювання. Це, зокрема, внесення конструктивних змін у будову джерел, що дає змогу перейти зі сфери інфразвукових коливань у сферу звукових, наприклад, за рахунок збільшення частот обертання валів до 20 та більше обертів на секунду; підвищення жорсткості конструкцій; усунення причин низькочастотних вібрацій і резонансних явищ; застосування звукоізоляції та звукопоглинання; зниження інтенсивності аеродинамічних процесів; зменшення швидкості витікання в атмосферу робочих тіл та ін.
Вібрацією називають будь-які механічні коливання пружних тіл або коливальні рухи механічних систем, які проявляються у їх переміщенні в просторі або в змінні їх форми. Джерелами вібрації на виробництві можуть бути різноманітні технологічні процеси, верстати, допоміжні механізми, електродвигуни, вентилятори, вібростенди, трансформатори, насоси, компресори та ін. Для людини вібрація є видом механічного впливу, який має для її здоров’я досить негативні наслідки.
Основні причини появи вiбpaцiї – це неврівноважені сили та ударні процеси в діючих механізмах. Створення високопродуктивних потужних машин i швидкісних транспортних засобів за одночасного зниження їх матеріаломісткості неминуче призводить до збільшення інтенсивності та розширення спектра вібраційних і віброакустичних полів. Цьому сприяє також широке використання в промисловості i будівництві високоефективних механізмів вібраційної та віброударної дії.
Крім негативного впливу на людину, дія вібрацій може призводити до трансформування внутрішньої структури i поверхневих шарів матеріалів, зміни умов тертя i зношення на контактних поверхнях деталей машин, нагрівання конструкцій. Через вiбpaцію збільшуються динамічні навантаження в елементах конструкцій, стиках i сполученнях, знижується несуча здатність деталей, ініціюються тріщини, виникає руйнування обладнання. Усе це призво дить до зниження терміну служби устаткування, зростання імовірності аварійних ситуацій i економічних витрат. Вважається, що 80% аварій в машинах i механізмах відбувається саме внаслідок дії вібрації. Крім того, коливання конструкцій часто є джерелом небажаного шуму. Захист від вібрації є складною i багатоплановим науково-технiчним завданням, яке потребує свого вирішення.
Для визначення характеру впливу вібрації, передусім, необхідно визначити інтенсивність її коливань, спектральний скла д, тривалість впливу та напрямок дії. Показниками інтенсивності є середньоквадратичні або амплітудні значення віброприскорення (a), вi6poшвидкості (), віброзміщення (х). Параметри х, , a - взаємозалежні, i для синусоїдальних вібрацій величину кожного з них можна обчислити за значеннями іншого із співвідношення:
, (2.37)
де – кругова частота вібрації, ω.
Для оцінки рівнів вібрації використовують логарифмічну шкалу (дБ). Логарифмічні рівні віброшвидкості () в дБ визначають за формулою:
, (2.38)
де – середньоквадратичне значення віброшвидкості, м/с, (,
– миттєві значення віброшвидкості за період Т);
– опорне значення віброшвидкості, що дорівнює 5 х 10 м/с (для локаль ної та загальної вібрацій).
Логарифмічні рівні віброприскорення () в дБ визначають за формулою:
, (2.39)
де а – середньоквадратичне значення віброприскорення, м/с2;
– опорне значення віброприскорення, що дорівнює 3 х 10 м/с2.
За способом передачі на тіло людини розрізняють загальну та локальну (місцеву) вiбpaцiї. Загальна вібрація – це та, що викликає коливання всього організму, а місцева (локальна) – втягує в коливальні рухи лише окремі частини тіла (руки, ноги).
Локальна вібрація, що діє на руки людини, утворюється багатьма ручними машинами та механізованим інструментом, а також під час керування засобами транспорту та машинами, у будівельних і монтажних роботах.
Загальну вібрацію за джерелом виникнення поділяють на три категорії:
Категорія 1 – транспортна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях самохідних і причіпних машин, транспортних засобів під час їх руху по місцевості, агрофонах i дорогах (в тому числі під час їх будівництва).
Категорія 2 – транспортно-технологічна вібрація, яка діє на люди ну на робочих місцях машин з обмеженою рухливістю та таких, що рухаються тільки спеціально підготовленими поверхнями виробничих приміщень, промислових майданчиків і гірничих виробок.
До джерел транспортної вiбpaцiї належать, наприклад, сільськогосподарські та промислові трактори, самохідні сільськогосподарські машини, автомобілі вантажні (в тому числі тягачі, скрепери, грейдери, котки та ін.), снігоприбирачі, самохідний гірничошахтний рейковий транспорт тощо.
Джерела транспортно-технологічної вібрації – екскаватори (в тому числі роторні), крани промислові та будівельні, машини для завантаження мартенівських печей (завалочні), гірничі комбайни, самохідні бурильні каретки, шляхові машини, бетоноукладачі, транспорт виробничих приміщень та ін.
Категорія 3 – технологічна вібрація, яка діє на людину на робочих місцях стаціонарних машин чи передається на робочі місця, які не мають джерел вібрації.
До джерел технологічної вібрації належать, наприклад, верстати, металодеревообробне та пресувально-ковальське обладнання, ливарні маши ни, електричні машини, окремі стаціонарні електричні установки, насосні агрегати та вентилятори, обладнання свердловин, свердлові верста ти, машини для тваринництва, очищення та сортування зерна (у тому числі сушарні), обладнання промисловості будматеріалів (крім бетоноукладачів), установки хімічної та нафтохімічної промисловості i т. ін.
Своє чергою, загальну технологічну вiбpaцію за місцем дії поділяють на такі типи:
а) на постійних робочих місцях виробничих приміщень підприємств;
б) на робочих місцях складів, їдалень, побутових, чергових та інших виробничих приміщень, де немає джерел вібрації;
в) на робочих місцях заводоуправлінь, конструкторських бюро, лабораторій, навчальних пунктів, обчислювальних центрів, медпунктів, конторських приміщень, робочих кімнат та інших приміщень для працівників розумової праці.
За джерелом виникнення локальну вібрацію поділяють на таку, що передається від:
ручних машин або ручного механізованого інструменту, органів керування машинами та устаткуванням;
ручних інструментів без двигунів (наприклад, рихтувальні мо лотки) та деталей, які оброблюються.
За напрямком дії загальну та локальну вібрації характеризують з урахуванням осей ортогональної системи координат X, Y, Z (рис. 2.14).
***
Рис. 2.14. Напрями координатних осей
а)дія загальної вібрації;
б)дія локальної вібрації.
За часовими характеристиками загальні та локальні вібрації поділяють на:
постійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкоcтi змінюється менш як удвічі (менш як 3 дБ) за робочу зміну;
непостійні, для яких величина віброприскорення або віброшвидкостi змінюється не менш як удвічі (3 дБ i більше) за робочу зміну.
Характер вібрації, що дає на людину від машин (об'єктів) наведено у табл. 2.15.
Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу, напрямку дії, місця прикладення, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей людини.
Таблиця 2.15.
Характер вібрації, збуджуваної машинами
|
Машини (об'єкти) |
Характер вібрації |
|
Автомобілі, літаки, судна |
Випадкова широкосмугова |
|
Будівельні машини, трактори, комбайни, трамваї, залізничний транспорт |
Випадкова вузькосмугова |
|
Металообробні верстати, компресори, Текстильні машини, двигуни внутрішнього згоряння, електродвигуни |
Детермінована полігармонійна |
|
Бурові машини, підіймальні крани, відбійні молотки, землерийні машини |
Випадкова i детермінована полігармонійна |
Оцінюючи вібраційний вплив, потрібно враховувати, що коливальні процеси властиві і живим організмам. Так, в основі серцевої діяльності, кровообігу та протікання біострумів мозку лежать ритмічні коливання. Внутрішні органи людини можна розглядати як коливальні системи з пружними зв’язками, їх власні резонансні частоти лежать у діапазоні 3...6 Гц. Що стосується власних резонансних частот плечового пояса, стегон i голови щодо опорної поверхні (положення стоячи), то вони становлять 4...6 Гц, а голови щодо пліч (положення сидячи) – 25…30 Гц. Таким чином, за впливу на людину зовнішніх коливань (хитавиці, струсів, вібрації) відбувається їхня взаємодія з внутрішніми хвильовими процесами, а це призводить до виникнення резонансних явищ.
Зовнішні коливання частотою менш як 0,7 Гц порушують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарата. Інфразвукові коливання (менш як 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги, страху. За певної інтенсивності на частоті 6...7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резо нанс внутрішні органи i систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви артерій тощо.
Вібрація, що діє на людину, має дуже широкий діапазон частот - від десятих часток до декількох тисяч Гц. Характерними рисами шкідливого впливу вібрації на людину є можливі зміни у його функціональному стані. Це передусим підвищена втома, збільшення часу моторної реакції, порушення вестибулярної реакції. Медичними дослідженнями встановлено, що вібрація є подразником периферичних нервових закінчень, розташованих на ділянках тіла людини, що сприймають зовнішні коливання. Адекватним фізичним критерієм оцінки її впливу на організм людини є коливальна енергія, що виникає на поверхні контакту, а також енергія, поглинена тканинами i передана опорно-руховому апарату й іншим органам. У результаті впливу вібрації виникають нервово-судинні розлади, ураження кістково-суглобної та інших систем організму. спостерігаються наприклад, зміни функції щитовидної залози, сечостатевої системи, шлунково-кишкового тракту. Як показали медичні дослідження у цій галузі, у працівників в умовах вібрації відбуваються значні зміни кістково-суглобної системи, які виражаються у функціональній перебудові кісткової тканини, регіональному остеопорозі, кистоподібних утвореннях у кістках, хронічних переломах. Терміни виникнення змін у кістках у працівників вібраційних професій коливаються в межах від 6…8 місяців до 2…5 років.
Необхідно зауважити, що шкідливість вібрації збільшується за одночасного впливу на людину таких факторів, як знижена температура, підвищені рівні шуму, запиленість повітря, тривала статична напруга м’язів та ін. Сучасна медицина розглядає виробничу вібрацію як потужний стрес-фактор, який має негативний вплив на психомоторну працездатність, емоційну сферу i розумову діяльність людини, що підвищує ймовірність виникнення різних захворювань i нещасних випадків. Особливо небезпечний тривалий вплив вібрації для жіночого організму. Цей широкий комплекс патологічних відхилень, викликаний впливом вібрації на організм людини, кваліфікують як віброзахворювання.
Дослідження виявили, що вібраційна хвороба може тривалий час протікати непомітно, тому хворі зберігають працездатність і не звертаються за лікарською допомогою. 3 часом систематичний вплив вібрації обумовлює загострення вже існуючої хвороби, яка може мати три стадії (ступеня) тяжкості. Ефективне лікування віброзахворювання можливе лише на ранніх стадіях, відновлення порушених функцій протікає дуже повільно, а в окремих випадках настають необоротні зміни, що приpводить до інвалідності. Таким чином, вiбpaція має дуже негативний вплив як на працездатність людини, i на стан її здоров’я. Серед професійних патологій вібраційна хвороба посідає одне з перших місць.
Для гігієнічної оцінки вібрації, яка діє на людину у виробничих умовах, рекомендують використовувати один з таких методів аналізу:
частотний (спектральний) аналіз її параметрів;
інтегральну оцінку за спектром частот параметрів, що нормуються;
дозу вібрації.
За дії постійної локальної та загальної вібрації параметром, що нормується, є середньоквадратичне значення віброшвидкості (vсер кв) та віброприскорення (а) або їх логарифмічні рівні LV, La у дБ в діапазоні октавних смуг iз середньогеометричними частотами fсер г: 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125,0; 250,0; 500,0; 1000,0 Гц – для локальної вiбpaції; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,5; 63,0 Гц або в даапазоні 1/3 октавних смуг 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0 Гц – для загальної вібрації.
Середньоква дратичне значення віброшвидкості (vсер кв) за період Т визначають за формулою:
vсер кв = (2.40)
Середньогеометричну частоту визначають за формулою:
fсер г =, (2.41)
де: fB, fн – верхня та нижня межі частотної смуги.
У табл. 2.16 та 2.17 наведено нормативні значення відповідно для локаль ної та загальної вібрацій.
Таблиця 2.16
Грано-допустимі рівні локальної вібрації
|
Середньо- геометричні частоти октавних смуг, Гц |
Гранично допустимі рівні локальної вібрації на осях Xл, Ул, Zл, |
|||
|
віброшвидкість |
Вiбpоприскорення |
|||
|
v, м/с х 10-2 |
L дБ |
а, м/с2 |
La, дБ |
|
|
8 |
2,8 |
115 |
1,4 |
73 |
|
16 |
1,4 |
109 |
1,4 |
73 |
|
31,5 |
1,4 |
109 |
2,7 |
79 |
|
63 |
1,4 |
109 |
5,4 |
85 |
|
125 |
1,4 |
109 |
10,7 |
91 |
|
250 |
1,4 |
109 |
21,3 |
97 |
|
500 |
1,4 |
109 |
42,5 |
103 |
|
1000 |
1,4 |
109 |
85,0 |
109 |
|
Коректований, еквівалентний корегований рівень |
2,0 |
112 |
2,0 |
76 |
Параметрами, що нормуються, за інтегральної оцінцки за спектром частот є коректоване значення віброшвидкості (V) або віброприскорення (а), або їx логарифмічні piвні (L), які вимірюються за допомогою коректувальниих фільтрів або розраховують.
Таблиця 2.17.
Гранично допустимі рівні загальної вібрації категорії 3 (технологічна типу «в»)
|
Середньо- геометричні частоти октавних смуг, Гц |
Гранично допустимі рівні на осях Хз, Yз, Zз о осях ХЗ, Y3, Z3 |
|||||||
|
віброшвидкість |
вiбpоприскорення |
|||||||
|
a, м/с |
L,дБ |
v, м/с х 10 |
LдБ |
|||||
|
1/3 окт. |
1/1 окт. |
0/3 окт. |
1/1 окт. |
1/3 окт. |
1/1 окт. |
1/3 окт. |
1/1 окт. |
|
|
1,6 |
0,0125 |
32 |
0,13 |
88 |
||||
|
2,0 |
0,0112 |
0,02 |
31 |
36 |
0,089 |
0,18 |
85 |
91 |
|
2,5 |
0,01 |
30 |
0,063 |
82 |
||||
|
3,15 |
0,009 |
29 |
0,0445 |
79 |
||||
|
4,0 |
0,008 |
0,014 |
28 |
33 |
0,032 |
0,063 |
76 |
82 |
|
5,0 |
0,008 |
28 |
0,025 |
74 |
||||
|
6,3 |
0,008 |
28 |
0,02 |
72 |
||||
|
8,0 |
0,008 |
0,014 |
28 |
33 |
0,016 |
0,032 |
70 |
76 |
|
10,0 |
0,01 |
30 |
0,016 |
70 |
||||
|
12,5 |
0,0125 |
32 |
0,016 |
70 |
||||
|
16,0 |
0,016 |
0,028 |
34 |
39 |
0,016 |
0,028 |
70 |
75 |
|
20,0 |
0,0196 |
36 |
0,016 |
70 |
||||
|
25,0 |
0,025 |
38 |
0,016 |
70 |
||||
|
31,5 |
0,0315 |
0,056 |
40 |
45 |
0,016 |
0,028 |
70 |
75 |
|
40,0 |
0,04 |
42 |
0,016 |
70 |
||||
|
50,0 |
0,05 |
44 |
0,016 |
70 |
||||
|
63,0 |
0,063 |
0,112 |
46 |
51 |
0,016 |
0,028 |
70 |
75 |
|
80,0 |
0,08 |
48 |
0,016 |
70 |
||||
|
Коректований,еквівалентний рівень |
0,014 |
33 |
0,028 |
75 |
Коректоване значення віброшвидкості або віброприскорення визначають за формулою:
V=; (2.42)
де Vj – середньоквадратичне значення віброшвидкості або віброприскорення
в i-й частотній смузі;
n – загальна кількість частотних смуг (1/3 або 1/1 октавних) у частотному діапазоні, що нормується;
Kj – ваговий коефіцієнт для i-ої частотної смуги (відповідно до абсолютних
значень віброшвидкості та віброприскорення локальної та загальної вібрації
наведені у ДСН 3.3.6-038–99).
У разі дії непостійної вібрації (крім імпульсної), параметром, що нормується, є вібраційне навантаження (доза вібрації D, еквівалентний рівень), одержане робітником протягом зміни та зафіксоване спеціальним приладом або обчислене для кожного напрямку дії вібрації (X, Y, Z) за формулами:
D = (t)dt (2.43)
або
Lкор.екв.= Lкор + 10 Lg (t/tзм) , (2.44)
де D – доза вібрації;
V(t) – Корегована за частотою значення вібраційного параметра на момент
часу t, м/с або м/с;
t – час дії вібрації, год;
t – тривалість зміни; год.
Еквівалентний коригований рівень віброшвидкості або віброприскорення розраховують енергетичним додаванням рівнів з урахуванням тривалості дії кожного з них.
За дії імпульсної вібрації з піковим рівнем віброприскорення від 120 до 160 дБ, параметром, що нормується, є кількість вібраційних імпульсів за зміну (годину) залежно від тривалості імпульсу.
Нормативні значення вiбpaції встановлено згідно з ДСН 3.3.6.039–99 за її дії в продовж робочого часу 480 хвилин (8 год). За впливу вібрації, яка перевищує встановлені нормативи, тривалість її дії на людину впродовж робочої зміни зменшують згідно з даними табл.і 2.18.
Таблиця 2.18
Допустимий сумарний час дії локальної вібрації залежно від перевищення її гранично допустимого piвня
|
Перевищення гранично допустимого рівня вiбpaції, дБ |
Допустимий сумарний час дії вібрації, хв |
Перевищення гранично допустимого рівня вібрації, дБ |
Допустимий сумарний час дії вібрації за зміну, хв |
|
1 |
384 |
7 |
95 |
|
2 |
302 |
8 |
76 |
|
3 |
240 |
9 |
60 |
|
4 |
191 |
10 |
48 |
|
5 |
151 |
11 |
38 |
|
6 |
120 |
12 |
30 |
Основні заходи щодо захисту людини від шкідливої дії вібрації у виробничих умовах можна бути поділити на технічні, організаційні і лікувально-профілактичні, а також колективні та індивідуальні.
До технічних заходів належать:
До організаційних заходів належать:
До лікувально-профілактичних заходів належать:
Найважливіший напрямом захисту від вібрації – застосування конструк тивних методів зниження вібраційної активності машин та механізмів, наприклад, за рахунок зменшення діючих змінних сил у конструкції та зміні її параметрів (жорсткості, приведеної маси, сили тертя, використання демпферних пристроїв).
Проаналізуємо рівняння, яке описує коливання машин для спрощеного випадку, коли існує коливання системи з одним ступенем свободи за гармонійного закони діючої сили. Таке рівняння має вигляд:
m(dv/dt) + μ(dx/dt) + qx =Fsin(ωt), (2.45)
де m – маса системи, кг;
q – жорсткість пружини, Н/м;
х – коливальне зміщення пружини, м;
μ – коефіцієнт тертя, Нс/м;
Fm – діюча сили, Н;
ω – кругова частота діючої сили, рад/с;
dv/dt – поточне значення прискорення коливань, м/с2;
dx/dt – поточне значення швидкості коливань, м/с.
Розв'язання цього рівняння відносно амплітуди швидкості (vm) коливан ня дає:
vm = , (2.46)
де v – амплітудне значення віброшвидкості, м/с.
Амплітуда коливання системи різко збільшується, якщо у рівнянні 2.46 виконується умова резонансу m = q/. Резонансна частота визначається як : 0 = .
Аналіз рівняння 46 виявити, що основними методами боротьби з вібрацією машин є:
• зниження вібрації у джерелі виникнення за рахунок зменшення діючих
змінних сил (Fm) (наприклад, за рахунок врівноваження мас, заміни ударних
технологій на безударні, використання спеціальних видів зчеплення у
приводах машин та ін.);
відстроювання від резонансних режимів за рахунок раціонального вибору приве деної маси m (за > 0) або жорсткості q (за < 0) системи або зміна частоти збуджувальної сили ();
вібродемпфування – збільшення механічних втрат (μ) за коливаннь поблизу режимів резонансу, наприклад, за рахунок використання у конструкціях матеріалів з великим внутрішнім тертям - пластмас, сплавів марганцю та міді, нанесення на вібрувальні поверхні шару пружно в’язких матеріалів та iн.;
динамічне гасіння – введення в коливальну систему додаткових мас та зміна її жорсткості, що дає змогу кріплення на вібруючому об’єкті, додаткової коливальної системи, яка рухається в „протифазі” з коливаннями самого об’єкту.
Для зниження дії вібрації на обладнання та людину також широко використовують метод віброізоляції, який полягає у введенні в коливальну систему додаткового пружного зв’язку, який послаблює передавання вібрації об’єкта, що підлягає захисту. Для віброізоляції машин з вертикальною збуджувальною силою використовують віброізолювальні опори у вигляді пружин, пружних прокладок, наприклад гума, та їх комбінації (рис. 2.15).
Рис. 2.15. Конструкції віброізоляторів для механічного устаткування
Зазвичай, основною частиною ізолятора (рис. 2.15, а) є пружина 3, що спирається на гумову прокладку 1. Пружину i прокладку розміщено у металевому стакані 2. Для запобігання ударам з дуже великою амплітудою коливань передбачено обмежувачі 4 i 5. Гумове кільце 4 зaпoбiгaє також ударам металу об метал у разі бокових вібрацій. Опорну конструкцію 7 використовують для кріплення віброізолятора до основи. Кріплення установки, що ізолюється, до ізолятора здійснюють за допомогою болта 6. Пружина 3 слугує для ізоляції від коливань низьких частот, а гумова прокладка 1 – для ізоляції від коливань високих частот.
Досить простим за конструкцією є віброізолятор (рис. 2.15, б), що становлять собою гумовий брусок 2, розміщений між металевими пластинами 1 та 3, які можуть бути приклеєні до цього бруска. Висоту Н вибирають за величиною потрібного статичного стиску з урахуванням забезпечення стійкості та міцності гумового бруска 2, а розмір металевої пластини 1 визначають виходячи з допустимого навантаження на один віброізолятор. За збільшення розміру пластини 1 порівняно з висотою бруска Н швидко зростає жорсткість віброізолятора і його робота стає малоефективною. Тому віброізолятори, які складаються з суцільних тонких гумових листів, малоефективні Замість них краще використовувати гумові килимки з гофрованої гуми, які випускає промисловістю.
На рис. 2.15 (в) зображено чашковий віброізолятор, який складається iз гумової втулки 1, закріпленої на металевому держаку 2. Зазвичай цей віброізолятор використовують у приладах.
Загалом гумові та гумово-металеві віброізолятори використовуються дуже широко і вони мають багато модифікацій. Перевагами гумових віброізоляторів є простота їх конструкції та невисока вартість, а вадами – швидке старіння гуми, можливість її руйнування нафтопродуктами, низька ефективність при захисту від низькочастотних вібрацій.
У низці випадків можуть застосуватися також і пневматичні або гідравлічні віброізолятори.
Ефективність віброізоляції залежить від відношення частоти збудження (fЗ) та власної частоти (f0) коливань системи. Віброізолятори можуть знижувати коефіцієнт пере дачі динамічних сил на об’єкт, що захищається, тільки за умови (f3/f0) > .
Коефіцієнт передачі (КП), який вказує на співвідношення сили діючої на об’єкт у разі існування гнучкого зв’язку (віброізолятора) i без нього, за гармонійних коливань визначається виразом:
=, (2.47)
Оптимальні умови для вiбpoiзoляцiї досягають за КП=1/8...1/15.
Віброізоляцію людини можна забезпечити, наприклад, за допомогою віброзахисних крісел, віброізоляційних кабін та платформ. Одну з конструкцій віброзахисного крісла зображено на рис. 2.16.
Для захисту від низькочастотних вібрацій використовують пружини 4, які забезпечують необхідну величину статичного стискання та низьку власну резонансну частоту системи. Амортизатор 1 вносить тертя у коливальну систему i пом’якшує передачу поштовхів та ударів завдяки забезпеченню в ньому нелінійної залежності сили тертя від швидкості деформації. Для забезпечення комфорту та захисту людини від високочастотної вiбpaцiї застосовуютья м’яке сидіння 2 та спинку 3.
Ефективною додатковою мірою захисту, наприклад для трактористів, є віброізолятори, що встановлюються між кабіною та рамою, а також між органами керування та кабіною.
1-амортизатори; 2-сидіння; 3-спинка; 4-пружини.
1-фундамент; 2-підлога; 3-віброізолятори; 4-плити; 5-насосоагрегат; 6-гнучкі вставки; 7-пружні прокладки; 8-додаткова віброізоляція.
На рис. 2.17. показано, як типовий випадок, віброізоляцію насосної установки.
Насосний агрегат монтують на залізобетонній плиті завтовшки 100…250 мм, яка збільшує масу уста новки, що, своє чергою, призводить до зниження її власної резонансної частоти, а отже, i до зменшення рівня вібрації самого агрегата. Плиту необхідно встановлювати на віброізолятори. Фун дамент не є обов’язковим – невеликі агрегати можна встановлювати прямо на підлогу або перекриття. Гнучкі вставки використовують для зменшення передачі вібрацій комунікаціями (у цьому разі трубопро водами), а також для роз’єднання в силовому відношенні насосної установки та приєднаних до неї трубопроводів. Гнучкі вставки є обов’язковим складником частиною віброізоляції уста новки будь-якого розміру. В місцях прокладання трубопроводів через конструкції огородження будинків необхідно передбачати їх додаткову віброізоляцію від цих конструкцій. Також треба передбачати додаткову віброізоляцію трубопроводів від підвісок на стелі за допомогою пружних прокладок.
Якщо технічними засобами не вдається зменшити рівень вібрації до норми, передбачають забезпечення працівників засобами індивідуального захисту. Засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) можна застосовувати і для всього тіла людини, так i окремо для ніг і рук. Як такі засоби використовують віброізолювальні рукавиці і віброізолювальне взуття, які мають пружні прокладки, що захищають працівника від впливу високочастотної місцевої вібрації. Ефективність таких рукавиць і взуття не дуже висока, бо товщина таких прокладок не може бути дуже великою. Через це вони не дають відчутного зменшення вібрацій на низьких частотах, а на високих (більш 100 Гц ) їх ефективність зменшується за рахунок хвильових властивостей тканин людського тіла. Засоби індивідуального захисту від шкідливого впливу загальної та локаль ної вібрації (взуття, рукавиці та ін.) повинні відповідати вимогам ГОСТ 12.4.024–76. «ССТБ. Обувь специальная виброзащитная» та ГОСТ 12.4.002–74 «ССБТ Средства индивидуальной защиты рук от вибрации. Общие техничес кие требования». Для зниження впливу локальної вібрації, що діє під час роботи з перфораторами та відбійними молотками, використову ють спеціальні пристрої до органів керування. Це можуть бути пристрої з елементами пружності, які згинаються, стискуються або скручуються, або пристрої з телескопічними або шарнірними елементами.
Електромагнітні поля (ЕМП) – це особлива форма організації матерії. Як відомо, нашу планету вже мільярди років пронизують потоки електромагнітних випромінювань – космічного, навколоземного та земного походження. Довжини хвиль електромагнітного спектру цих випромінювань лежать у діапазоні від десятих часток міліметра до тисяч кілометрів. Кожна з ділянок цього надзвичайно широкого спектра зіграла свою неповторну роль у розвитку біосфери Землі.
Коротко зупинимося на характеристиці основних складників електромагнітної частини біосфери Землі (природного та штучного електромагнітного фону) .
Електричне поле Землі. Електричне поле Землі спрямовано нормально до земної поверхні (зарядженої від’ємно відносно верхніх шарів атмосфери). Напруженість електричного поля у поверхні землі Езем 130 В/м і зменшується з висотою за експоненціальним законом (на висоті 9 км Езем 5 В/м ). Зміни Езем упродовж року схожі за характером на всій земній кулі: величини Езем досягають максимуму в січні – лютому (до 150…250 В/м) і мінімуму в червні – липні (100…120 В/м). Добові зміни електричного поля атмосфери пов’язані і з сумарною, і з місцевою грозовою активністю на земній кулі.
Магнітне поле Землі. Напруженість магнітного поля Землі характеризують двома складниками. Горизонтальний складник максимальний біля екватора (20…30 А/м) і зменшується в напрямку полюсів (до одиниць А/ м). Вертикальний біля полюсів складає 50…60 А/м, зменшуючись у напрямку екватора до мізерної величини. На земній кулі існують окремі ділянка, де величина вертикального станика набагато вища (позитивні аномалії) або нижча (негативні аномалії) середнього значення.
ЕМП атмосфериків. Частотний спектр атмосфериків сягає від сотень герц до десятків мегагерц. Максимум інтенсивності їх перебуває поблизу 10 кГц і зменшується з частотою. Інтенсивність грозової діяльності завжди і скрізь мінімальна в ранкові часи і підвищується ближче до ночі. Під час спалахів на Сонці активність атмосфериків значно посилюється.
Радіовипромінювання Сонця і галактик. Спектр радіовипромінювання Сонця і галактик займає ділянку приблизно від 10 МГц до 10 ГГц. У спокійному стані інтенсивність сонячного випромінювання перебуває в межах від 10-10 до 10-8 Вт/м2.МГц. Під час спалахів випромінювання посилюється у декілька десятків разів. Спектра і інтенсивність радіовипромінювання галактик близькі до спектру та інтенсивності спокійного Сонця.
Складники частини ЕМП біосфери утворюють так званий природний електромагнітний фон Землі.
ЕМП штучних джерел. До найпотужніший штучних джерел ЕМП радіочастотного діапазону передусім належать телевізійні станції та станції радіомовлення, системи космічного й стільникового зв’язку, радіолокаційні та радіорелейні станції та ін. Інтенсивність радіовипромінювання таких штучних джерел безпосередньо залежить від потужності генераторів, частки енергії, переданої на випромінювання, а також від коефіцієнта спрямованої дії випромінювачів і відстані до випромінювачів. Інтенсивність антенних полів може змінюватися (залежно від перелічених чинників) від часток мікроватт до декількох ват на квадратний сантиметр, від сотень мікровольт до сотень вольт на метр. На інтенсивність радіовипромінювання штучних джерел мають також вплив і так звані паразитні випромінювання апаратури, які визначаються якістю їх екранування. Характерною рисою цього виду радіовипромінювання, на відміну від природного, є висока когерентність – частотна і фазова стабільність, що означає також високу концентрацію, енергії в дуже вузьких ділянках спектра (наприклад, десятки герців для телеграфної, одиниці кілогерц для радіотелефонної, 1–2 кілогерц для радіолокаційної апаратури тощо).
Джерелами електростатичного поля та постійного магнітного поля є різноманітне виробниче та технологічне обладнання, в тому числі електромережі та електродвигуни постійного струму, магнітні пристрої та матеріали, відеотермінали електронно-обчислювальних машин на електронно-променевих трубках та ін. Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь-яке електрообладнання та лінії електропередач, особливо високовольтні ЛЕП.
Класифікацію електромагнітних випромінювань за частотами наведено у табл. 2.19
|
Найменування частотного діапазону |
Межі частотного діапазону |
Межі хвильового діапазону |
|
Статичні електричні та магнітні поля |
0 Гц |
- |
|
Інфранизькі, ІНЧ |
0,3…3 Гц |
1000 …100 Мм |
|
Крайньонизькі, КНЧ |
3…30 Гц |
100 …10 Мм |
|
Наднизькі, ННЧ |
30…300 Гц |
10…1 Мм |
|
Звукові, ЗЧ |
0,3…3 кГц |
1000…100 км |
|
Дуже низькі, ДНЧ |
3…30 кГц |
100…10 км |
|
Низькі частоти, НЧ |
30…300 кГц |
10…1 км |
|
Середні, СЧ |
0,3…3 МГц |
1…0,1 км |
|
Високі частоті, ВЧ |
3…30 МГц |
100…10 м |
|
Дуже високі, ДВЧ |
30…300 МГц |
10…1 м |
|
Ультрависокі, УВЧ |
0,3…3 ГГц |
1…0,1 м |
|
Надвисокі, НВЧ |
3…30 ГГц |
10…1 см |
|
Надзвичайно високі, НЗВЧ |
30…300 ГГц |
10…1 мм |
|
Гіпервисокі, ГВЧ |
300…3000 ГГц |
1…0,1 мм |
Основні характеристики ЕМП і середовища його розповсюдження
Напруженість електричного поля (Е). Одиницею вимірювання напруженості електричного поля (точніше, абсолютного значення вектора Е) є вольт на метр [В/м].
Напруженість магнітного поля (Н). Одиницею вимірювання напруженості магнітного поля (точніше, абсолютного значення вектора Н) є ампер на метр [А/м].
Вектор Умова-Пойтінга ():
(2.48)
Вектор Умова-Пойтінга характеризує величину та напрямок енергії, яку переносить електромагнітна хвиля. Вектори ,і утворюють праву трійку векторів (рис. 2.18).
а) б)
Рис.2.18. Просторове зображення векторів ЕМП: а – взаємна орієнтація векторів ,і ; б – електромагнітна хвиля з правою електричною поляризацією
Напрямок ЕМП у просторі визначається орієнтацією векторів ,і . Оскільки ці три вектори повязані між собою співвідношенням (2.48), то для завдання поля у просторі достатньо вказати напрямок двох векторів, за які приймають вектори і . Площину, що проходить через вектори і , називають площиною поляризації. Відповідно розрізняють вертикально поляризовану і горизонтально поляризовану хвилю, а коли вектор утворює з вертикаллю деякий кут 0<<90 – лінійно- або плоскополяризовану хвилю. Якщо ж хвиля утворена суперпозицією двох плоскополяризованих хвиль, площини поляризації яких утворюють кут, що дорівнює 90, і ці хвилі мають часовий зсув фаз, що дорівнює 90, то в такій хвилі вектор обертатиметься навколо вектора і окреслюватиме своїм кінцем при рівних амплітудах складових хвиль коло, за нерівних – еліпс. У цих випадках кажуть, відповідно, про кругову та еліптичну поляризації. Якщо, дивлячись на зустріч хвилі, обертання вектора відбувається за годинниковою стрілкою, то поляризацію вважають правою (рис. 2.18 б), якщо проти – лівою.
Надалі розглядатимемо скалярну величину – потік вектора Умова-Пойтінга, що проходить через одиницю поверхні, перпендикулярної вектору , за одиницю часу, яку називатимемо густиною потоку енергії (ГПЕ). ГПЕ вимірюють у ватах на метр квадратний [Вт/м2]. Основними похідними одиницями є: [мВт/см2], [мкВт/см2] .
Комплексна діелектрична проникність :
, (2.49)
де = cos – дійсна частина комплексної діелектричної проникності, що характеризує діелектричні властивості середовища;
=sin = / – коефіцієнт за уявної частини комплексної діелектричної проникності, який пропорційний втратам енергії поля за рахунок наявності струмів провідності і називається коефіцієнтом електричних втрат в середовищі;
– питома провідність середовища , [] ; [];
= 2f – кругова частота, [рад/с];
f – циклічна частота, [Гц ];
– кут електричних втрат.
Тангенс кута електричних втра :
. (2.50)
Тангенс кута електричних втрат, що дорівнює відношенню амплітуд щільності струму провідності і щільності струму зміщення, є мірою оцінки властивостей середовища за даної частоти. На різниці значень tg базується розподіл середовищ на діелектрики і провідники: якщо tg<<1 середовище вважають діелектриком, і в ньому мають перевагу струми зміщення; якщо tg>>1 – провідником, і в ньому має перевагу струм провідності; якщо tg1 – напівпровідником, і тоді струми зміщення і провідності порівняні між собою. З погляду електродинаміки розподіл середовищ на провідники та діелектрики великою мірою є відносним, оскільки питання про належність до одного з цих класів вирішується залежно від частоти поля. У тому величезному діапазоні частот, якими користується сучасна радіотехніка, властивості середовищ змінюються досить відчутно. Наприклад, морська вода і сухий грунт, котрі на низьких частотах є провідниками, на надвисоких частотах стають чітко виявленими діелектриками. Окрім того, не можна вважати незалежними від частоти також і такі характеристики середовища, як і . Однак до межі дуже високих частот, доки коливання часток матерії ще далекі від своїх резонансів, і можна вважати практично частотно незалежними.
Комплексна магнітна проникність :
, (2.51)
де – дійсна частина комплексної магнітної проникності, що характеризує магнітні властивості середовища;
– коефіцієнт за уявної частини комплексної магнітної проникності, що пропорційний втратам енергії поля в середовищі на перемагнічування і який називають коефіцієнтом магнітних втрат у середовищі;
– кут магнітних втрат.
За аналогією з tg розглядають tg = / – тангенс кута магнітних втрат в середовищі.
Комплексне хвильове число (комплексна постійна розповсюдження поля у даному середовищі):
, (2.52)
де і – дійсні функції от , , і ;
– дійсна частина комплексного хвильового числа:
= / = 2/, (2.53)
– швидкість розповсюдження поля в середовищі, фазова швидкість [м/с]:
, (2.54)
– довжина електромагнітної хвилі, [м]:
= /f = Т , (2.55)
– коефіцієнт за уявної частини комплексного хвильового числа, що називається коефіцієнтом поглинання енергії поля в середовищі (з урахуванням електричних і магнітних втрат) або коефіцієнтом затухання.
Якщо хвиля розповсюджується в діелектрику ( tg << 1 )
. (2.56)
Оскільки величина є коефіцієнтом згасання (поглинання), то відношення
(2.57)
показує, у скільки разів зменшилась амплітуда хвилі на відстані l. Під згасанням Lз за напруженістю розуміють величину, що знаходиться як натуральний логарифм або двадцять десяткових логарифмів цього відношення. В першому випадку вона вимірюється в неперах [ Нп ], а в другому – в децибелах [ дБ ]:
[Неп], [Дб]. (2.58)
Число 20 lge 8,69 дає співвідношення між двома одиницями виміру.
У вакуумі фазова швидкість:
тобто дорівнює швидкості світла.
Тут: 0 (1/36)10-9 фарад на метр, [Ф/м] – електрична стала, що має зміст діелектричної проникності вакууму;
0 = 410-7 генрі на метр, [Гн/м] – маг нітна стала, що має зміст магнітної проникності вакууму.
У середовищі з відносними проникностями r = / 0 і r = /0 фазова швидкість виявляється в разів менша.
Комплексний хвильовий опір середовища :
. (2.59)
В середовищах без втрат (=0 =0 == ==) хвильовий опір
(2.60)
дійсний з чого випливає що електричне і магнітне поля коливаються у фазі.
У поглинальних середовищах (0 0) в цьому разі, як випливає з (2.59) хвильовий опір комплексний і вектори E i H зсунуті між собою по фазі на кут .
Інтенсивність ЕМП у довільній точці спостереження залежить від цілої низку чиників: від параметрів випромінювача (потужності випромінювання, довжини хвилі, відстані, діаграми спрямованості випромінювача), від ступеня впливу середовища поширення ЕМП, а також від розподілу поля поблизу точки спостереження, тобто від місцевих предметів. Найзручніше розділити ці фактори на дві групи: перша – залежить від параметрів випромінювача і визначає інтенсивність ЕМП у точці вільного простору, що збігається геометрично з точкою спостереження; друга – від умов поширення на трасі і розподілу поблизу землі, її враховують за допомогою поправочних коефіцієнтів до інтенсивності ЕМП у вільному просторі.
Такі методи розрахунку рівня ЕМП, як апертурний і струмовий, дають змогу з достатньою точністю оцінити його рівень на робочих місцях, якщо точно задано вихідні дані. Проте створити на їхній основі прості інженерні методики практично неможливо через такі вади цих методів:
– великої кількості вихідних даних, необхідних для розрахунку;
– складністю математичного апарата;
– високі вимоги щодо точності заданих вихідних даних.
На практиці більше використовують спрощені методи розрахунку, що дають змогу приблизно розраховувати інтенсивність ЕМП на робочих місцях.
Методика розрахунку інтенсивності опромінювання залежить від типу випромінювача та від того, в якій зоні випромінювача (ближній, проміжній, дальній) розташовано робоче місце.
Спочатку визначають межі зон випромінювача.
Для ізотропних випромінювачів: ближня зона (зона індукції) випромінювача перебуває від нього на відстані
;
дальня зона – від випромінювача на відстані
(на практиці приймається ).
Для параболічних та круглих спрямованих випромінюючих антен
; ,
де D – максимальний розмір (діаметр) розкривання антени.
Для інших типів спрямованих випромінювальних антен
;,
де: L1 і L2 - максимальні розміри розкривання антени.
Далі визначають, в якій зоні розташовано робоче місце, і для цієї зони розраховують напруженість електричного (Е, В/м) та магнітного (Н, А/м) полів або густину потоку енергії (ГПЕ, Вт/м2) залежно від частотного діапазону роботи випромінювача.
Якщо визначають інтенсивність ЕМП у діапазоні f < 300 МГц, у якому нормуються напруженості Е і Н, то без урахування спотворення поля поблизу розрахункової точки від сторонніх предметів:
– напруженості Е и Н для ближньої зони лінійного ізотропного випромінювача можна бути визначити за формулами:
Ебл =I·l/(2); (2.62)
Нбл = I·l/(4r2); (2.63)
де I – сила струму в провіднику (антені), А;
l – довжина провідника (антени), м;
ω – кругова частота поля, (ω = 2f);
– діелектрична проникність середовища, Ф/м;
r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м;
Напруженості Е і Н для дальньої зони ізотропного або спрямованого випромінювача можна визначити за формулами:
Ед =/r, (2.64)
Нд =/(4), (2.65)
де Р – потужність випромінювання; Вт;
σ – коефіцієнт підсилення антени (для ізотропного випромінювача σ=1);
r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м.
Якщо визначають інтенсивність ЕМП у діапазоні f > 300 МГц, який нормується ГПЕ, то для ізотропних і направлених випромінювачів, без урахування спотворення поля поблизу розрахункової точки від сторонніх предметів і впливу землі, можна використати такі формули:
для ближньої зони - (спрямований випромінювач)
ГПЕ6л = ЗРсер /S; (2.66)
для зони Френеля (проміжної зони) – (спрямований випромінювач)
ГПЕпр =3Рсер/S(rбл/r2); (2.67)
для дальньої зони - (спрямований або ізотропний випромінювач)
ГПЕд = Рсер/(4r2Lз); (2.68)
де Рсер – середня потужність випромінювання, Вт;
Р =P /Т;
P – потужність випромінювання в імпульсі, Вт;
τ – тривалість імпульса с;
Т – період повторення імпульсу, с;
S – площа випромінювання антени, м2;
r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця, м;
σ – коефіцієнт підсилення антени ( для ізотропних випромінювачів σ=1);
Lз – затухання (ослаблення) ЕМП на шляху його розповсюдження.
Реальне середовище, у якому можливе опромінення людей ЕМП, завжди відмінне від вільного повітряного простору і передусім тим, що на деяких кінцевих відстанях від випромінювальної антени знаходяться: земля, виробничі будинки, різноманітне устаткування, прилади і самі люди. Всі вони мають електродинамічні властивості, відмінні від властивостей повітряного середовища, і таким чином суттєво впливають на поширення електромагнітних хвиль у цьому середовищі, відбиваючи, переломляючи і поглинаючи їх.
Щоб врахувати вплив землі на поширення електромагнітних хвиль над нею, у формулу (2.68), відповідно до теорії розповсюдження електромагнітних хвиль, вводиться коефіцієнт F, що враховує зміну поля в точці прийому за рахунок складання прямого та відбитого електромагнітного поля:
(2.69)
Коефіцієнт F у загальному випадку є складною періодичною функцією багатьох змінних і використовувати його для інженерних розрахунків у загальному виді досить важко. Проте для найбільш поширених на практиці окремих випадків, у разі виконання відповідних умов, формула для знаходження коефіцієнта F набагато спрощується.
I. У разі дифузійного відбиття від негладкої поверхні землі (за великої висоти нерівностей, зокрема трав’яного покриву), відбиття безпосередньо в напрямку на точку спостереження, особливо за вертикальної поляризації хвилі, невелике і умови поширення наближаються до умов у вільному просторі (F=1). У цьому разі можна користуватися формулою (2.68).
II. При відбитті від гладкої, рівної поверхні землі, коли виконується критерій Релея, – висота нерівностей поверхні землі, – кут між падаючим променем і поверхнею землі.
Існують чотири різні формули для визначення ГПЕ з урахуванням впливу землі:
1) для великих і (де ha . – висота антени над поверхнею землі, hс – висота розрахункової точки спостереження, – довжина хвилі, r – відстань) у точках максимумів функції F :
, (2.70)
де R = f(;)– коефіцієнт відбиття радіохвиль від землі.
2) для 3 і в точках максимумів функції F
; (2.71)
3) для малих і
; (2.72)
4) для малих і
(2.73)
Ці формули дають змогу робити розраховувати інтенсивність ЕМП у заданій точці вільного простору з урахуванням впливу землі з задовільною точністю.
Спроби розрахунку інтенсивності ЕМП з урахуванням впливу довільно розташованих поблизу розрахункової точки побічних предметів (радіоконтрастних середовищ), а також розрахунку інтенсивності ЕМП з урахуванням паразитного випромінювання поки що не призвели до задовільних результатів. Найкращим методом оцінки інтенсивності ЕМП у цих випадках досі залишається метод вимірювання.
Варіанти впливу ЕМП на біоекосистеми, включаючи людину, дуже різноманітні. Наприклад, це може бути безперервне і переривчасте опромінення ЕМП, загальне і місцеве, комбіноване від кількох джерел і таке, що взаємодіє з іншими несприятливими факторами виробничого середовища, та ін.
Механізми взаємодії ЕМП із живими організмами також дуже різноманітні і протікають вони на всіх рівнях: молекулярному, клітинному, організмовому і популяційному. Розрізняють термічну (теплову) дію та морфологічні й функціональні зміни.
Внутрішньоклітинне і міжклітинне середовище мають питомий електричний опір, рівний 100…300 Омсм і відносну діелектричну проникність відн80. Оболонки (мембрани) клітин мають питомий поверхневий опір до 1 Омсм2 і питому поверхневу ємність 0,1…3 мкф/см2. Якщо таку тканину вмістити в постійне електричне поле, то вона тією чи іншою мірою поляризується; заряджені частки – іони, які завжди наявні в рідких ередовищах тканин, внаслідок електролітичної дисоціації молекул пересуватимуться вздовж силових ліній поля в сторони полюсів, які мають протилежні по відношенню до них заряди. Що стосується дипольних молекул, то вони також будуть відповідно орієнтовані. У змінних ЕМП електричні властивості живих тканин в основному залежать від частоти цих полів, причому зі зростанням частоти вони усе більш втрачають властивості діелектриків і отримують властивості провідників. Необхідно зазначити, що така зміна властивостей відбувається досить нерівномірно, що особливо видно на прикладі залежності провідності м’язової тканини людини від частоти, наведеної на рис.2.19.
Рис.2.19. Залежність провідності м'язової тканини від частоти
Втрати енергії ЕМП на струми провідності та зміщення в тканинах організму людини під час її опромінення ЕМП призводить до виділення тепла. Кількість тепла, що виділяється за одиницю часу в тілі людини із середньою питомою провідністю сер(Ом1см-1), під час впливу на неї роздільно електричного і магнітного складників ЕМП на частоті f (Гц), визначають такими залежностями:
. (2.74)
Наявність відбиття на межі повітря - тканина призводить до зменшення теплового ефекту на всіх частотах приблизно однаково. Значення коефіцієнта відбиття на межах поділу між деякими тканинами приведені в таблиці 2.20
Таблиця 2.20
Значення коефіцієнта відбиття на межах поділу між деякими тканинами
|
Межа поділу |
Частота, МГц |
||||||
|
100 |
200 |
700 |
1000 |
3000 |
10000 |
24500 |
|
|
Повітря – шкіра Шкіра – жир Жир – м’язи |
0,758 0,34 0,355 |
0,684 0,227 0,351 |
0,623 - 0,3 |
0,57 0,231 0,26 |
0,55 0,19 - |
0,53 0,23 - |
0,47 0,22 - |
З урахуванням поглинута енергія дорівнюватиме
, (2.75)
де Е0 = ГПЕ Sеф – енергія ЕМП, що падає на тіло людини;
Sеф – ефективна поверхня тіла людини.
Глибина проникнення ЕМП углиб тканин залежить від резистивних і діелектричних властивостей тканин і від частоти (табл. 2.21.)
Таблиця 2.21
Глибина проникнення ЕМП у різні тканини в частках довжин хвиль
|
Тканина |
Довжина хвилі , см |
|||||||
|
300 |
150 |
75 |
30 |
10 |
3 |
1,25 |
0,86 |
|
|
Головний мозок Кришталик ока Скловидне тіло Жир М’язи Шкіра |
0,012 0,026 0,007 0,068 0,011 0,012 |
0,028 0,03 0,011 0,0830,015 0,018 |
0,028 0,0560,019 0,12 0,025 0,029 |
0,064 0,098 0,042 0,21 0,05 0,056 |
0,048 0,05 0,054 0,24 - 0,066 |
0,053 0,057 0,0630,37 0,1 0,063 |
0,059 0,055 0,036 0,27 - 0,058 |
0,043 0,043 0,036 - - - - |
Існування між різноманітними тканинами організму ділянок із меншою діелектричною проникністю (радіоконтрастні ділянки) призводить до виникнення резонансів (стоячих хвиль великої амплітуди) і, у кінцевому підсумку, до локальних нагрівань (мікронагрівів). Під час експериментальних опромінень ЕМП спостерігався і негативний, і позитивний градієнт зміни температури від поверхні у середину тіла людини. Якщо при цьому механізм терморегуляції тіла не спроможний розсіюванням надлишкового тепла запобігати перегріванню тіла, то виникає так званий тепловий ефект впливу ЕМП. Відомо, що перегрівання тіла негативно відбивається на функціональному стані організму людини, і підвищення його температури на 1°С і вище неприпустимо. У табл. 2.3 наведено мінімальні інтенсивності ЕМП різних частот, що викликають тепловий ефект.
Через знижене відвідення тепла від деяких органів, наприклад очі та тканини сім’яників, ці органи тіла є найбільш уразливими для опромінення ЕМП.
Крім найпростіших фізико-хімічних механізмів впливу ЕМП, не менший вплив на організм людини мають ефекти, засновані на біофізичних і фізіологічних механізмах дії ЕМП, що сумарно виявляються в так званих специфічних або інформаційних ефектах. Це – кумуляційний, стимуляційний, сенсибілізаційний і дезадаптаційний ефекти.
Кумуляція – накопичення сумарного ефекту в разі впливу тривалого або переривчастого опромінення ЕМП.
Сенсибілізація полягає у підвищенні чутливості організму щодо опромінення його ЕМП після попереднього слабкого опромінення.
Стимуляція – поліпшення під впливом ЕМП загального стану організму або чутливості окремих його органів. Наприклад, у разі нетеплових інтенсивностей може спостерігатися стимулювальна дія мікрохвиль на окремих частотах.
Дезадаптувальна дія ЕМП – це зниження пристосовуваності організму під час його опромінення ЕМП до інших видів впливу негативних і шкідливих виробничих факторів, зокрема шуму, рентгенівського випромінювання, теплового впливу тощо. Таким чином, ЕМП за відповідних умов може мати навіть стресову дію.
|
Частота (довжина хвилі) |
Гранична інтенсивність |
|
500 кГц 14,83 МГц 69,7 МГц 300 - 3000 МГц (дециметрові хвилі) 3 ГГц (10-сантиметрові хвилі) 10 ГГц (3-сантиметрові хвилі) 30 - 300 ГГц (міліметрові хвилі) |
160 А/м, 8000 В/м, 17 Вт/см2 2500 В/м, 1,7 Вт/см2 200 В/м, II мВт/см2 40 мВт/см2, 380 В/м 10 мВт/см2, 190 B/м 5-10 мВт/см2, 135 - I90 В/м 7 мВт/см2, 170 В/м |
На біологічні реакції людини мають вплив наступні параметри ЕМП :
Сполучення цих параметрів у різних комбінаціях може давати розрізнені наслідки щодо реакції біологічного об'єкта, який піддається опроміненню ЕМП.
Численні дослідження в галузі біологічної дії ЕМП дали змогу визначити найчуттєвіші системи організму людини: нервова, імунна, ендокринна і статева. Ці системи організму є критичними до впливу ЕМП і реакції цих систем потрібно обов’язково враховувати в оцінюванні ризику впливу ЕМП.
У разі тривалої дії ЕМП функціональні зміни в організмі людини можуть проявлятися у вигляді головного болю, пору шення сну, підвищеного стомлення, дратівливості, пітливості, випадіння волосся, болю у ділянці серця, зниження статевої потенції та ін.
Варто мати на увазі, що біофізичні та фізіологічні механізми дії ЕМП в умовах тривалого багаторічного впливу мають тенденцію накопичуватися в організмі людини. У результаті можливий розвиток віддалених наслідків, включаючи незворотні процеси у діяльності центральної нервової та серцево-судинної систем, рак крові (лейкози), пухлини мозку, гормональні захворювання, гіпотонія, брадикардія, захворювання печінки тощо.
Кількісно ризик дії електромагнітного поля на людину оцінюють величиною поглинутої її тілом електромагнітної енергії за одиницю часу (W, Вт), або питомої енергії, що поглинається за одиницю часу на одиницю маси тіла, W, Вт/кг. Так, наприклад, для оцінки ризику дії електромагнітного поля від радіотелефонів і телефонів стільникового та супутникового зв’язку визначають потужність ЕМП, що поглинається на один кілограм мозку параметр SAR (Specific Absorbing Rate).
Нормування ЕМП здійснюють згідно з: ГОСТ 12.1.006−84 „ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля”; ДСНіП № 239−96 „Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань”; ДСНіП № 476-2002 „Державні санітарні норми та прави ла під час роботи з джерелами електромагнітних полів”; ГОСТ 12.1.002−84 ”ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах”; ГОСТ 12.1.045−84 „ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля»; СН № 1757−77 „Санітарно-гігієнічні норми допустимої напруженості електростатичного поля”; СН № 3206−85 „Санітарно-гігієнічні норми гранично допустимих рівнів магнітних полів частотою 50 Гц”.
Відповідно до цих документів:
Електростатичні поля. Гранично допустимий рівень (ГДР) електростатичного поля (Егд [кВ/м]) залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж робочого дня (2.76):
, (2.76)
де Егд (кВ/м) – гранично допустиме значення напруженості електричного поля в контрольованій зоні;
t (год) – час дії електростатичного поля на організм людини.
Нормування електростатичних полів на робочих місцях з відеодисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин здійснюється відповідно до вимог ДНАОП 0.00-1.31-99 та ДСанПіН 3.3.2-007−98. Згідно з цими нормативними документами поверхневий електростатичний потенціал ВДТ не повинен перевищувати 500 В, а напруженість електростатичного поля на робочих місцях з ВДТ не повинна перевищувати 20 кВ/м.
Постійні магнітні поля. Гранично допустимий рівень (ГДР) постійного магнітного поля (Нгд, кА/м) впродовж робочого дня не повинен перевищувати 8 кА/м.
Для магнітних полів, що створюються випрямленим трифазним струмом, гранично допустимий рівень визначаються за формулою (2.77):
, (2.77)
де Нгд (кА/м) − гранично допустиме значення напруженості магнітного поля;
ЕННгд (кА2.год/м2) − гранично допустиме значення енергетичного навантаження впродовж робочого дня, яке дорівнює 144 кА2• год/м2;
Т (год) - час дії магнітного поля, що створюється випрямленим трифазним струмом.
ЕМП промислової частоти. Згідно з існуючими нормами гранично допустимий рівень (ГДР) ЕМП промислової частоти (50 Гц) визначають гранично допустимими значеннями напруженостей його електричного і магнітного складників, тобто електричного та магнітного полів, і це значення залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж робочого дня.
Перебування в електричному полі промислової частоти напруженістю до 5 кВ/м включно допускається впродовж 8-годинного робочого дня.
За рівнях напруженості електричного поля промислової частоти від 5 до 20 кВ/м включно допустимий час перебування в ньому визначається за формулою (2.78):
(2.78)
де Тпр (год) – допустимий час перебування в електричному полі промислової частоти за заданого рівня напруженості електричного поля (Е) в контрольованій зоні, год.
Е (кВ/м) – напруженість електричного поля промислової частоти в контрольованій зоні.
За напруженості електричного поля промислової частоти від 20 до 25 кВ/м час перебування персоналу в контрольованій зоні не повинен перевищувати 10 хвилин.
Перебування в електричному полі промислової частоти напруженістю понад 25 кВ/м без застосування засобів захисту заборонено.
Гігієнічні норми щодо гранично допустимих значень напруженості електричного поля на робочих місцях персоналу, що за умовами роботи систематично (впродовж кожного робочого дня) перебуває в зоні дії електричного поля промислової частоти, наведено у табл. 2.23
Таблиця 2.23
Гранично допустимі напруженість електричного поля промислової частоти і допустимий час опромінення (ГОСТ 12.1.002−75)
|
Напруженість електричного поля промислової частоти, кВ/м |
Припустимий час перебування людини в електричному полі промислової частоти впродовж однієї доби, хв. |
|
Менш як 5 Від 5 до 10 Більш як 10 до 15 Більш як 15 до 20 Більш як 20 до 25 |
Без обмеження Не більше 180 Не більше 90 Не більше 10 Не більше 5 |
Зазначені норми повинні виконуватися за додаткової умови: інший час доби людина повинна перебувати в місцях, де напруженість електричного поля не перевищує 5 кВ/м, а також унеможливлено вплив на організм людини електричних розрядів.
У разі необхідності визначення гранично допустимої напруженості електричного поля промислової частоти за заданого часу перебування в контрольованій зоні можна використати формулу (2.79):
Егд= , (2.79)
де Егд (кВ/м) – припустиме значення напруженості електричного поля промислової частоти впродовж робочого дня;
Т (год) – регламентований час роботи в ЕМП промислової частоти.
Розрахунок за цією формулі допускається робити за часу роботи від 0,5 до 8 год.
У разі перебування персоналу впродовж робочого дня в зонах із різною напруженістю електричного поля промислової частоти загальний еквівалентний час роботи обчислюють за формулою (2.80):
Текв= 8 (2.80)
де Текв(год) – час, еквівалентний за біологічним ефектом перебування в електричному полі промислової частоти нижньої межі нормованої напруженості;
tЕ1, tЕ2…tEn(год) – час перебування в контрольованих зонах з напруженістю електричного поля промислової частоти Е1, Е2 ...Еn;
ТЕ1,ТЕ2…ТEn(год) – припустимий час перебування в електричному полі промислової частоти для відповідних контрольованих зон.
Кількість контрольованих зон визначають перепадом рівнів напруженості електричного поля промислової частоти на робочому місці. Розбіжність у рівнях напруженості електричного поля у контрольованих зонах повинна бути не менш як 1 кВ/м.
Для магнітного поля промислової частоти гранично допустимі рівні його напруженості за постійного впливу не повинні перевищувати 1,4 кА/м впродовж робочого дня (8 год).
Час перебування людини в магнітному полі промислової частоти напруженістю понад 1,4 кА/м регламентується відповідно до табл. 2.24
Таблиця 2.24
Допустимий час перебування людини в магнітному полі промислової частоти напруженістю більш як 1,4 кА/м
|
Час перебування персоналу, год |
11 |
22 |
33 |
44 |
45 |
6 |
67 |
88 |
|
Напруженість магнітного поля, кА/м |
6,0 |
4,9 |
4,0 |
3,2 |
2,5 |
2,0 |
1,6 |
1,4 |
|
Магнітна індукція, мТл |
7,5 |
6,13 |
5,0 |
4,0 |
3,13 |
2,5 |
2,0 |
1,75 |
У разі локального впливу магнітного поля промислової частоти на кисті рук його гранично допустимий рівень визначають за формулою (2.81):
Нпд лок = Нпд заг ·5 , (2.81)
де Нпд лок (A/м) – гранично допустимий рівень змінного магнітного поля частотою 50 Гц у разі локального впливу (кисті рук);
Нпд заг (A/м) – гранично допустимий рівень змінного магнітного поля частотою 50 Гц у разі загального впливу (див. табл. 2.25).
ЕМП радіочастотного діапазону. Згідно з існуючими нормами гранично допустимий рівень (ГДР) ЕМП у діапазоні частот 1 кГц…300 МГц визначають гранично допустимими значеннями напруженостей його електричного та магнітного складників, тобто електричного та магнітного полів, і це значення залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж робочого дня та гранично допустимого енергетичного навантаження і його визначають за формулами (2.82− 2.83):
Егд =, (2.82)
Нгд =, (2.83)
де Егд(В/м) і Нгд(А/м) – гранично допустимі значення напруженості електричного і магнітного полів;
Т (год) – час впливу ЕМП;
ЕНЕгд ((В/м)2.год) і ЕННгд ((А/м)2. год) – гранично допустиме енергетичне навантаження впродовж робочого дня відповідно для електричного та магнітного складників ЕМП .
Таблиця 2.25
Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд мах і гранично допустимі значення ЕНЕгд , ЕННгд для ЕМП радіочастотного діапазону
|
Параметри і одиниці виміру |
Діапазон частот |
||||
|
1 − 10 кГц |
10 − 60 кГц |
0,06 − 3 МГц |
3 − 30 МГц |
30 − 300 МГц |
|
|
Егд мах, В/м |
1000 |
700 |
500 |
300 |
80 |
|
ЕНЕгд, (В/м)2 • год |
120 000 |
40 000 |
20 000 |
7000 |
800 |
|
Нгд мах, А/м |
75 |
57 |
50 |
- |
3,0* |
|
ЕННгд, (А/м)2 • год |
675 |
390 |
200 |
- |
0,72* |
* Примітка: гранично допустимий рівень енергетичного навантаження магнітного поля поширюється на діапазон частот 30 − 50 Мгц.
Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд мах і гранично допустимі значення ЕНЕгд , ЕННгд наведено в табл. 2.26, а в табл. 2.27 наведено значення гранично допустимих рівнів напруженості електричного (Егд) і магнітного (Нгд) складників залежно від часу дії ЕМП радіочастотного діапазону.
Гранично допустимі рівні напруженості електричного (Егд) та магнітного (Нгд) складників імпульсних електромагнітних полів (ІЕМП) у спектральному діапазоні частот до 1000 МГц на робочих місцях персоналу також визначають виходячи з гранично допустимого енергетичного навантаження (ЕНЕгд , ЕННгд) і часу впливу за формулами 2.82−2.83. Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд мах і гранично допустимі значення ЕНЕгд , ЕННгд необхідно визначати за даними табл. 2.27
Таблиця 2.26
Гранично допустимі рівні напруженості електричного (Егд) і магнітного (Нгд) складників залежно від часу дії ЕМП радіочастотного діапазону
|
Час перебування персоналу в зоні дії ЕМП, год |
Егд, В/м |
Нгд, А/м |
|||||||
|
1 1−10 кГц |
110−60ккГц |
00,06−3 МГц |
33−30 МГц |
330−300МГц |
11−10 кГц |
110−60 кГц |
00,06−3 МГц |
330−50 МГц |
|
|
8 |
120 |
70 |
50 |
30 |
10 |
9,0 |
7,0 |
5,0 |
0,30 |
|
7 |
130 |
75 |
53 |
32 |
11 |
9,8 |
7,5 |
5,3 |
0,32 |
|
6 |
140 |
82 |
58 |
34 |
12 |
10,6 |
8,1 |
5,8 |
0,34 |
|
5 |
155 |
90 |
63 |
37 |
13 |
11,6 |
8,8 |
6,3 |
0,38 |
|
4 |
175 |
110 |
71 |
42 |
14 |
13,0 |
9,9 |
7,1 |
0,42 |
|
3 |
200 |
115 |
82 |
48 |
16 |
15,0 |
11,4 |
8,2 |
0,49 |
|
2 |
250 |
140 |
100 |
59 |
20 |
18,4 |
14,0 |
10,0 |
0,60 |
|
1 |
350 |
200 |
141 |
84 |
28 |
26,0 |
19,7 |
14,2 |
0,85 |
|
0,5 |
500 |
280 |
200 |
118 |
40 |
37,6 |
27,9 |
20,0 |
1,20 |
|
0,25 |
700 |
400 |
283 |
168 |
57 |
52,0 |
39,5 |
28,3 |
1,70 |
|
0,12 |
1000 |
580 |
400 |
240 |
82 |
75,0 |
57,0 |
40,8 |
2,45 |
|
0,08 |
700 |
500 |
296 |
80 |
50,0 |
3,00 |
Таблиця2.27
Максимально гранично допустимі значення Егд мах, Нгд мах і гранично допустимі значення ЕНЕгд , ЕННгд для ЕМП радіочастотного діапазону
|
Параметр |
Діапазон частот |
||||||||
|
0−5 Гц |
5−50 Гц |
0,05−1 кГц |
1−10 кГц |
10−60 ккГц |
0,06−3 М МГц |
3−30 МГц |
30−300 ММГц |
0,3−1 ГГГц |
|
|
Егд мах, В/м |
66 000 |
35000 |
3500 |
1000 |
300 |
200 |
150 |
100 |
80 |
|
ЕНгд, (В/м)2• год |
3,2·109 |
2,0·108 |
1,6·106 |
120 000 |
7200 |
3200 |
1800 |
800 |
500 |
|
Нгд мах, А/м |
30 000 |
10 000 |
850 |
100 |
85 |
70 |
- |
- |
- |
|
ЕНГД, (А/м)2 • год |
1,4·108 |
1,6·107 |
70 000 |
1300 |
900 |
400 |
- |
- |
- |
Згідно з існуючими нормами гранично допустимий рівень ЕМП радіочастотного діапазону на частотах 300 МГц – 300 ГГц визначають гранично допустимим значенням густини потоку енергії ЕМП і це значення залежить від часу дії цього фактора на організм людини впродовж робочого дня та гранично допустимого енергетичного навантаження і його визначають за формулою (2.84):
ГПЕгд = К , (2.84)
де ГПЕгд (Вт/м2, мВт/см2, мкВт/см2) – гранично допустима величина густини потоку енергії;
ЕНГПЕгд – гранично допустима величина енергетичного навантаження, яка згідно з нормами складає 2 Вт. год/м2 (200 мкВт.год/см2);
К – коефіцієнт ослаблення біологічної ефективності, який дорівнює:
1 – для всіх випадків впливу, крім опромінень від обертових і сканувальних антен;
10 – для випадків опромінення від обертових і сканувальних антен з частотою не більше як 1 Гц і шпаруватістю не менше як 50;
Т – час перебування в зоні опромінення за робочу зміну, год.
В усіх випадках максимальне значення ГПЕгд не повинно перевищувати 10 Вт/м2 (1 мВт/см2).
Значення гранично допустимих рівнів густини потоку енергії (ГПЕгд) залежно від тривалості дії ЕМП радіочастотного діапазону наведено в табл. 2.28
Таблиця 2.28
Гранично допустимі рівні густини потоку енергії (ГПЕгд) залежно від тривалості дії ЕМП радіочастотного діапазону
|
Час опромінення персоналу, год |
88 |
77 |
6 |
65 |
44 |
33 |
22 |
11 |
0,5 |
0,25 |
0,20 |
|
ГПЕгд, мкВт/см2 |
225 |
29 |
33 |
40 |
50 |
67 |
100 |
200 |
400 |
800 |
1000 |
Таблиця 2.29
Гранично допустимі рівні електромагнітних полів для населения (крім телебачення, згідно з ДСНіП №239−96)
|
Діапазон частот |
Діапазон довжин хвиль |
ГДР(ЕГДР) |
|
30 ...300 кГц |
10...1 км |
25 В/м |
|
0,3 ...3 МГц |
1...0,1 км |
15 В/м |
|
3 ... 30 МГц |
100...10м |
3 lg., В/м2 |
|
30 ... 300 МГц |
10...1 м |
3 В/м |
* (м)- довжина хвилі.
Гранично допустимі рівні ЕМП (Eгд, В/м) для населення (крім телебачення) наведено в табл. 2.29
Гранично допустимі рівні ЕМП (Eгд, В/м) які створюються телевізійними радіостанціями в діапазоні частот від 48 до 1000 МГц, визначають за формулою (2.85):
Eгд = 21f -0,37; (2.85)
де f (МГц ) – несуча частота телевізійного каналу.
Гранично допустимі рівні електромагнітних полів для населення в діапазоні частот >300 МГц (ГПЕгд ) не повинні перевищувати 2,5 мкВт/см2.
У населеній місцевості гранично допустимі рівні ЕМП промислової частоти (Eгд, В/м) не повинні перевищувати 5 кВ/м, а всередині житлових будинків – 0,5 кВ/м.
Згідно з вимогами ДСНіП №239 встановлюють також захисні санітарні зони поблизу ліній електропередач (ЛЕП) залежно від їx робочих напруг:
20 м − для ЛЕП з напругою 330 кВ, 30 м − для ЛЕП з напругою 500 кВ та 55 м − для ЛЕП з напругою 1150 кВ.
Порядок контролю та вимірювання ЕМП регламентується ГОСТ 12.1.006−84, згідно з яким контроль і вимірювання інтенсивності ЕМП потрібно здійснювати періодично, не рідше ніж один раз на рік у порядку поточного санітарно-гігієнічного нагляду, а також у таких випадках:
електромагнітну енергію;
Вимірювання необхідно виконувати за найбільшої потужності джерела ЕМП. Якщо джерело має кілька робочих режимів, вимірювання необхідно здійснювати в кожному режимі.
Вимірювання ЕМП від обертових і сканувальних антен повинні проводитися за зупиненої антени, орієнтованої на робочі місця і місця можливого перебування персоналу.
Результати вимірювань потрібно фіксувати в спеціальному журналі або в протоколі, в якому повинні міститися:
Протокол повинен бути підписаний керівником дільниці (цеху, відділення), представником служби техніки безпеки, особою, яка призначена адміністрацією підприємства для проведення вимірювань.
Санітарно-гігієнічний контроль і вимірювання рівнів ЕМП на робочих місцях працівників проводять атестовані атестаційною комісією Міністерства охорони здоров'я України санітарні лабораторні підприємств, організацій, а також установи і заклади системи державної санітарно-епідеміологічної служби України.
Якщо на робочому місці працівника можливе опромінення ЕМП одразу від кількох установок, що працюють одночасно, сумарну інтенсивність опромінення визначають в такий спосіб:
- за робочих частот < 300 МГц напруженість ЕМП на робочому місці вимірюють від кожного джерела окремо за відключених інших джерелах. Сумарна інтенсивність опромінення в кожній вимірювальній точці при застосуванні n-джерел, що працюють у однакових частотних діапазонах для яких встановлено однакові ГДР, розраховують за формулами (2.86, 2.87):
Е = , (2.86)
Н = , (2.87)
- у діапазоні частот 300 МГц…300 ГГц вимірюють ГПЕ, яка створюється в даній точці кожним із n-джерел окремо, а отримані результати додають один до одного згідно з формулою (2.88):
ГПЕ = ГПЕ1 + ГПЕ2 +...+ГПЕn. (2.88)
Якщо в робочому приміщені застосовують одразу кілька джерел ЕМП, що працюють у різних частотних діапазонах для яких встановлені різні ГДР, необхідно обов’язкове виконання такої вимоги:
де Е и Н – виміряне значення напруженості електричного та магнітного складових ЕМП;
ГПЕ – виміряне значення густини потоку енергії ЕМП;
ГДР – гранично допустимі рівні ЕМП для відповідних частотних діапазонів.
У разі змінної дії ЕМП одночасно від двох або кількох обертових або сканувальних антен розрахунок сумарного значення ГПЕ на робочому місці за формулою (2.88) не здійснюють у зв’язку з дуже малою імовірністю одночасного опромінення даної точки діаграмами двох або кількох антен. Опромінення персоналу в цих випадках визначають сумарним енергетичним навантаженням за формулою:
ЕН = ЕНГПЕ1 + ЕНГПЕ2 + ... + ЕНГПЕn , (2.89а)
де ЕНГПЕ1, ЕНГПЕ2 ... ЕНГПЕn – енергетичні навантаження від кожної антени.
Якщо інтенсивність діючих на персонал ЕМП у діапазоні частот 300 МГц…300 ГГц за робочий день змінюється, енергетичне навантаження на організм працівників визначають сумою енергетичних навантажень за окремі періоди часу; сумарне енергетичне навантаження не повинно перевищувати нормативне значення.
Якщо існує послідовне або одночасне опромінення персоналу в безперервному і змінному (від обертових і сканувальних антен) режимах роботи обладнання, то сумарне енергетичне навантаження в цьому разі розраховують за формулою:
ЕН = ЕНГПЕб + ЕНГПЕпр , (2.89б)
де ЕН – сумарне енергетичне навантаження;
ЕНГПЕб – енергетичне навантаження від джерела безперервного опромінення;
ЕНГПЕпр – енергетичне навантаження від джерела змінного опромінення.
Гранично допустимий рівень сумарного енергетичного навантаження не повинен перевищувати 2 Вт.год/м2 (200 мкВт.год/см2).
Апаратура для контролю та вимірювання ГДР ЕМП повинна мати посвідчення про державну атестацію, нормативно-методичне забезпечення і дозвіл Міністерства охорони здоров’я на використання і проведення відповідних досліджень.
Методи обробки результатів спостережень”, п.1.3, і оформлятися протоколом за формою (421/0), затвердженою наказом Міністра охорони здоров’я України від 11.07.2000 № 160 „Про затвердження форм облікової статистичної документації, що використовується в санітарно-епідеміологічних закладах” або протоколом проведення досліджень електромагнітного поля за формою (333/0) – додаток 18 до „Положення про проведення органами, установами та закладами державної санепідемслужби Міністерства охорони здоров’я України атестації санітарних лабораторій підприємств і організацій на право проведення санітарно-гігієнічних досліджень факторів виробничого середовища і трудового процесу для атестації робочих місць за умовами праці” України затвердженого наказом Міністерства охорони здоров’я України від 21.04.99 №91, зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 07.10.99 за № 686/3979.
На першу вимогу вся документація щодо результатів вимірів рівнів ЕМП на робочих місцях повинна бути надана органам і установам, що здійснюють державний санітарний контроль.
Захист персоналу від впливу ЕМП досягається проведенням організаційних, інженерно-технічних заходів, а також використанням засобів індивідуального захисту.
До організаційних заходів належать: вибір раціональних режимів роботи установок, обмеження місця і часу перебування персоналу в зоні опромінення та ін.
Інженерно-технічні заходи включають раціональне розміщення устаткування, використання засобів, що обмежують проникнення електромагнітної енергії на робочі місця персоналу (поглинаючі матеріали, екранування та. ін).
До основних заходів щодо захисту від ЕМП належать: захист часом, захист відстанню, екранування джерел випромінювання, зменшення потужності випромінювання в самому джерелі випромінювання, виділення зон випромінювання, екранування робочих місць, застосування засобів індивідуального захисту (ЗІЗ).
Захист часом передбачає обмеження часу перебування людини в робочій зоні і застосовується лише тоді, коли немає можливості знизити інтенсивність випромінювання до допустимих значень. Допустимий час перебування в робочій зоні за наявності ЕМП визначають за допомогою формул: (2.76) – для електростатичного поля; (2.79) – для ЕМП промислової частоти; (2.82-2.83) – для ЕМП радіочастотного діапазону на частотах до 300 МГц та (2.84) – на частотах більш як 300 МГц.
Захист відстанню застосовують лише у тому разі, коли нема іншої змоги ослабити дію ЕМП іншими заходами, в тому числі і захистом часом. У цьому разі збільшують відстані між випромінювачем ЕМП і персоналом. Припустима відстань до джерела ЕМП, що забезпечує гранично допустимі значення інтенсивності випромінювання, визначають за допомогою наведених формул (2.62−2.69) і обов’язково перевіряється експериментальними вимірюваннями рівнів ЕМП на робочих місцях.
Зменшення потужності випромінювання у джерелі випро мінювання можна реалізувати такими заходами.
У системах зв’язку – це передусім підвищення чутливості приймальних пристроїв, застосування завадостійких видів кодування і модуляції сигналу в передавально-приймальних системах, застосування близьких до оптимальних алгоритмів обробки сигналів і вибір діапазону частот з мінімальними зовнішніми завадами. Все це дає змогу знижувати випромінювану потужність передавачів і водночас отримувати необхідну завадостійкість і дальність роботи систем зв’язку.
Під час юстування антен і зняття їхніх діаграм спрямованості можлива заміна основного (потужного) генератора-передавача допоміжним (малопотужним), потужність якого визначають зі співвідношення
, (2.90)
де ГПЕнорм – нормативне значення ГПЕ для роботи впродовж визначенного часу;
r – відстань від джерела випромінювання до робочого місця;
G – коефіцієнт підсилення антени (для ізотропних випромінювачів G=1);
Lз – затухання (ослаблення) ЕМП на шляху його розповсюдження.
Цей метод застосовують, наприклад, у разі необхідності антенних вимірювань поблизу антен. Для зменшення опромінення персоналу ЕМП під час випробувань сканувальних антенних систем із круговим режимом огляду їх переводять у режим секторного сканування.
Можлива також заміна антен їх узгодженими еквівалентами, які повністю поглинають енергію, що генерується передавачем. Еквіваленти антен − це відрізки коаксиальних або хвилеводних ліній частково заповнених поглинальними матеріалами, які відбивають лише незначну частку енергії (рис.2.20). Під час їх застосування енергія, що генерується передавачем, поглинається в заповнювачі і перетворюється на теплову. Заповнювачами можуть бути: графіт чистий або в суміші з цементом, піском, гумою; пластмаси; порошкове залізо в бакеліті, кераміка, вода та. ін.
Таким чином, зменшення потужності випромінювання у самому джерелі випро мінювання зазвичай досягається за рахунок застосування спеціальних пристроїв: поглиначів потужності, еквівалентів антен, а також атенюаторів, спрямованих відгалужувачів, подільників потужності, хвилеводних ослаблювачів, бронзових прокладок між фланцями хвилеводів, дросельних фланців та. ін.
Поглиначі потужності та еквіваленти антен випускаються промисловістю на поглинання ЕМП потужністю 5, 10, 30, 50, 100, 250 Вт у діапазоні довжин хвиль 3.1...3.5 та 6... 1000 см. Атенюатори ослаблюють ЕМВ у межах від 0 до 120 дБ потужністю 0.1, 1.5, 10, 50, 100 Вт у діапазони довжин хвиль 0.4...0.6; 0.8...300 см. Спрямовані відгалужувачі дають ослаблення потужності випромінювання на 20...60 дБ. Фланцеві з'єднання є джерелом побічних випромінювань. Застосування бронзових прокладок між фланцями підвищує ослаблення паразитних випромінювань від 40 до 60 дБ, а застосування дросельних фланців − до 70...80 дБ.
Для зменшення опромінення персоналу ЕМП відповідно до вимог ДСНіП № 476−2002 зони випромінювання ЕМП, розташованих поряд з установками, не повинні перекриватися, або ці установки повинні працювати на випромінювання у різний час.
Екранування джерел випромінювання застосовують для зниження інтенсивності ЕМП на робочих місцях. Необхідно наголосити, що захист екрануванням важають основним і найефективнішим методом.
Екрани поділяють на відбивальні і поглинальні. Безумовно, такий розподіл досить умовний, тому що будь-який екран більшою або меншою мірою відбиває, і поглинає падаючу на нього електромагнітну хвилю. Потужність падаючої на екран електромагнітної хвилі (ГПЕпад) поділяють на потужність відбитої від екрана хвилі (ГПЕвід), потужність хвилі, поглиненої у товщі екрана (ГПЕпогл), і потужність хвилі, що пройшла крізь екран ГПЕпр (рис. 2.21).
Рис.2.20. Коаксиальні (зліва) і хвилеводні (праворуч) еквіваленти антен
а, г – для поглинання малої потужності (до кількох ват), поглинач порошкове залізо;
б, д – для поглинання значної потужності (до 1 кВт), поглинач графітова суміш;
в, е – для поглинання великої потужності (до 1 кВт), поглинач вода.
Рис.2.21. Ослаблення ГПЕ екраном.
Залежно від того, яка частка падаючої потужності ЕМП переважає, відбита або поглинута, екран відносять до типу відбиваючих або поглинальних.
Для оцінки екрануючих властивостей екранів використовують такі характеристики.
Втрати на поглинання – це втрати частини потужності падаючої хвилі в товщі матеріалу за рахунок вихрових струмів ( А – absorbtion):
Втрати відбиття – це втрати частини потужності падаючої хвилі за рахунок часткового відбиття від поверхні екрану (R – reflection):
Загальні екранні втрати ( екранне послаблення ЕМП – L) – це втрати потужності падаючої хвилі (ГПЕпад) в екрані за рахунок і поглинання, і відбиття:
, дБ (2.91)
де – коефіцієнт вихрових струменів,
– товщина екрана.
Zп – хвильовий опір повітря;
Zм – хвильовий опір матеріалу екрана.
Поглинання ЕМП в екрані збільшується зі зростанням частоти поля, товщини, магнітної проникності і провідності матеріалу екрана, а відбиття в основному визначається невідповідністю хвильових характеристик повітря і матеріалу екрана. Саме тому відбивальні екрани зазвичай і виготовляються з металів, оскільки вони мають хвильові опори, що суттєво відрізняються від хвильового опору повітря.
За конструктивним виконанням відбиваючі екрани поділяють на суцільні та сітчасті.
Суцільні екрани виготовляють з листів міді, алюмінію та деяких марок сталі. Для підвищення провідності екрана, а, отже і наскрізного згасання, екрани з боку випромінювача покривають шаром срібла. Місце встановлення і форму екрана визначають взаємним розташуванням випромінювальних елементів (антен) і робочих місць та орієнтацією їх діаграм спрямованості.
Для оторимання необхідного значення екранного ослаблення ЕМП (L) товщину суцільного плоского екрану е (за нормального падіння електромагнітної хвилі на екран без урахування дифракції електромагнітної хвилі на краях екрана) визначають за формулою (2.92):
. (2.92)
де f (Гц ) – частота ЕМП;
( Гн/м ) – магнітна проникність матеріалу екрана;
(См/м ) – питома провідність матеріалу екрана.
Товщину екрана , необхідну для забезпечення екранного ослаблення ГПЕ ЕМП до гранично допустимих значень (ГПЕгд), за використання антени з коефіцієнтом спрямованої дії G, яка випромінює потужність Рвипр на частоті f і перебуває на відстані r від суцільного екрана з параметрами µ і (рис. 2.22), визначають за формулою (2.93):
(2.93)
Світлові, оглядові і вентиляційні вікна та отвори в суцільних замкнених екранах, а також інші технологічні отвори, наприклад, для введення в простір, що екранується, електричних кабелів і проводів чи для виносення органів дистанційного керування, можуть суттєво зменшити екранне ослаблення (L). Ступінь цього зменшення залежить від числа отворів і від співвідношення між їхніми розмірами і довжиною хвилі ЕМП. Щоб у цьому разі екранне згасання зменшувалося лише в допустимих межах, отвори в суцільних екранах закривають сітчастими екранами або в них встановлюють відрізки позамежових хвилеводів (рис. 2.23).
Рис. 2.22. Визначення товщини суцільного відбиваючого екрана
У позамежових хвилеводах ЕМП з довжиною хвилі λ >λкр швидко згасає вздовж хвилеводу. Критична довжина хвилі для прямокутного хвилеводу λкр=2a , де a – розмір більшої сторони поперечного перерізу хвилеводу; для круглого хвилеводу λкр = 3,413R, де R – радіус хвилеводу. У табл. 2.31 наведено рекомендації щодо вибору розмірів позамежових хвилеводів. Додаткове ослаблення (Lдод) інтенсивності ЕМП позамежовими хвилеводами стільникової конструкції можна обчислити за такими формулам:
, (2.94)
, (2.95)
де n1 і n2 – числа, які показують, скільки разів довга сторона поперечного перерізу одного стільника хвилеводу укладається відповідно на стороні квадратного та на широкій стороні прямокутного хвилеводів.
Рис. 2.23. Додаткове екранування технологічних отворів у суцільних екранах
а) сітчастим екраном;
б) позамежовим хвилеводом простої конструкції;
в) позамежовим хвилеводом стільникової конструкції.
Сітчасті екрани мають набагато гірші екрануючі властивості, ніж суцільні. За лінійної поляризації ЕМП і виконання деяких вимог, які буде наведено нижче, загальне екранне послаблення ЕМП, яке можуть дати сітчасті екрани, можна обчислити за такими формулами:
- за нормального падіння хвилі і вектора , паралельного дротам сітки одного з напрямків (рис. 2.24),− за формулою (2.96):
; (2.96)
- за похилого падіння хвилі і вектора , який залишається в процесі зміни кута падіння паралельним дротам сітки одного з напрямків (рис.2.25) за формулою (2.97):
; (2.97)
Рис. 2.25
- за похилого падіння хвилі, векторі перпендикулярному гратам сітки одного з напрямків і векторі , який залишається в процесі зміни кута падіння паралельним площині сітки (рис. 2.26),− за формулою (2.98):
(2.98)
Рис.2.26
У цих формулах: d – відстань між сусідніми дротами (крок сітки); rо – радіус дротів; β - кут падіння хвилі на сітку; λ – довжина хвилі.
Формули (2.96, 2.98) справедливі за виконання таких умов:
Таблиця 2.30
Рекомендації щодо вибору розмірів позамежових хвилеводів
|
Діапазон частот (довжина хвилі) |
Розмір сторони квадратного, широкої сторони прямокутного або діаметра круглого хвилеводу |
Ослаблення випромінювання, дБ/см |
|
|
квадратного чи прямокутного хвилеводу |
круглого хвилеводу |
||
|
До 20 МГц ( 1 5 м) |
|
||
|
Від 20 до 150 МГц ( = 152 м) |
|
||
|
Від 150 до 1000 МГц ( = 20030 см) |
|
||
|
Від 1000 до 10 000 МГц ( = 303 см) |
|
Для розрахунку ослаблення інтенсивності ЕМП сітчастими екранами у разі нормального падіння ЕМП на сітку, коли вектор електричного поля паралельний дротам сітки одного з напрямків, можна також використовувати таку емпіричну формулу (2.99):
L=10lg , (2.99)
де
.
Вибираючи сітки для екранів необхідно орієнтуватися на типи сіток, які випускає промисловість (табл. 2.31.
Таблиця 2.31
Екрануюча здатність деяких сіток за кутів падіння радіохвиль
від 0˚ до 60˚ (експериментальні дані)
|
Характеристика сітки |
Послаблення ЕМП, дБ |
|||||||||||||
|
ГОСТ |
Матеріал |
Номер |
Крок, мм |
Діаметр дроту, мм |
Довжина хвилі, см |
|||||||||
|
3,2 |
10,6 |
35,0 |
70,0 |
100,0 |
||||||||||
|
парал. полярн. |
перп. полярн. |
парал. полярн. |
перп. полярн. |
парал. полярн. |
перп. полярн. |
парал. полярн. |
перп. полярн. |
парал. полярн. |
перп. полярн. |
|||||
|
3584-53 |
Латунь |
01 |
0,17 |
0,07 |
40 |
40 |
440 |
440 |
||||||
|
3584-53 |
02 |
0,33 |
0,13 |
|||||||||||
|
-“- |
-“- |
04 |
0,55 |
0,15 |
||||||||||
|
-“- |
-“- |
05 |
0,72 |
0,22 |
38 − 40 |
|||||||||
|
-“- |
-“- |
08 |
1,1 |
0,30 |
35 − 40 |
35 − 28 |
||||||||
|
-“- |
-“- |
09 |
1,25 |
0,35 |
36 − 40 |
36 − 30 |
||||||||
|
-“- |
-“- |
1 |
1,35 |
0,35 |
34 − 40 |
34 − 26 |
||||||||
|
-“- |
-“- |
1,25 |
1,65 |
0,40 |
30 − 40 |
30 − 23 |
||||||||
|
-“- |
-“- |
2,0 |
2,5 |
0,50 |
24 − 30 |
24 − 20 |
35 − 41 |
35−29 |
||||||
|
-“- |
-“- |
2,6 |
3,1 |
0,50 |
19 − 25 |
19 − 15 |
30 − 36 |
30−23 |
||||||
|
3826-47 |
Сталь |
1,2 |
1,4 |
0,35 |
29 − 39 |
29 − 25 |
40 |
|||||||
|
-“- |
-“- |
1,4 |
1,5 |
0,35 |
27 − 37 |
27 − 22 |
40 |
|||||||
|
-“- |
-“- |
1,8 |
1,8 |
0,35 |
25 − 31 |
25 − 21 |
36 − 42 |
|||||||
|
-“- |
-“- |
2,5 |
2,3 |
0,5 |
25 − 31 |
25 − 21 |
33 − 41 |
35 − 31 |
||||||
|
-“- |
-“- |
3,2 |
3,45 |
0,5 |
15 − 21 |
15 − 21 |
26 − 32 |
26 − 20 |
||||||
|
-“- |
-“- |
3,2 |
4,3 |
0,9 |
19 − 25 |
19 − 16 |
29 − 36 |
29 − 25 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
-“- |
-“- |
3,2 |
4,35 |
1,1 |
24 − 30 |
24 − 22 |
34 − 40 |
34 − 30 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
440 |
|
-“- |
-“- |
5 |
5,7 |
0,7 |
9 − 12 |
9 − 6 |
20 − 22 |
20 − 17 |
30 − 33 |
30 − 22 |
36 − 39 |
36 − 27 |
39 − 42 |
39 − 32 |
|
-“- |
-“- |
5 |
6,4 |
1,4 |
17 − 22 |
17 − 13 |
27 − 33 |
27 − 23 |
33 − 43 |
37 − 33 |
40 |
40 |
40 |
440 |
|
-“- |
-“- |
8 |
8,7 |
0,7 |
4,5 − 9 |
4,5 − 3 |
13 − 19 |
13 − 10 |
21 − 29 |
21 − 17 |
30 − 35 |
30 − 20 |
32 − 38 |
32 − 21 |
|
-“- |
-“- |
10 |
10,7 |
0,7 |
11−17 |
11 − 8,5 |
21 − 28 |
21 − 16 |
29 − 35 |
29 − 20 |
31 − 37 |
31 − 21 |
||
|
-“- |
-“- |
14 |
15,4 |
1,4 |
9 − 16 |
9 − 6,5 |
19 − 25 |
19 − 16 |
26 − 31 |
26 − 20 |
28 − 34 |
28 − 30 |
||
|
-“- |
-“- |
20 |
21,5 |
1,4 |
5,5 − 10 |
5,5 − 4 |
15 − 20 |
15 − 12 |
19 − 26 |
19 − 13 |
23 − 30 |
23 − 13 |
Примітки до табл. 2.32..
Поглинаючі екрани. У низці випадків відбиття від екранів є небажаним і навіть неприпустимим, оскільки відбита електромагнітна хвиля може створювати небажані завади для радіоелектронної апаратури та збільшувати інтенсивність опромінення персоналу на робочих місцях. Зниження інтенсивності відбитої хвилі може бути досягнуто покриттям відбиваючих предметів матеріалами, які володіють незначною відбиваючою і великою поглинальною здатністю. Для забезпечення таких співвідношень А і R (див. формулу 2.91) поглинальний матеріал повинен задовольняти таким вимогам:
- мати найбільш плавний перехід між хвильовими опорами повітря і поглинального матеріалу − WповWпог.м.:
;
- мати високе значення коефіцієнта поглинання „k”.
У природі немає речовин, які відповідали б цим вимогам. Всі радіопоглинальні матеріали створені штучно. Оскільки найбільше поглинання мають провідники, у матеріал-основу (каучук, поролон, полістирол та. ін.) вводять провідні добавки : активоване вугілля, сажа, порошок карбонільного заліза та. ін. Концентрація провідної добавки в матеріалі і визначає його поглинаючі можливості. Для виконання першої вимоги WповWпог.м., яка забезпечує мінімальну інтенсивність відбитої хвилі, використовують різні способи.
Наприклад, поглинальному матеріалу надають форму, яка збільшує його активну поверхню, звернуту до джерела випромінювання (активна поверхня покривається пірамідами або конусами). Падаюча електромагнітна хвиля багаторазово відбивається від цієї поверхні. Саме за рахунок наявності цих багатьох послідовних падінь електромагнітної хвилі на поглинальну поверхню, загальна поглинута електромагнітна енергія (ЕМЕ) виявляється набагато більшою, ніж за однократного падіння хвилі на гладку рівну поверхню того самого поглинального матеріалу (рис. 2.27).
Рис.2.27. Збільшення числа відбиттів від матеріалу із складною активною поверхнею
Можливе виконання поглинального матеріалу багатошаровим; перший прошарок має Wпог.ш.1Wпов, а в наступних прошарках концентрація поглинальних вкраплень поступово збільшується, тобто зростає їх µ і σ, а отже, і коефіцієнт поглинання „k”. Цим забезпечується повільність зростання поглинальних властивостей по товщині матеріалу і мінімум інтенсивності відбитої хвилі (рис. 2.29). Поглинальні матеріали, виготовлені за цим способом, є широкосмуговими.
Рис. 2.28. Багатошарова структура поглинального матеріалу.
Ще один метод створення радіопоглинальних матеріалів – це використання принципу чвертьхвильового узгодження. Поглинальний екран із чвертьхвильовим покриттям − це сітчастий або суцільний металевий екран, на який наклеюють діелектричне поглинальне покриття, завтовшеи в 1/4 довжини хвилі ЕМП (рис. 2.30).
Під час опромінення такого екрана ЕМП чвертьхвильовим покриттям радіохвиля частково відіб’ється від межі поділу середовищ „повітря – поглинач” (ЕМЕвід.1), частково пройде усередину поглинача і в деякій ступені поглинеться в ньому (ЕМЕпог.1), відіб’ється від металевої основи (ЕМЕвід.2), знову частково поглинеться (ЕМЕпог.2), досягне межі поділу середовищ „поглинач – повітря”, частково відіб’ється в напрямку поглинача (ЕМЕвід.3) і частково вийде в повітря (ЕМЕвід.4). Оскільки товщина поглинального покриття дорівнює /4, то різниця ходу хвилі, відбитої від межі поділу середовищ «повітря – поглинач» (ЕМЕвід.1), і хвилі, яка була відбита від металевої основи і потім вийшла із поглинача (ЕМЕвід.4), становитиме /2, а це означає, що ці хвилі інтерферують у протифазі. Відповідним добором коефіцієнта відбиття ЕМЕ від межі поділу середовищ «повітря – поглинач» і коефіцієнта поглинання поглинача домагаються рівності інтенсивностей електромагнітних хвиль, що інтерферують. Інтенсивність результуючої відбитої хвилі (ЕМЕвід.) буде близька до нуля.
Рис. 2.29. Будова поглинаючого екрану на основі чвертьхвильового узгодження
Основні характеристики деяких радіопоглинальних матеріалів наведено в табл.. 2.32
Таблиця 2.32
Основні характеристики радіопоглинальних матеріалів
|
Найменування матеріалів |
Марка |
Діапазон хвиль, см |
Коефіцієнт відбиття за потужністю, % |
|
Гумові ковбики |
В2Ф-2 |
0,8-4 0,8-4 0,8-4 |
2 2 2 |
|
В2Ф-3 |
|||
|
ВКФ-1 |
|||
|
Магнітодіелектричні пластини |
ХВ-0,8 |
0,8 2,0 3,2 10,6 |
2 2 2 2 |
|
ХВ-2,0 |
|||
|
ХВ-3,2 |
|||
|
ХВ-10,6 |
|||
|
Поглинаюче покриття на основі поролона |
«Болото»; ВРПМ |
0,8 і більше 3,0 і більше |
1-2 1-2 |
|
Ферітові пластини |
СВЧ-0,68 |
15-200 |
3-4 |
Гумові килимки типу Б2Ф−2 та інші належать до матеріалів із складною поверхнею, зазвичай вкритою конусами, а матеріали типу «Болото» та ВРПН пористі.
Магнітодіелектричні пластини призначені для використання тільки з металевою основою, отже, вони призначені для роботи як чвертьхвильове покриття. Вони ефективно працюють на фіксованих довжинах хвиль із розкидом за частотою 10%.
Металокерамічний матеріал СВЧ−0,68 має високу термостійкість і розрахований на поглинання великих рівнів ГПЕ ЕМП.
Засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) варто використовувати у тих випадках, коли застосування інших способів запобігання впливу ЕМВ неможливе. Як ЗІЗ застосовують радіозахисний одяг та окуляри. У якості матеріалу для радіозахисного одягу застосовують спеціальну радіотехнічну тка нину, що побудована за принципом сітчастого екрана і яка є бавовняною тканиною з мікродротом. У структурі такої тканини тонкий мідний дріт скручено з бавовняними нитками, які захищають його від зовнішніх впливів і водночас є ізоляцією. Ослаблення ЕМП поля цією тканиною в діапазоні частот 600…10000 МГц становить від 40 до 20 дБ.
Із захисної бавовняної тканини з мікродротом виготовляють такі засоби індивідуального захисту, як радіозахисний капюшон (шолом), радіозахисний халат, радіозахисний комбінезон та. ін. На середніх частотах НВЧ діапазону такі індивідуальні засоби захисту забезпечують загальне ослаблення 25…30 дБ, на крайніх частотах НВЧ діапазону їхні захисні властивості знижуються.
При інтенсивному опроміненні обличчя ЕМП застосовуються радіозахисні окуляри, які використовуються окремо або вшиті в шолом костюма Це можуть бути сітчасті окуляри, які мають конструкцію напівмасок з мідною або латунної сітки, або ОРЗ-5, у яких застосовується спеціальне радіозахисне скло, яке вкрите двооксидом олова. Захисні властивості таких окулярів оцінюються на підставі даних про загальне послаблення застосованого скла, яке, як правило, знаходиться в межах 25-35 дБ.
До небезпечних випромінювань оптичного діапазону належать електромагнітні випромінювання інфрачервоного (ІЧ) та ультрафіолетового (УФ) діапазону, створювані різними джерелами, у тому числі і випромінювання оптичних квантових генераторів (ОКГ), лазерні випромінювання (ЛВ).
Основні характеристики ІЧ випромінювання. ІЧ випромінювання (теплове) виникає скрізь, де температура вище абсолютного нуля, і є функцією теплового стану джерела випромінювання. Нагріті тіла віддають своє тепло менш нагрітим трьома способами: теплопровідністю, тепловипромінюванням і конвекцією. Близько 60% тепла, що втрачається нагрітим тілом, приходиться саме на частку теплового випромінювання. Оскільки більшість виробничих процесів супроводжується виділенням тепла, джерелами якого є виробниче устаткування, матеріали, заготовки та. ін., то у результаті поглинання випромінюваної енергії підвищується температура тіла людини, конструкцій приміщень, устаткування, що великою мірою впливає на метеорологічні параметри повітря робочих зон у виробничих приміщеннях.
Джерела ІЧ випромінювання поділяють на природні (природна радіація сонця, неба) та штучні – будь-які поверхні технологічного обладнання, конструкцій будівлі, матеріалів, температура яких вища порівняно з поверхнями, що опромінюються. Для людини це поверхні з t° > 36…37°С.
За фізичною природою ІЧ випромінювання становить потік матеріальних часток, яким властиві і квантові, і хвильові властивості. ІЧ випромінювання охоплює область спектра з довжиною хвилі 0,76...540 мкм. Енергія квантів лежить у межах 0,0125... 1,25 еВ.
За законом Стефана−Больцмана інтегральна густина потоку випромінювання (Вт/м2) абсолютно чорного тіла пропорційна четвертому степеню його абсо лютної температури
qч=С0(Т/100), (2.99)
де С0 = 5,67 Вт/м2 (константа Стефана−Больцмана) ;
Т – абсолютна температура, К.
Густину потоку випромінювання будь-якого матеріалу описують рівнянням:
qм = ЕС0(Т/100), (2.100)
де Е – ступінь чорності матеріалу (табл. 2.33)
Таблиця 2.33
Ступінь чорності матеріалів
|
Матеріал |
t°C |
Е |
|
Алюміній |
225-575 |
0.039-0.057 |
|
Сталь луджена |
25 |
0.043-0.064 |
|
Азбестовий картон |
24 |
0.96 |
|
Цегла червона |
20 |
0.93 |
Випромінювальною здатністю чи спектральною густиною енергетичної світимості тіла називають величину Ew, яка чисельно дорівнює поверхневій щільності потужності теплового випромінювання тіла в інтервалі частот одиничної ширини (спектральна характеристика теплового випромінювання)
Випромінювальною здатністю тіла в напрямку нормалі є
qн = Со(Т/100)4. (2.101)
Густина потоку випромінювання qr на відстані r від теплового джерела обернено пропорційна квадрату відстані
qr = q1 /r2 = (0,91. S . (Т/100)4 – (T2/100)4)/r2, (2.102)
де q1 – густина потоку випромінювання на відстані одиниці довжини від випромінювача;
S – площа випромінюваної поверхні;
T1 (К0) – температура випромінювальної поверхні;
Т2 (К0) – температура сприймальної поверхні.
На практиці випромінювання є інтегральним, тому що тіла випромінюють одночасно різні довжини хвиль. Однак максимум випромінювання завжди відповідає хвилям визначеної довжини. Мірою збільшення температури тіла довжина хвилі зменшується. Між температурою T і довжиною хвилі виконується співвідношення Віна:
= b , (2.103)
де b = 0,002898 мград.
Спектр теплового випромінювання твердих і рідких тіл суцільний і характеризується діапазоном довжин хвиль випромінювання та довжиною хвилі , що відповідає максимуму інтенсивності випромінювання. Спектр випромінювання у газів, що містять не менш як три aтоми у молекулі (вуглекислий газ, водяна пара та ін.), має смугастий характер.
Біологічна дія ІЧ випромінювання на людину. ІЧ випромінювання має на організм в основному тепловий вплив. Ефект дії ІЧ випромінюван ня залежить від довжини хвилі, що зумовлює глибину його проникнення. У зв'язку з цим діапазон ІЧ випромінювань розбито на три ділянки А (λ = 0.76…1,4 мкм), В (λ = 1,4…3,0 мкм) i С (λ > 3 мкм). Перша ділянка (А) має велику проникність через шкіру і позначається як короткохвильова. Ділянки В та С належать до довгохвильових. Довгохвильові ІЧ випромінювання поглинаються в епідермісі шкіри, а короткохвильові – в шарах дерми і підшкірній жировій клітковині. Дія ІЧ випромінювань під час поглинання їx у різних шарах шкіри зводиться в основному до її нагрівання. Водночас активізується обмін речовин, збільшується вміст натрію та фосфору у крові, зменшується число лейкоцитів. ІЧ випромінювання впливає також на функціональний стан центральної нервової системи, призводить до змін у серцево-судинній системі, прискорюється серцебиття і дихання, підвищується температура тіла, посилюється потовиділення. ІЧ випромінювання мають негативну дію на слизову оболонку очей, кришталик і можуть приве сти до патологічних змін в органах зору: помутніння рогівки та кришталика, кон'юнктивіту, опіку сітківки. Найтяжчі ураження зумовлюють короткохвильові ІЧ випромінювання. У разі інтенсивного впливу цих випромінювань на непокриту голову може статися так званий сонячний удар, головний біль, запаморочення, частішання пульсу і дихання, непритомність, порушення координації рухів, ураження мозкових тканин аж до менінгіту й енцефаліту.
У разі тривалого перебуванні в зоні ІЧ випромінювань відбувається порушення теплового балансу в організмі людини. Порушується робота тер-морегулювального апарату, активізується діяльність серцево-судинної i дихальної систем, посилюється потовиділення, відбувається втрата дуже потрібних для організму людини солей. Втрата організмом солей позбавляє кров здатності втримувати воду, що призводить до швидкого виділення з організму випитої рідини. Порушення теплового балансу викликає захворювання, що називається гіпотермією. Температура тіла людини в цьому разі може досягати 40° і супроводжуватися запамороченнями, підвищенням частоти пульсу і дихання, втратою свідомості, зміною зорового відчуття. За систематичних перегрівань підвищується сприйнятливість до застуд, спостерігається зниження уваги, підвищується стомлюваність, значно знижується продуктивність праці.
Нормування ІЧ випромінювань. Інтенсивність ІЧ випромінювання необхідно вимірювати на робочих місцях чи у робочій зоні поблизу джерела випромінювання. Нормування ІЧ випромінювань здійснюють згідно із санітарними нормами ДСН 3.3.6.042−99, ГОСТ 12.4.123−83. Припустиму тривалість дії ІЧ випромінювання на людину наведено у табл. 2.34.
Таблиця. 2.34.
Припустима тривалість дії на людину ІЧ випромінювання
|
ІЧ випромінювання, Вт/м2 |
Тривалість дії, с |
|
280 − 560 (слабке) |
Довготривала |
|
560 − 1050 (помірне) |
180 – 300 |
|
1050 − 1600 (середнє) |
40 – 60 |
|
Більше 3500 (дуже сильне) |
2 – 5 |
Теплове випромінювання з густиною потоку випромінювання 560…1050Вт/м2 є тією граничною межею, яку ще може переносити людина. Згідно з діючими санітарними нормами допустима щільність потоку ІЧ випромінювань не повинна перевищувати 350 Вт/м2. Інтенсивність теплового опромінення працівників від нагрітих поверхонь технологічно го устаткування, освітлювальних приладів та інсоляція від засклених огороджень не повинна перевищувати: 35 Вт/м2 – за опромінення 50 і більше % поверхні тіла; 70 Вт/м2 – при величині поверхні тіла, що опромінюється, від 25 до 50%; 100 Вт/м2 – за опромінення не більш як 25% поверхні тіла працівника.
За наявності джерел з інтенсивністю 35 Вт/м2 і більше температура повітря на постійних робочих місцях не повинна перевищувати верхніх меж оптимальних значень для теплого періоду року, на непостійних робочих місцях – верхніх меж допустимих значень для постійних робочих місць.
За наявності відкритих джерел випромінювання (нагрітий метал, скло, відкрите полум’я) допускається інтенсивність опромінення до 140 Вт/м2, величина опромінюваної площі не повинна перевищувати 25% поверхні тіла працівника з обов'язковим використанням індивідуальних засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).
Для вимірювання густини потоку випромінювання на робочому місці застосовують актинометр. Для визначення спектральної інтенсивності ІЧ випромінювань застосовують спектрометри (IЧC-10).
Захист від ІЧ випромінювань. Основні способи захисту від ІЧ випромінювань: захист часом, захист відстанню, усунення джерела тепловиділень, теплоізоляція, екранування і охолодження гарячих поверхонь, використання індивідуальних засобів захисту.
Перші три способи очевидні і випливають з раніше наведених залежностей та табличної залежності q = f(t) (див. табл. 2.34) Інші способи розглянемо більш докладніше.
Теплоізоляція та екранування − найефективніші та найбільш економічні захо ди щодо зменшення рівнів ІЧ випромінювання, запобігання опікам, скорочення витрат палива. 3гiдно з діючими СН температура нагрітих поверхонь устаткування та огороджень не повинна перевищувати 45°С.
Для зниження температур робочих поверхонь конструкцій та устаткування застосовують внутрішню теплоізоляцію – футеровку.
Залежно від принципу дії теплозахисні засоби поділяють на:
тепловідбивні – металеві листи (сталь, алюміній, цинк, поліровані або вкриті білою фарбою та. ін.), які можуть бути одинарні або подвійні; загартоване скло з плівковим покриттям; металізовані тканини; склотканини; плівковий матеріал та ін.;
теплопоглинаючі – сталеві та алюмінієві листи або коробки з теплоізоляцією з азбестового картону, шамотної цегли, повсті, вермикулітових плит та інших теплоізоляторів; загартоване силікатне органічне скло; сталева сітка (одинарна або подвійна із загартованим силікатним склом); та ін.;
тепловідвідні – екрани водоохолоджувальні (з металевого листа або коробів з проточною водою), водяні завіси тощо;
комбіновані.
Залежності від особливостей технологічних процесів застосовують прозорі та напівпрозорі екрани.
Вибір теплозахисних засобів обумовлюється інтенсивністю та спектральним складом випромінювання, а також умовами технологічного процесу.
Теплозахисні екрани повинні забезпечувати нормовані величини опромінення працівників; бути зручними в експлуатації; не ускладнювати огляд, чищення та змащування агрегатів; гарантувати безпечну роботу з ним; бути міцними та надійними; зручними щодо виготовлення та мон тажу; мати достатньо тривалий термін експлуатації; у процесі експлуа тації зберігати свої теплозахисні якості.
Для зниження інтенсивності випромінювань від зовнішніх поверхонь застосовують водяне охолодження. Вада методу – небезпека вибуху паротворення в разі контакту води з рідкими металами та матеріалами, нагрітими до дуже високих температур.
Для теплових екранів визначають такі параметри: кратність послаблення (m), кратність зниження температури (μ), коефіцієнт пропускання теплового потоку (τ), коефіцієнт ефективності екрана () (рис.2.30)
Рис. 2.30. Визначення параметрів теплових екранів:
Е – екран; 1, 2 – рівнобіжні площини
Кратність ослаблення теплового потоку відбиваним екраном визначають за формулою:
m = q12 /q e2, (2.104)
де: q12 – густина теплового потоку між рівнобіжними площинами 1,2;
qe2 – густина теплового потоку між екраном і площиною 2.
Кратність зниження температури випромінюючої поверхні
. (2.105)
Коефіцієнт пропускання теплового потоку:
= 1/m. (2.106)
Коефіцієнт ефективності екрана:
= 1– = (m – 1)/m. (2.107)
Ефективність деяких теплових екранів наведено у табл. 2.35.
Таблиця 2.35.
Ефективність деяких теплових екранів
|
Тип екрана |
Граничне теплове навантаження, Е, кВт/м2 |
Ефективність екрана |
|
Футеровані екрани: матеріал футеровки – цегла матеріал футерівки – азбест |
10,5 |
0,3 0,6 |
|
Теплоізоляційні екрани: сітки чіпки (ланцюги) силікатне i кварцове скло водяна плівка Тепловідвідні екрани |
1.05 4.9 0.7-1.4 1.7 14,0 |
0.67−0.7 0,7 0,9 0,9 |
У paзі неможливості забезпечити технічними засобами допустимі гігієнічні нормативи опромінення на робочих місцях використовують засоби індивідуального захисту (ЗІЗ) – спецодяг, спецвзуття, ЗІЗ для захисту голови, очей, обличчя, рук.
Залежно від призначення передбачають такі ЗІЗ:
Спецодяг повинен мати захисні властивості, які унеможливлюють нагрівання його внутрішніх поверхонь на будь-якій ділянці до температури 313 К (40°С) відповідно до ГОСТ 12.4.176-89 та ГОСТ 12.4.016−87.
У виробничих приміщеннях, в яких на робочих місцях неможливо забезпечити регламентовані інтенсивності теплового опромінення працюючих через технологічні вимоги, технічну недосяжність або економічно обґрунтовану недоцільність, можна використовувати обдування, повітряне душування, водопровітряне душування та. ін.
У paзі теплового опромінення від 140 до 350 Вт/м2 необхідно на постійних робочих місцях збільшувати швидкість руху повітря на 0,2 м/с щодо нормованої величини; у paзі теплового опромінення, що перевищує 350 Вт/м2, доцільно застосовувати повітряне душування робочих місць (ДНАОП 0.03-1.23−82), охолодження стелі, підлоги, вживати підсолену воду (водний розчин 0,5% NaCl), застосовувати раціональний питний режим, гідропроцедури.
Основні характеристики УФ випромінювань. Частотний спектр ультрафіолетового (УФ) електромагнітного випромінювання розташований між інфрачервоним та іонізуючим (рентгенівським) випромінюваннями. Довжина хвилі УФ випромінювання лежить у межах 400…10 нм, а енергія кванта − 3,56…123 еВ. За способом генерації УФ випромінювання належать до теплових джерел, оскільки будь-яке тіло починає генерувати УФ випромінювання за температури вище 1900°С, а за дією на речовини – УФ випромінювання ближче до дії проникної радіації, хоча водночас існує також і тепловий ефект. Безумовно, по відношенню до іонізуючої радіації, УФ випромінювання викликає іонізацію меншою мірою. Поза тим енергії кванта УФ випромінювання вже достатньо для порушення зв’язків деяких атомів. Так, енергія хімічних зв’язків, які утримують атоми в молекулах більшості хімічних сполук, що входять до складу організму людини, зазвичай не перевищує 4 еВ. Таким чином, фотони УФ випромінювання з енергією 12…15 еВ здатні викликати іонізацію, наприклад, води, атомів водню, азоту, вуглецю. Виходячи з того, що вода і перелічені атоми є основою живої тканини, УФ випромінювання з енергією кванта 12 еВ можна розглядати як нижню межу для високоорганізованих біологічних систем.
Інтенсивність УФ випромінювання і його спектральний склад на робочому місці передусім залежить від температури джерела випромінювання, а також від наявності газів (озону), пилу і відстані від робочого місця до джерела випромінюван ня. Пил, газ, дим інтенсивно поглинають УФ випромінювання і змінюють його спектральний склад. Так, повітря практично непрозоре для УФ випромінювання з довжиною хвилі < 185 нм через його поглинання киснем. У зв'язку з тим, що УФ випромінювання інтенсивно розсіюється і поглинається в запиленому середовищі й у газах, розрахувати рівні УФ випромінювання на визначеній відстані від його джерела дуже складно. Зазвичай у виробничих умовах використовують лише експериментальне вимірювання рівнів УФ випромінювання.
УФ випромінювання наявне під час роботи електровакуумних пристроїв, ртутних випрямлячів, експлуатації ОКГ, під час обслуговування ртутно-кварцових ламп, під час зварювальних робіт та. ін.
Наявність у повітрі робочої зони УФ випромінювання викликає зміни у складі виробничої атмосфери. Утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню, відбувається іонізація повітря. Хімічна й іонізуюча дія УФ випромінювання зумовлює також утворення в атмосфері виробничих приміщень ядер конденсації, що призводить до виникнення туманів, які розсіюють світло та знижують рівень освітленості робочих місць.
Біологічна дія УФ випромінювання. УФ випромінювання має низьку проникну здатність і впливає безпосередньо тільки на верхні шари біологічної тканини. Серед біомолекул, здатних поглинати УФ випромінювання, найбільше значення мають білки і нуклеїнові кислоти. Важливу роль у поглинанні відіграють піримідинові кільця нуклеїнових кислот і ароматичні амінокислоти білків тирозин і триптофан (максимум спектра поглинання нуклеїнових кислот становить 265 нм, тирозину – 275 нм, триптофану – 280 нм). У нуклеїнових кислотах під дією УФ випромінювання утворюються атипічні молекулярні зв’язки, що порушують кодувальні властивості ДНК і викликають мутації.
Дія УФ випромінювання на шкіру людини викликає появу дерматитів, екзем, набряків та. ін. Ступінь ураження шкіри УФ випромінюванням залежить від кількості поглиненої енергії. Для появи ледь помітного почервоніння шкіри достатній потік енергії 30 Дж/см2 (в окремих випадках 8 Дж/см2). Для характеристики біологічної дії УФ випромінювання на шкіру використовують таке поняття, як мінімальна еритемна доза (МЕД) – найменша енергетична доза опромінення, яка через 8 годин після опромінення призводить до почервоніння шкіряного покриву (еритеми), що зникає в наступну добу. Максимальний еритемний ефект припадає на УФ випромінювання з довжиною хвилі 260 нм. За довжини хвилі < 290 нм УФ випромінювання майже цілком поглинається верхніми шарами шкіри. Глибших тканин досягає лише 10% енергії УФ випромінювання з довжиною хвилі 290−320 нм і до 50% за = 320−380 нм. Таке, що триває роками, УФ опромінення прискорює старіння шкіри та збільшує імовірність розвитку раку шкіри.
Біологічна дія повторних УФ опромінень відрізняється від ефектів однократної експозиції, тобто має кумулятивний характер. Вплив УФ випромінювання на організм людини може проявлятися і як доброчинне (тонізуюче, засмагне, вітамінізуюче, антирахітне), і як шкідливе (еритемне, канцерогенне) залежно від спектра і дози випромінювання.
Внаслідок обмеженої проникної здатності УФ випромінювання первинні ефекти опромінення індукуються передусім у шкірних покривах і органах зору. Саме органи зору через свої фокусуючі властивості, особливо піддаються впливу шкідливої дії УФ випромінювання.
Спеціальними дослідженнями встановлено, що рогівка ока найчуттєвіша до УФ випромінювання з довжиною хвилі 270 і 280 нм. УФ випромінювання з довжинами хвиль, що перевищують 290 нм, досягає кришталика ока і може взаємодіяти з його тканинами. Найбільший вплив на кришталик створює УФ випромінювання в діапазоні довжин хвиль 295…320 нм. Треба враховувати і той факт, що не тільки потужний однократний вплив УФ випромінювання, а також і його тривала низькоінтенсивна дія можуть індукувати зміни прозорості кришталика. УФ − складник сонячного випромінювання, також може бути причиною розвитку катаракти кришталика. Один з видів катаракти − так звана ядерна катаракта, найімовірніше ініціюється фотохімічним впливом УФ випромінювання на амінокислоту триптофан, що призводить до утворення характерного коричневого пігменту і розвитку помутніння кришталика. Цей ефект інтенсивніше виявляється за впливу УФ випромінювання з довжиною хвилі 300 нм, але тільки лише у разі перевищення граничного дозового рівня.
Треба зауважити, що мінімальна величина енергії, що викликає відповідну реакцію в кришталику, удвічі - втричі вище, ніж відповідна величина для рогівки ока. Тобто опік рогової оболонки відбувається раніше, ніж виникне ураження кришталика.
За УФ опромінення довжиною хвилі 280…303 нм існує найбільша ймовірність утворення ракових пухлин. УФ випромінювання також впливає на центральну нервову систему людини, в результаті з’являються такі симптоми, як головний біль, підвищення температури, стомленість, нервові порушення.
Враховуючи той факт, що разом з негативною дією УФ випромінювання має і доброчинну дію, а саме – антибактерицидну, терапевтичну та тонізуючу, згідно з вимогами СН у виробничих приміщеннях, де існує недостатній рівень УФ випромінювання, наприклад, у разі використання тільки штучного освітлення, необхідно застосовувати разом із загальним освітленням також i додаткове ультрафіолетове освітлення спеціальними еритемними лампами. Величина еритемного опромінення визначається поверхневою густиною еритемного потоку в мер/м, для якого припустиме значення відповідно до вимог СН дорівнює 7,5 мер/м2. Для лікувального опромінення УФ випромінюванням використовують також і спеціальні світлолікувальні кабінети - фотарії.
Нормування УФ випромінювання. Нормування УФ випромінювання у виробничих приміщеннях здійснюють згідно з санітарними нормами СН 4557−88.
Враховуючи той факт, що розповсюдження в повітрі УФ випромінювання в діапазоні довжин хвиль від 10 до 200 нм неможливе, за рахунок значного поглинання його киснем, нормування УФ випромінювання здійснюють у трьох характерних ділянках А, В, та С (діапазон 200…400 нм):
- УФ-А (довгохвильове), з довжиною хвилі від 400 до 315 нм;
- УФ-В (середньохвильове), з довжиною хвилі від 315 до 280 нм;
- УФ-С (короткохвильове), з довжиною хвилі від 280 до 200 нм.
Допустимі значення рівнів ультрафіолетового випромінювання у цих діапазонах наведено в табл. 2.36.
Таблиця 2.36.
Допустимі значення для УФ випромінювання
|
Діпазон ультрафіолетового випромінювання, нм |
Допустимі значення густини УФ випромінювання, Вт/м2 |
|
200-280 (УФ-С) |
0,001 |
|
280-315 (УФ-В) |
0,01 |
|
315-400 (УФ-А) |
10,0 |
Захист від УФ випромінювань досягають такими методами:
Визначаючи захисну відстань від джерел УФ випромінювання, використовують дані безпосередніх вимірів у конкретних виробничих умовах. Найраціональніший метод захи сту − екранування джерел випромінювання за допомогою різноманітних матеріалів і світлофільтрів. Екрани виконують у вигляді щитів, ширм, кабін. Повний захист від УФ випромінювання всіх ділянок спектра забезпечує флінтглас (скло, яке вміщує оксид свинцю).
Як ЗІЗ використовують: спецодяг (куртки, брюки, рукави чки, фартухи), виготовлені зі спеціальних тканин, що не пропускають УФ випромінювання (лляні, бавовняні, поплін); захисні окуляри та щитки із світлофільтрами. Для захисту рук застосовують мазі із вмістом спеціальних речовин, що слугують світлофільтрами (салол, саліцилово-метиловий ефір та. ін.).
Основні характеристики лазерного випромінювання (ЛВ). У сучасному виробництві лазерна техніка має дуже широке застосування. Зараз налічують більш як 200 галузей застосування оптичних квантових генераторів (ОКГ). Їх використовують у системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, в електронній та обчислювальній техніці, для забезпечення термоядерних процесів, біології, медицині, у металообробці, металургії, під час обробки твердих і надтвердих матеріалів, під час зварювальних робіт, будівництві та ін. Мала кутова розбіжність ЛВ дає змогу здійснити його фокусування на площах дуже малих розмірів (порівняних з довжиною хвилі) і отримувати щільність потужності світлового потоку, достатню для інтенсивного розігрівання і випаровування матеріалів (густина потужності випромінювання досягає 10− 1014 Вт/см2). Висока локальність нагрівання уможливлює використання лазерів для збирання мікросхем (зварювання металевих виводів і напівпровідникових матеріалів тощо). У мікроелектронній промисловості за допомогою лазерного променя здійснюють проплав багатошарових матеріалів, приєднання резисторів, конденсаторів, виготовлення друкованих схем та ін. Широко використову ють також ОКГ для отримання мікроотворів у надтвердих матеріалах.
Розширене застосування лазерних установок у найрізноанітніших галузях діяльності людини сприяє залученню великої кількості працівників для їх обслуговування. Поряд з унікальними властивостями ОКГ (спрямованість і величезна густина потоку енергії в промені) та перевагами перед іншим устаткуванням лазерні установки створюють певну небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу.
Принцип дії лазерного випромінювання заснований на використанні генерованого електромагнітного випромінювання, отримуваного від робочої речовини в результаті збудження її атомів енергією зовнішнього джерела.
Основні властивості лазерного випромінювання:
У залежності від характеру робочої речовини розрізняють такі типи ОКГ: твердотільні (робоча речовина – рубін, скло з неодимом та ін); напівпровідникові (ZnO, CaSe, Те, Pb i т. ін.); рідинні (з рідко земельними активато рами та ін.); газові (He-Ne, Ar, Xe, C02 та ін.).
За режимом роботи лазери поділяються на лазери безперервної дії та імпульсні. Найбільш поширені лазери, які працюють у діапазоні довжин хвиль від 0,6 мм до 10 нм, – це субміліметровий, ІЧ, видимий та УФ діапазони згідно з класифікацією. Вже створено лазери з рентгенівським випромінюванням (10 нм…0,01 нм) і тривають роботи зі створення лазеpiв працівників у сфері гамма-випромінювань (0,01…0,0005 нм). Лазерне випромінювання в цих діапазонах, крім монохроматичності та когерентності, гострої спрямованості та високої густини потужності, матиме ще й високу проникну здатність, що робить їх ще небезпечнішими для обслуговуючого персоналу.
Лазерне випромінювання сконцентровано у вузько спрямованому промені і має велику густину потужності, яка може досягати дуже великих величин за рахунок сумарної енергії безлічі когерентних променів від окремих атомів, що приходять в обрану точку простору з однаковою фазою.
Густина потужності лазерного випромінювання на малій площині об’єкта визначається за формулою:
Ps = , (2.108)
де Р – вихідна потужність випромінювання лазера;
D – діаметр об’єкта оптичної системи;
– довжина хвилі;
f – фокусна відстань оптичної системи.
Наприклад: Р = 1 МВт, = 0,69 мкм, D/f = 1,2, тоді Ps = 3 • 1014 Вт/см2. Для порівняння: густина потужності випромінювання на поверхні Сонця 108 Вт/см2.
Лазерне випромінювання з високою густиною потужності супроводжується високою напруженістю електричного поля:
Eп =, (2.109)
де μ – магнітна проникність середовища (для повітря = 4Гн/м);
ε – діелектрична проникність середовища (для повітря ε0 = 8,85 Ф/м).
Значення напруженості електричного поля у вакуумі, якщо Р = 1 МВт, складає 2,74.106 В/м.
За рахунок великої густини потужності лазерне випромінювання може руйнувати і випаровувати матеріали. Водночас у ділянці падіння лазерного випромінювання на поверхні матеріалу створюється світловий тиск у сотні тисяч мегапаскалей (мільйони атмосфер), оскільки лазерний промінь – це потік фотонів, кожний з яких може мати енергію й імпульс сили. Температура в ділянці падіння лазерного випромінювання може сягати кількох мільйонів кельвінів. У разі фокусування лазерного променя в газі відбувається утворення високотемпературної плазми, що є джерелом довгохвильового рентгенівського випро мінювання (1 нм).
Під час проходження променя ОКГ через неоднорідне середовище, наприклад повітря, відбувається його розбіжність і блукання за рахунок ефекту відбиття. Розрізняють дзеркальне і дифузне відбиття лазерного променя. Для оцінки дифузного відбиття лазерного випромінювання потрбно враховувати геометричні розміри поверхні, що відбиває лазерний промінь (крапкова чи про тяжна).
Густину енергії для прямого лазерного випромінювання визначають за фор мулою:
Е=, (2.110)
де І0 – вихідна енергія ОКГ, Дж;
– кут розбіжності випромінювання;
R – відстань ОКГ до розрахункової точки, м;
– коефіцієнт ослаблення випромінювання ОКГ повітряним середовищем
(залежить від дальності видимості –V), = 3,9/V.
В умовах відбитого лазерного випромінювання густину енергії в заданій точці можна визначити за формулою:
E=, (2.111)
де Іп – енергія, що падає на відбивну поверхню, Дж;
К – коефіцієнт відбиття поверхні;
– кут між нормаллю до поверхні і напрямком візування;
K1 – коефіцієнт, що враховує розміри плями, наприклад, якщо R > 30 r (r –радіус плями), то K = 1 (точкове джерело).
Біологічна дія лазерного випромінювання (ЛВ). Під біологічною дією ЛВ розуміють сукупність структурних, функціональних і біохімічних змін, що виникають у живому організмі під впливом даного випромінювання. ЛВ впливає на шкіру, внутрішні органи та особливо небезпечне для органів зору. Результат впливу ЛВ визначають і фізіологічними властивостями окремих тканин (відбивною і поглинальною здатністю, тепломісткістю, акустичними та механічними властивостями), і характеристиками ЛВ (енергія в імпульсі, щільність потужності, довжина хвилі, тривалість дії, площа опромінювання).
У разі дії лазерного випромінювання на біологічні об’єкти розрізняють термічний та ударний ефекти.
Термічний (тепловий) ефект. Цей ефект схожий з тепловим опіком – відбувається омертвіння тканин. Для термічного ураження ЛВ характерні різкі межі уражених ділянок і можливість концентрації енергії ЛВ у глибоких шарах тканини. На характер ушкодження сильно впливає ступінь пігментації тканини, її мікроструктура i щільність. Максимальному ураженню піддаються тканини, що мають безбарвну речовину – меланин (пігмент шкіри), який має максимальне поглинання за довжини хвилі mах = 0,5…0,55 мкм, тобто в діапазоні випромінювань найбільш розповсюджених ОКГ. Специфікою печінки та селезінки є те, що вони мають максимальне поглинання за = 0,48 та 0,51мкм – це характерні частоти аргонових ОКГ (синьо-зелене забарвлення). Для ОКГ із = 0,48…10,6 мкм гранична щільність лазерної енергії для біологічної тканини дорівнює 50 Дж/см2.
Залежність ступеня термічного ура ження біологічної тканини від потужності випромінювання лазерів близька до лінійної.
Прояви теплової дії ЛВ: від опікових міхурів і випаровування поверхневих шарів тканини до ураження внутрішніх органів. Ступінь ураження поверхні тіла і передусім органів зору залежить від того, сфокусоване чи несфокусоване лазерне випромінювання. Для внутрішніх органів фокусування ЛВ має менше значення.
Зазвичай тепловий ефект ЛВ характерний для випадку використання ОКГ з безперервним режимом роботи.
Ударний ефект. Причиною багатьох видів ураження ЛВ є ударні хвилі. Різке підвищення тиску призводить до виникнення ударної хвилі, яка поширюється з надзвуковою швидкістю і може викликати руйнування внутрішніх органів без будь-яких зовнішніх проявів. Взаємодія ЛВ з біологічною тканиною призводить до появи не тільки ударної хвилі, а й ультразвукових хвиль, що можуть викликати кавітаційні процеси та руйнування тканин. Ударний ефект характерний для імпульсного режиму роботи ОКГ.
Вплив ЛВ невеликої інтенсивності призводить до різних функціональних зрушень у серцево-судинній системі, ендокринних залозах, центральній нервовій системі. З’являються симптоми підвищеної стомлюваності, великі стрибки артеріального тиску, головні болі та ін.
За локальної дії найбільшу небезпеку ЛВ становить для органів зору. ЛВ з < 0,4 мкм і > 1,4 мкм найбільше впливає на рогівку очей і шкіру, а з = 0,4 – 1,4 мкм – на сітківку ока. Це зумовлено тим, що кришталик ока діє як додаткова фокусувальна лінза, що підвищує концентрацію енергії на сітківці ока. Все це у 5 – 10 разів знижує максимально допустимий рівень опромінювання зіниці ока.
Нормування лазерного випромінювання. Нормування лазерного випро мінювання здійснюють згідно із санітарними нормами і правилами СНиП 5804−91 і ГОСТ 12.01.040−83 „ССБТ. Лазерная безопасность. Общие положения”. За нормативами для проектування лазерної техніки має бути діючим принцип відсутності впливу на людину прямого, дзеркально та дифузно відбитого випромінювань.
Для визначення класу небезпеки лазерного випромінювання необхідно враховувати спектральний діапазон роботи лазера: I – 180нм < < 380 нм, II – 380 нм < < 1400 нм, III – 1400 нм < < 105нм.
Нормованими параметрами ЛВ з погляду небезпеки є енергія W (Дж) і потужність Р (Вт) випромінювання, що пройшли обмежувальну апертуру діаметрами da = 1,1 мм (у спектральних діапазонах I і II) та da = 7 мм (у діапазоні III); енергетична експозиція Н і інтенсивність опромінення Е, усереднені за обмежувальною апертурою:
Н = W/Sa; E = P/Sa , (2.112)
де Sa – площа обмежувальної апертури.
Згідно з нормативами лазерне устаткування за ступенем небезпеки поділяють на 4 класи:
Згідно з СНіП 5804−91 регламентуються гранично допустимі рівні (ГДР) ЛВ залежно від режиму роботи лазера, його спектрального діапазону, тривалості впливу, однократної чи багатократної дії ЛВ. Гранично допустимі рівні випромінювання нормують окремо для шкіри, сітківки та рогівки ока. Наприклад, відповідно до санітарних норм, під час роботи з ОКГ ГДР випромінювання для очей за однократної дії ЛВ є енергія W (Дж), яка нормується залежно від довжини хвилі і тривалості впливу ЛВ (таблиця 2.37– випадок колімірованого (прямого) ЛВ). Гранично допустимі рівні лазерного випромінювання у діапазоні 1400 < 105 нм наведено в табл. 2.38для випадку прямого чи розсіяного ЛВ.
Таблиця 2.37.
Допустимі рівні у разі однократного впливу на очі колімірованого (прямого) лазерного випромінювання
|
Довжина хвилі , нм |
Тривалість впливу t, с |
WГДР, Дж |
|
380600 |
t2.310-11 |
|
|
2.310-11t510-5 |
810-8 |
|
|
510-5t1 |
||
|
600750 |
t6.510-11 |
|
|
6.510-11t510-5 |
1.610-7 |
|
|
510-5t1 |
||
|
7501000 |
t2.510-10 |
|
|
2.510-10t510-5 |
410-7 |
|
|
510-5t1 |
||
|
10001400 |
t10-9 |
|
|
10-9t510-5 |
10-6 |
|
|
510-5t1 |
Примітки: 1. Тривалість впливу менш як 1 с.
2. Діаметр обмежувальної апертури 7.10 -3 м.
Таблиця 2.38.
Допустимі рівні за однократного впливу на очі і шкіру прямого чи розсіяного лазерного випромінювання
|
Довжина хвилі , нм |
Тривалість |
HГДР, Джм-2; |
|
14001800 |
10-10t1 |
HГДР= |
|
1t102 |
EГДР= |
|
|
t>102 |
EГДР=5102 |
|
|
18002500 |
10-10t3 |
HГДР= |
|
3t102 |
EГДР= |
|
|
t>102 |
EГДР=5102 |
|
|
250105 |
10-10t10-1 |
HГДР= |
|
10-1t1 |
HГДР= |
|
|
1t102 |
EГДР= |
|
|
t>102 |
EГДР=5102 |
Примітка. Діаметр обмежувальної апертури 1,110-3 м.
Захист персоналу під час роботи з ОКГ. Експлуатація ОКГ супроводжується цілим комплексом шкідливих і небезпечних факторів. Крім дії лазерного променя (пря мого, дзеркально та дифузно відбитого), це:
Таким чином, експлуатація лазерів потребує впровадження цілого ком плексу різноманітних захисних заходів.
Діючі ОКГ потрібно розміщувати в окремих, спеціально виділених приміщеннях, які не повинні мати дзеркальних поверхонь. Поверхні приміщень повинні мати коефіцієнт відбивання не більш 0,4. Стіни, стеля і підлога повинні мати матову поверхню. У приміщенні повинна бути висока освітленість (КПО > 1,5%, Езаг > 150 лк). Приміщення необхідно облаштовувати загальнообмінною вентиляцією та місцевими всмоктувачами. Забороняється проводити орієнтацію променя на вікна та двері. Суворо обмежується доступ сторонніх осіб до ОКГ. Установлюються попереджувальні знаки та система сигналізації про роботу ОКГ. Застосовують різні типи екранів (металеві, пластмасові) для запобігання виходу променя в місця перебування персоналу. Вивішують відповідні знаки в місцях розташування безпечних і небезпечних зон (ГОСТ 12.4.026-76). Для запобігання ураженню органів зору застосовують ЗІЗ – спеціальні окуляри зі світлофільтрами.
У протилазерних окулярах використовують:
Світлофільтри повинні мати високу вибірковість положення і відбивання, а також велику термостійкість. Щодо цього найкращі показники мають багатошарові світлофільтри. Для них граничне значення пробою може досягати 1015 Вт/м2. Для кожної довжини хвилі ОКГ необхідно підбирати окуляри з відповідними характеристиками. Наприклад, окуляри типу СЗС-22 мають максимальну ефективність у діапазоні λ = 0,69…1,6 нм).
Поряд із захисними окулярами в лабораторіях з використанням ОКГ необхідно використовувати і захисний одяг для унеможливлення потрапляння лазерного випромінювання на відкриті ділянки шкіри. За густини потоку енергії 50 Дж/см2 у людини вже спостерігаються великі ушкодження відкритих ділянок шкіри. Для захисту шкіри застосовують фетровий одяг, шкіряні рукавички.
Для зменшення густини потоку відбитої енергії ЛВ необхідно підбирати відповідний колір фарбування стін робочого приміщення. Так, темносиня олійна фарба відбиває 16% випромінювання в разі використання ОКГ з довжиною хвилі 1,06 мкм і 12% – за використання ОКГ з довжиною хвилі 0,69 мкм. Темно-зелене фарбування стін у разі використання ОКГ з довжиною хвилі 0,69 мкм відбиває 15% випромінювання. Для створення екрануючих штор рекомендують використовувати чорні щільні тканини, які мають максимальне поглинання ЛВ у діапазоні довжин хвиль 1,06 – 0,69 мкм.
Радіоактивність і супутнє їй іонізуюче випромінювання (ІВ) можуть мати і природне, і штучне походження. Так, у біосфері Землі існує більш як 60 природних джерел іонізуючого випромінювання. Сучасна людина піддається впливу іонізуючих випромінювань в основному саме від джерел природного походження (космічного та земного). На частку земного припадає 5/6 природного опромінювання. Передусім це випромінювання від радіоактивних нуклідів, що потрапляють в організм з їжею, водою та повітрям. Радіоактивні нукліди, в тому числі і ізотопи, містяться у гірничих породах (калій-40, уран-238, торій-232 та ін.), які широко використовуються в будівництві та інших галузях господарства. Останні дослідження виявили, що чимала частка природного радіоактивного опромінювання припадає на газ радон, який утворюється під час розпаду урану та торію і може виділятися з породи, наприклад, граніту, а також під час розпилення води та спалюванні газу. В закритих приміщеннях концентрація радону може досягати кількох тисяч Бк/м3.
Додаткове опромінювання людини існує також і за рахунок викидів твердих часток, які вміщують радіоактивні сполуки, під час спалювання вугілля і мазуту, а також за рахунок використання штучних джерел іонізуючого опромінювання в медицині, наприклад, рентгенографії та радіотерапії. Так, під час рентгенографії зубів доза опромінювання черепа людини може досягати 60-130 мкЗв. У середньому рівень додаткової дози від медичних процедур досягає 0,4мЗв на рік, що становить 20% від фонового опромінювання. У промисловості та науці штучними джерелами IB є установки рентгеноструктурного аналізу, радіаційні дефектоскопи, товщиноміри, високовольтні електровакуумні прилади та ін.
Швидкий розвиток ядерної енергетики і широке використання джерел іонізуючих випромінювань у різних галузях науки, техніки і народного господарства створюють додаткову потенційну загрозу радіаційної небезпеки для людини і забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами. Як відомо, в Україні більш як 40% електроенергії виробляється на атомних електростанціях (АЕС), а всі компоненти ядерного паливного циклу створюють велику радіаційну проблему (добування та збагачення урану, його транспортування, спалювання уранового палива та зберігання відходів). Наслідки аварій на таких об’єктах можуть бути катастрофічними і для окремого регіону чи країни, і для всієї біосфери Землі. Прикладом такої катастрофи є аварія на Чорнобильській АЕС 1986 року. Таким чином, питання захисту від іонізуючих випромінювань (чи радіаційна безпека) перетворюються у наш час на одну з найважливіших проблем.
Іонізуюче випромінювання (ІВ) – це випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення в останньому електричних зарядів різних знаків, тобто до іонізації цього середовища. Основними характеристиками для джерел IB є: радіоактивність, час напіврозпаду та енергія випромінювання. Для оцінки дії IB використовують такі поняття, як глибина проникнення, іонізуюча здатність, доза опромінення (поглинена, еквівалентна, експозиційна), потужність дози опромінення та ін.
Радіоактивність (А) – це самовільне перетворення (розпад) атомних ядер деяких хімічних елементів (урану, торію, радію та ін.), що призво дить до зміни їхнього атомного номера та масового числа. Такі елементи називаються радіоактивними. Радіоактивні речовини мають строго визначений період напіврозпаду, тобто той час,упродовж якого розпадається половина всіх атомів даної радіоактивної речовини. Радіоактивний розпад не можна зупинити чи прискорити.
Число ядер даного елемента, яке розпадається за одиницю часу (А), пропорційне повному числу ядер N, тобто
А = – dN/dt =, (2.113)
де – постійна радіоактивного розпаду, яка характеризує вірогідність розпаду на одне ядро за одиницю часу. Що більша, то більша швидкість розпаду.
Цей процес також можна описати формулою:
N = N0 (-), (2.114)
де Nt i N0 – число радіоактивних ядер у початковий момент і через період часу t відповідно.
Швидкість розпаду (А) характеризує активність радіонуклідів. У системі одиниць СІ за одиницю активності прийнято одне ядерне перетво рення за секунду. Ця одиниця отримала назву бекерель (Бк). Позасистемною одиницею вимірювання активності є Кюрі (Кі). Це активність радіонуклідів в джерелі, в якому відбувається 3,7 актів розпаду за одну секунду. Одиниця активності кюрі відповідає активності 1грама Ra.
Частки, що випускаються радіоактивним джерелом, утворюють потік, який вимірюється числом часток за одиницю часу. Потік, що припадає на одиницю поверхні (квадратний сантиметр), − це густина пото ку часток (часток/ (хв.см2), часток/(сек.см2)).
У дозиметрії застосовують питому активність Ап (Бк/кг), об’ємну Аv (Бк/м3) і поверхневу Аs (Бк/м2) активності джерел.
Постійна розпаду зв’язана з періодом напіврозпаду T, тобто періодом часу за який кількість активних ядер зменшується вдвічі, співвідношенням:
Т1/2 = 0,693/. (2.115)
Кожний ізотоп має свої значення Т1/2. Наприклад, для калію-40 Т1/2 = 1,28·109 років, цезію-137 T1/2 = 30 років, стронцію-90 Т1/2 = 28 років, йоду-131
Т1/2 = 8 діб.
У результаті перетворень радіоактивних речовин виникає іонізуюче випромінювання, яке умовно поділяють на корпускулярне, наприклад, -(альфа), -(бета) та n-(нейтронне) і електромагнітне, наприклад - (гамма) та R- (рентгенівське). Всі вони мають різні енергетичні параметри і здатність іонізувати середовище.
α-випромінювання – потік позитивно заряджених часток (ядер атомів гелію), що відтворюються під час розпаду ядер або під час ядерних реакцій. Вони мають велику іонізуючу дію, але малу проникну здатність.
-випромінювання – потік негативно заряджених часток (електронів) або позитивно заряджених часток (позитронів), що відтворюються під час розпаду ядер або нестабільних часток. Пробіг -часток у повітрі становить приблизно 3,8м/МєВ. Іонізуюча здатність -часток на два порядки нижче α- часток.
-випромінювання – це короткохвильове електромагнітне випромінювання (фотонне). Воно відтворюються під час змін енергетичного стану атомних ядер, а також під час ядерних перетворень.
Рентгенівське випромінювання також належить до електромагнітного випромінювання (фотонного), яке відтворюється під час змін енергетичного стану електронних оболонок атома, або під час гальмування електронів з великою кінетичною енергією в електростатичному полі ядер (гальмове випромінювання). Гамма та рентгенівські випромінювання мають невелику іонізуючу дію, але дуже велику проникну здатність.
Основні характеристики іонізуючих випромінювань наведено у табл. 2.39.
Іонізуючі випромінювання, проходячи через речовини, взаємодіють з їх атомами і молекулами. Така взаємодія призводить до порушення атомів і виривання окремих електронів з електронних оболонок нейтраль ного атома. У результаті атом, позбавлений одного чи кількох електро нів, перетворюється на позитивно заряджений іон, тобто відбувається іонізація
Таблиця 2.39.
Основні характеристики деяких іонізуючих випромінювань (ІВ)
|
Вид |
Фізична природа |
Швидкість розповсюдження, км/сек |
Енергія випромінювання, МеВ |
Глибина проникнення |
Іонізуюча здатність, пар іонів на 1 мм пробігу в повітрі |
|
|
Повітря |
Біологіча тканина |
|||||
|
Альфа (α) |
Ядра гелію Не+ |
20000 |
1,83−11,65 |
2,5−11 см |
30-130 Мкм |
1000–3000 |
|
Бета (β) |
Електрони, позитрони |
290000 |
0,0005−8 |
0,002−34 м |
0,003-41,3 мм |
30−50 |
|
Гамма (γ) |
Фотонне, ЕМВ (довжина хвилі 0,01−0,0005 нм) |
300000 |
0,01−10 |
4,8-0,02* |
4,99−0,02* |
2−4 |
|
Рентгенівське (R) |
Фотонне, ЕМВ (довжина хвилі 6-0,01 нм) |
300000 |
0,001−1 |
50− 0,028* |
52 – 0,03* |
1−2 |
* - коефіцієнт ослаблення енергії фотонів (масовий коефіцієнт передачі енергії ).
Електрони, що втратили в результаті багаторазових зіткнень свою енергію, залишаються вільними чи приєднуються до будь-якого ней трального атома, утворюючи негативно заряджені іони. Таким чином, енергія випромінювання під час проходження через речовину витрачається в основному на іонізацію середовища. Число пар іонів, що створюються IB у речовині на одиницю шляху пробігу, називають питомою іонізацією, а середню енергію, що витрачається іонізуючим випромінюванням на утворення однієї пари іонів, – середньою роботою іонізації.
Мірою просування у середовище заряджена частка втрачає свою енергію. Відстань, пройдену часткою від місця утворення до місця втрати нею надлишкової енергії, називають довжиною пробігу.
Розповсюдження випромінювання в речовинні може бути охарактеризовано поняттям «шар половинного ослаблення» – тобто товщина шару певної речовини, під час проходження через який інтенсивність випромінювання послаблюється вдвічі. Таким чином можна визначити необхідну кількість шарів половинного ослаблення n для зменшення інтенсивності випромінювання в К разів:
К = 2n; n = 3,322 lg К. (2.116)
Ступінь, глибина і форма променевих уражень, що розвиваються в тканинах біологічних об’єктів під час впливі на них IB передусім залежать від величини поглиненої енергії випромінювання. Для характеристики цього показника використовують поняття поглиненої дози (Dпогл), тобто енергії поглиненою одиницею маси речовини, що опромінюється:
Dпогл =dE/dm, (2.117)
де dE – середня енергія, передана IB речовині у елементарному об’ємі;
dm – елементарний об’єм маси речовини.
За одиницю поглиненої дози опромінення приймають джоуль на кілограм (Дж/кг) – Грей (Гр). Грей – поглинена доза випромінювання, а саме енергія в 1Дж будь-якого іонізуючого випромінювання, передана одному кілограму речовини, що опромінюється. У радіобіології і радіаційній гігієні широке застосування здобула позасистемна одиниця поглиненої дози – рад. Рад – це така поглинена доза, при якій кількість поглиненої енергії в 1 г будь-якої речовини становить 100 ерг незалежно від виду й енергії випромінювання, 1рад = 0,01 Гр.
Для характеристики дози ІВ за ефектом іонізації у повітрі використовують так звану експозиційну дозу (Dексп) рентгенівського (R-) і -випромінювань. Це кількісна характеристика рентгенівського (R-) і -випромінювань, заснована на їx іонізуючій дії і виражена сумарним електричним зарядом іонів одного знака, утворених в одиниці об’єму повітря в умовах електронної рівноваги:
Dексп = dQ/dm, (2.118)
де dQ – прирощення сумарного заряду усіх іонів одного знака, утворених в елементарному об’ємі повітря;
dm – маса елементарного об’єму повітря.
За одиницю експозиційної дози рентгенівського (R-) і гамма (-) випромінювань приймають кулон на кілограм (Кл/кг).
Кулон на кілограм – експозиційна доза рентгенівського (R-) або гамма (-) випромінювань, за якої сполучена з цим випромінюванням корпускулярна емісія на кілограм сухого атмосферного повітря утворює у повітрі іони, що несуть заряд у 1 Кл електрики кожного знака.
Позасистемною одиницею експозиційної дози рентгенівського (R-) і гамма (-) випромінювань є рентген (Р).
Рентген – одиниця експозиційної дози фотонного випромінювання, під час проходження якого через 0,001293 г повітря в результаті завер шення всіх іонізаційних процесів у повітрі утворюються іони, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака. 0,001293 г – маса 1 см3 сухого атмосферного повітря за нормальних умов [температура 20°С і тиск 1013 МПа (1 атм фізична чи 760 мм рт. ст.)], у якій відбуваються первинні процеси взаємодії фотонів з повітрям. За визначенням, 1 Р відповідає заряд 1 СГСЕ = nq, де п – число іонів, q – заряд іона (q = 4,8-10-10 СГСЕ).
Таким чином, для отримання експозиційної дози в 1 Р потрібно, щоб витрачена на іонізацію в 1 см3 (чи в 1 г) повітря енергія відповідно дорівнювала
1P = 0,114 ерг/см3 = 87,7 ерг/г.
Величини 0,114 ерг/см3 і 87,7 ерг/г прийнято називати енергетичними еквівалентами рентгена. Співвідношення між поглиненою дозою рентгенівського (R-) і гамма (-) випромінювань, вираженої в радах, і експозиційною дозою рентгенівського (R-) і гамма (-) випромінювань, вираженої в рентгенах, для повітря має вигляд
D експ = 0,877 D . (2.119)
Поглинену чи експозиційну дози випромінювань, що віднесені до одиниці часу, називають відповідно потужністю поглиненої чи експозиційної дози (Р). Вона характеризує швидкість накопичення дози, яка згодом може збільшуватися.
Якщо за деякий проміжок часу dt збільшення дози дорівнює dD, то середнє значення потужності дози за цей проміжок часу визначають як:
Р = dD/dt. (2.120)
Різні види IB мають неоднакову біологічну дію на біологічні об’єкти. Для оцінки бioлогічної дії різних видів IB Нормами радіаційної безпеки України (НРБУ−97) запроваджено поняття радіаційного зважувального фактора – WR, який показує у скільки разів даний вид ІВ випромінювання має сильнішу біологічну дію, ніж рентгенівське (R-) чи (-) випромінювання за однакової поглиненої дози. Наприклад, для -випромінювання WR становить 20, для - випромінювання – 1, а для нейтронного випромінювання – 5−20.
Для оцінки можливих наслідків дії на людину ІВ з урахуванням його іонізуючої здатності запроваджено таке поняття , як еквівалентна доза (Н) ІВ:
H = Dпогл.WR. (2.121)
Одиницею виміру еквівалентної дози в системі СІ є зіверт, 1 Зв =Дж/кг. Позасистемною одиницею еквівалентної дози є бер, 1 бер = 0,01 Зв.
Якщо еквівалентні дози однакові, ступінь ураження окремих органів і тканин тіла людини залежить від радіаційної чутливості цих органів і тканин. Для оцінки ступеня радіаційного ураження людини з урахуванням радіаційної чутливості її окремих органів і тканин запровадже но поняття ефективної дози (Е), яку визначають виразом:
Е=, (2.122)
де Нт – еквівалентна доза в тканині чи органі;
WT – тканинний зважувальний фактор, який характеризує відносний стохастичний ризик під час опромінювання окремих тканин (WT для гонад − 0,2; для червоного кісткового мозку, кишечника, легень – 0,12; для більшості внутрішніх органів – 0,05; для шкіри, кісток − 0,01).
Біологічна дія. Механізм взаємодії випромінювання з речовиною залежить від властивостей середовища, виду та енергії випромінювання.
Вивчення дії ІВ на живі організми визначають такі особливості.
Іонізуюче випромінювання, впливаючи на живий організм, викликає в ньому цілий ланцюг зворотних і незворотних змін, що призводять до тих чи інших біологічних наслідків залежно від виду, рівня опромінення, часу дії, властивостей організму та розміру поверхні, що опромінюється. Первинним етапом − спусковим механізмом, що впливає на різноманітні процеси в біологічному об’єкті, є іонізація і порушення молекулярних зв'язків. У результаті дії IB порушується нормальне протікання біохімічних процесів та обміну речовин, блокуються ділення клітин і процеси регенерації тканин. Відомо, що 2/3 загального скла ду тканини людини становлять вода та вуглець. Вода під впливом випромінювання розщеплюється на водень Н і гідроксильну групу ОН, що безпосередньо або через ланцюг вторинних ланцюгових перетворень призводить до утворення продуктів з високою хімічною активністю: гідратного оксиду Н02 та перекису водню Н202. Ці з’єднання активно взаємодіють з молекулами органічної речовини тканин, окисляючи та руйнуючи їх на клітинному рівні.
Залежно від величини поглиненої дози випромінювання та індивідуальних особливостей зміни в організмі людини під дією ІВ можуть бути зворотними або незворотними. За невеликих доз уражені тканини відновлюють свою функціональну діяльність. Великі дози за тривалого впливу можуть викли кати незворотне ураження окремих органів або всього організму людини в цілому.
Будь-який вид IB викликає біологічні зміни в організмі і за зовнішнього (джерело перебуває поза організмом), і за внутрішнього опромінення (радіоактивні речовини попадають усередину організму, наприклад пероральним чи інгаляційним способом). Найнебезпечнішими щодо внутрішнього опромінення є ІВ з великою іонізуючою здатністю, а саме - та - випромінювання. Зовнішнє опромінення -, а також -частками менш небезпечно, оскільки вони мають невеликий пробіг у тканині і не досягають кровотворних чи інших внутрішніх органів. Найнебезпечнішими за зовнішнього опромінення є - та нейтронне ІВ, оскільки вони проникають у тканину на велику глибину і мають потужну руйнівну силу.
Важливий фактор впливу IB на організм − тривалість опромінення, оскільки можливі біологічні порушення великою мірою залежать від сумарної поглиненої дози випромінювання.
Поглинена доза випромінювання, що викликає ураження окремих частин тіла, а потім і смерть, перевищує смертельну поглинену дозу в разі опромінення всього тіла. Так, смертельні поглинені дози під час опромінення окремих частин тіла такі: голова – 20 Гр, нижня частина живота – 30 Гр, верхня частина живота – 50 Гр, грудна клітка – 100 Гр, кінцівки – 200 Гр. У разі загального опромінення всього тіла за короткий термін доза 5…6 Гр призводить до смертельного результату майже у 100% опромінених, якщо потерпілим не було вчасно надано спеціальну медичну допомогу. Променеві захворювання можуть виникати вже за дози в 1 Гр.
Ступінь чутливості тканин різних органів до опромінення неоднакова. Якщо розглядати тканини органів у порядку зменшення їхньої чутливості до впливу випромінювання, то одержимо таку послідовність: зародкові клітини, червоний кістковий мозок, селезінка, легені, лімфатична тканина, зобна залоза. Підвищена чутливість кровотворних органів до радіації лежить в основі визначення характеру променевих хвороби. Так, у разі одноразового опромінення всього тіла людини поглиненою дозою 0,5 Гр за добу може різко скоротитися число лімфоцитів. Зменшиться також і кількість еритроцитів (червоних кров’яних тілець) після закінчення двох тижнів після опромінення. У здорової людини налічується більш як 1014 червоних кров’яних тілець (щоденне відтворення 1012), а у хворого променевою хворобою таке співвідношення порушується, і в результаті гине організм.
Ступінь ураження організму також в великою мірою залежить від розміру поверхні, що опромінюється. 3і зменшенням її поверхні зменшується i біологічний ефект. Так, у разі опромінення фотонами ділянки тіла площею 6 см2 за поглиненої дози 4 Гр помітного ураження організму не спостерігається, а в paзі опромінення такою самою дозою всього тіла настає близько 50% смертельних випадків.
Радіоактивні речовини можуть потрапляти всередину організму в результаті вдихання повітря, забрудненого радіоактивними елементами, із забрудненою їжею чи водою, а також через шкіру чи відкриті рани. Найчастіше радіоактивні речовини потрапляють в організм через травний тракт внаслідок недотримання вимог безпеки.
Небезпека дії радіоактивних речовин, що потрапляють тим чи іншим шляхом в організм людини, тим більше, що вища їx активність. Ступінь небезпеки зал ежить також від швидкості виведення цих речовин з організму людини, яка характеризується періодом напіввиведення Тнв. Це термін, за який активність нукліда в організмі зменшується вдвічі (для калію-40 Тнв = 58діб; цезію-137 Тнв = 70 діб; для стронцію-90 Тнв=1,8…104діб).
Необхідно також враховувати той факт, що одні радіоактивні речовини, потрапляючи в організм, розподіляються в ньому більш-менш рівномірно, а інші концентруються в окремих внутрішніх органах. Так, у кісткових тканинах відкладаються джерела α-випромінювання (радій-226, уран-238, плутоній-239) та -випромінювання (стронцій-90, ітрий-91). Ці елементи хімічно зв’язуються з кістковою тканиною і дуже важко виводяться з організму. Тривалий час утримуються в організмі також еле менти з великим атомним номером (полоній, уран та ін.). Елементи, що утворюють в організмі легкорозчинні солі, накопичуються в м’яких тканинах і відносно легко виводяться з організму. У м’язових тканинах накопичуються такі джерела -випромінювання, як натрій-24 та цезій-137, а у щитовидній залозі відбувається накопичування -випромінювального елемента йод-131. Ефект накопичування радіоактивних елементів в окремих ткани нах та органах людини зумовлює з часом розвиток у них патологічних змін, наприклад, злоякісних пухлин.
Нормування іонізуючих випромінювань. Допустимі рівні IB регламентуються Нормами радіаційної безпеки України (НРБУ−97), які є основним нормативним документом, що встановлює радіаційно-гігієнічні вимоги щодо забезпечення прийнятих допустимих рівнів ІВ як для окремої людини, і для суспільства взагалі. НРБУ−97 регламентує ситуації опромінення людини джерелами IB в умовах:
Згідно з діючими нормативними документами опромінювані особи діляють на такі категорії:
А – персонал (особи), які постійно або тимчасово безпосередньо працюють з джерелами IB;
Б – персонал (особи), безпосередньо не зайняті роботою з дже релами IB, але у зв’язку з розміщенням робочих місць у приміщеннях і на промислових майданчиках об’єктів з радіаційно-ядерними технологіями можуть отримувати додаткове опромінення;
В – все населення.
НРБУ−97 регламентують такі величини: ліміт дози, допустимі рівні, контрольні рівні, рекомендовані рівні та ін. Для конт ролю за практичною діяльністю, а також підтримання безпечного радіаційного стану навколишнього середовища найбільш вагомою регламентованою величиною є ліміт ефективної дози опромінення за piк (мЗв/рік). Встановлюють також ліміт річної еквівалентної дози зовнішнього опро мінювання окремих органів i тканин (табл. 2. 40).
Таблиця 2.40.
Ліміти дози опромінювання (мЗв .рік-1)
|
Категорія осіб, які зазнають опромінювання |
|||
|
А |
Б |
В |
|
|
ЛДЕ (ліміт ефективної дози) |
20 * |
2 |
1 |
|
Ліміти еквівалентної дози зовнішнього опромінювання: |
|||
|
- ЛДlens (для кришталика ока) |
150 |
15 |
15 |
|
- ЛДskin (для шкіри) |
500 |
50 |
50 |
|
- ЛДextrim (для кистей і стіп) |
500 |
50 |
− |
Для зниження рівнів опромінювання населення Міністерство охорони здоров’я України запроваджує рекомендовані рівні медичного опромінювання. Під час проведення профілактичного обстеження населення річна ефективна доза не повинна перевищувати 1 мЗв/рік. НРБУ−97 також регламентують ефективну питому активність природних радіонуклідів у будівельних матеріалах (за зваженою сумою активності paдію-226, торію-232 і калію-40). Наприклад, коли активність у будівельних матеріалах і мінеральній сировині нижче або дорівнює 370 Бк.кг-1, вони можуть використовуватися для всіх видів будівництва без обмежень.
Основні методи захисту від IB:
Обґрунтування і вибір доцільного комплексу заходів щодо захисту від IB в кожному конкретному випадку здійснюють на основі аналізу реальних особливостей джерел випромінювання та радіаційно небезпечних чинників.
Найбільш поширеним засобом захисту від IB є екрани. Екрани можуть бути пересувні або стаціонарні, призначені для поглинання або ослаблення IB. Екранами можуть бути стінки контейнерів для перевезення радіоактивних ізотопів, стінки сейфів для їx зберігання та ін.
Альфа-частки екрануються шаром повітря завтовшки кілька сантиметрів, шаром скла завтовшки кілька міліметрів. Тих, хто з альфа-активними ізотопами необхідно також одночасно захищати і від β- та γ- випромінювань.
Для захисту від β-випромінювання використовують матеріали з малою атомною масою, що зменшує рівень вторинного ІВ, яке існує за гальмування β-часток в електростатичному полі ядер атомів. Як правило, використовують комбіновані екрани, у яких з боку джерела ІВ розташовують матеріал з малою атомною масою товщиною, що дорівнює довжині пробігy β-частинок, а за ним – з великою атомною масою (для поглинання вторинного ІВ) .
Для захисту від рентгенівського та γ-випромінювання застосовують матеріали з великою атомною масою та з високою питомою щільністю (свинець, вольфрам).
Для захисту від нейтронного випромінювання використовують матеріали, які містять водень і бор, а також парафін, берілій, графіт та ін. Враховуючи те, що нейтронні потоки супроводжуються γ-випромінюванням, потрібно використовувати комбінований захист у вигляді шаруватих екранів з важких та легких матеріалів (свинець-поліетилен та ін.).
Дієвим захисним засобом від ІВ є використання дистанційного керування, маніпуляторів, технічних комплексів з використанням роботів.
Залежно від характеру виконуваних робіт вибирають засоби індивідуального захисту: халати та шапочки з бавовняної тканини, захисні фартухи, гумові рукавиці, щитки, засоби захисту органів дихання (респіратори), комбінезони, пневмокостюми, гумові чоботи .
Особливі вимоги висувають до приміщень, в яких ведуться роботи з джерелами IB. Ці приміщення необхідно розташовувати в окремих будівлях або в тих їх частинах, які мають окремий вхід з санітарними шлюзами. Біля входу обов’язково повинні бути встановлені знаки радіаційної небезпеки і вказані класи робіт, що здійснюються у цих приміщенні. Вхід до таких приміщень повинен бути суворо заборонений для сторонніх осіб.
Для захисту людини від дії IB використовують різноманітні речовини і штучного, і природного походження, які здатні зв’язувати та виводити радіонукліди з організму людини (радіопротектори). До таких радіопротекторів належать: поліаміди, лимонна та щавлева кислота, сірчанокислий барій, сорбенти на основі фероціанідів та ін. Для зниження негативної дії радіонуклідів велике значення має режим харчування людини, а саме використання продуктів, які мають радіозахисні властивості. До них, наприклад, належать продукти, які містять велику кількість пектинів (чорна смородина, агрус, шипшина, ciк журавлини, яблука та ін.
Дієвим чинником забезпечення радіаційної безпеки є дозиметричний контроль за рівнями опромінення персоналу та за рівнем радіації у виробничому середовищі.
Оцінку радіаційного стану здійснюють за допомогою приладів, принцип дії яких базується на таких методах:
Прилади радіаційного контролю поділяють за призначенням на:
Основна ознака сучасного науково-технічного прогресу − широке впровадження комп’ютерних технологій у всіх сферах життя і діяльності людини, що дає змогу автоматизувати виробничі операції, мати доступ до численних джерел інформації, значно підвищити швидкість та обсяги розрахунків і, таким чином, істотно підвищити ефективність праці. Водночас використання комп’ютерних технологій призводить і до появи у виробничому середовищі додаткових фізичних і психологічних чинників, які несприятливо впливають на здоров’я людей. У зв’язку із цим, набувають актуальності вивчення особливостей роботи користувачів комп’ютерних технологій, розроблення та активне застосування заходів, що нормалізують умови їхньої праці на виробництві.
Робота з ВДТ радикально змінює умови праці і на завжди в краще . Негативний вплив на здоров’я людини під час тривалої роботи з комп’ютерною технікою – це об'єктивна реальність. Уже виявлено прямий зв’язок між застосуванням комп’ютерних технологій і багатьма захворюваннями (погіршення зору, болі у спині та шиї, болі у кистьових, ліктьових і плечових суглобах, порушення сну, хронічний головний біль, нудота, слабкість, стресовий стан, захворювання шкіри, природжені аномалії, провокація епілептичних приступів, інсульти та інші захворювання). З’явилися й нові хвороби: так звані „синдром комп’ютерного зору” і „синдром Інтернету”.
Основними симптомами „синдрому комп'ютерного зору” − стомленість очей, двоїння в очах (диплопія), порушення сприймання кольорів, сльозоточивість очей. „Синдром інтернету” – це сильна залежність і втрата контролю над своїми діями в разі тривалої роботи за комп’ютерами.
Дослідження фахівців Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) виявили, що у професійних операторів електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) і службовців, які у своїй діяльності використовують комп’ютерні технології, частіше трапляються порушення органів зору, опорно-рухового апарата, центральної нервової, серцево-судинної, імунної та статевої систем, інші захворювання. Необхідно зазначити, що вже в перші роки впровадження візуальних дисплейних терміналів (ВДТ) ЕОМ в Європі та США зафіксовано велику кількість скарг користувачів ВДТ на загальне нездужання, передчасне стомлювання, головний біль, порушення функцій органів зору, які здійснювали несприятливий психофізіологічний вплив на самопочуття та працездатність операторів.
В умовах сучасного виробництва, яке характеризується широким застосуванням комп’ютерних технологій, питання щодо визначення характеру та умов праці користувачів комп’ютерної техніки, функціональних змін у динаміці виконання трудових завдань, захворюваності та стану здоров'я працівників, а також розробка засобів захисту перебувають у центрі уваги вітчизняних і закордонних фахівців.
Як засвідчили дослідження фахівців з охорони праці та ергономіки, медиків-гігієністів і психологів, робота з ВДТ, яка належить до розумової праці, великою мірі характеризується: високою напруженістю зорових функцій; одноманітною позою; великою кількістю стереотипних високоточних координованих рухів, що виконуються лише м’язами кистей рук на тлі малої загальної рухової активності; великим нервово-емоційним напруженням, особливо в умовах дефіциту часу; роботою з великими масивами інформації, що потребує значної активізації уваги та інтенсивної роботи інших вищих психічних функцій організму людини. Крім того, під час роботи з моніторами на електронно-променевих трубках існує вплив на користувачів комп’ютерних технологій цілої низки факторів фізичної природи, передусім електростатичні поля, радіочастотне та рентгенівське випромінювання тощо.
Встановлено, що стан організму користувача комп’ютерної техніки залежить від виду роботи з ВДТ та умов її виконання. Діяльність користувачів комп’ютерної техніки за її складністю можна поділити на три групи, хоча такий поділ і має досить умовний характер, оскільки це питання ще не достатньо розроблене і потребує свого подальшого детального вивчення.
Для поліпшення умов праці всіх трьох груп користувачів необхідно організовувати їхню професійну діяльність таким чином, щоб у кожній групі якомога частіше поєднувалися стандартні операції і творчі компоненти. Тільки в цьому разі можна оптимізувати рівень нервово-емоційного напруження, зумовлений професійною діяльністю користувачів комп’ютерної техніки.
Фахівці інституту медицини праці Академії медичних наук України досліджували інтенсивність захворюваності осіб, які використовують у своїй роботі комп’ютерну техніку. Було вивчено захворюваність працівників з різною тривалістю використання комп’ютерів і характером діяльності самих користувачів. Розглянуто три групи користувачів: до першої увійшли системні інженери-програмісти (тривалість роботи за комп'ютером більш як 6 год. на день), до другої – інженери-економісти, які у своїй роботі використовують уже розроблене програмне забезпечення (тривалість роботи від 4 до 6 год.), до третьої – математики-постановники завдань, які використовували комп’ютери не більш як 2 год на день. Дані про захворюваність різних груп користувачів комп'ютерів і контрольної групи наведено у табл. 2.41.
Таблиця 2.41.
Рівень захворюваності (%) осіб з різною тривалістю
та інтенсивністю використання ВДТ
|
Стан здоров'я |
Групи користувачів ВДТ |
Контрольна група |
||
|
1 група |
2 група |
3 група |
||
|
Функціональні порушення центральної нервової системи |
15,6 |
8,2 |
6,3 |
2,7 |
|
Хвороби исистеми кровообігу |
57,7 |
60,3 |
29,2 |
23,0 |
|
Хвороби органів дихання |
20,0 |
21,7 |
11,2 |
4,1 |
|
Хвороби органів травлення |
40,0 |
38,6 |
29,8 |
18,9 |
|
Здорові |
6,7 |
20,1 |
29,8 |
46,6 |
Серед обстежених користувачів ВДТ здорових виявилося в кілька разів менше, ніж у контрольній групі. З наведених даних видно, що фізіологічні порушення частіше спостерігаються у користувачів, які довше та інтенсивніше використовують ВДТ.
Крім того, за даними низки авторів у користувачів, які інтенсивно використовують комп’ютер в умовах значних розумових напружень, досить часто (40…70%) виникають психологічні та поведінкові порушення (нервозність, роздратування, тривога, нерішучість, замкнутість та інші порушення).
Специфіка використання комп’ютерних технологій також полягає в тому, що у процесі діалогу людини та ЕОМ більшість користувачів сприймають ЕОМ як рівноправного співрозмовника, що призводить до виникнення багатьох абсолютно нових психологічних і психофізіологічних проблем, які також варто враховувати у виробничому процесі.
Один з основних складників функціонування організму людини під час застосування комп’ютерних технологій – це високий рівень інформаційного навантаження. Безумовно, це накладає суттєвий відбиток на особливості впливу комп’ютерної техніки на організм людини. Передусім − це велике навантаження на центральну нервову та зорову системи, підвищення нервово-емоційного напруження і, як наслідок, негативний вплив на серцево-судинну систему. Дія інформаційного чинника може виявитися вирішальною у забезпеченні працездатності людини та великою мірою обумовлювати стан її здоров'я.
Важливим складником функціонування організму людини під час застосування комп’ютерних технологій є також вплив на нього цілого комплексу факторів виробничого середовища, зокрема дія електромагнітних хвиль різних частотних діапазонів, статична електрика, шум, мікроклімат робочої зони та ін. Цей аспект проблеми зараз активно вивчають науковці в галузі фізіології та гігієни праці.
Процес праці користувачів комп’ютерних технологій пов’язаний з використанням не тільки комп’ютера, а й багатьох інших допоміжних пристроїв, що, своєю чергою, потребує вирішення цілого комплексу проблем з ергономіки задля зниження навантажень, що діють на людину під час її роботи. У цьому контексті проблеми ергономіки не повинні обмежуватися лише тільки раціональним конструюванням робочого місця користувача ЕОМ, а й повинна охоплювати цілу низку факторів, які стосуються оптимізації параметрів інтерфейсу спілкування людини з ЕОМ, наприклад, вибору кольорів і формування раціонально побудованих символів на екрані монітора та ін.
Робота користувачів комп’ютерних технологій найчастіше відбувається за активної взаємодії з іншими людьми, що, своєю чергою, потребує також вирішення цілого комплексу питань, які порушують як психологічні, так і соціально-психологічні аспекти трудових взаємовідносин. Останні, безумовно, є фактором, який відчутно впливає на працездатність і здоров’я людини, і це необхідно враховувати для забезпечення оптимальних умов праці користувачів комп’ютерних технологій.
Розглянемо основні види негативного впливу на організм людини, які існують за використання комп’ютерної техніки.
Негативний вплив на органи зору. Під час роботи з ВДТ основне навантаження припадає саме на органи зору. Масові скарги на погіршення зору (під зором розуміють здатність сприймати величину, форму та колір предметів, їх взаємне розміщення та відстань між ними) з’явилися ще в перші роки експлуатації комп'ютерів з ВДТ. Обстеження у США у 70-их роках встановили, що майже у половини професійних операторів ВДТ існують різноманітні порушення зорової функції. Враховуючи виняткову важливість цього питання та з огляду на масовий характер сучасної професії користувача комп’ютера, в різних країнах світу було проведено фундаментальні дослідження щодо впливу ВДТ на очі та зір користувачів. Однак необхідно зазначити, що опубліковані результати численних досліджень не завжди відповідним чином корелюють між собою. Так, в опублікованому 1985 року звіті Національної ради з науки зроблено висновки про те, що такі захворювання операторів комп’ютерів, як глаукома, катаракта, запалення райдужної оболонки ока не пов’язані з роботою за ВДТ. Водночас, за іншими даними, електромагнітне випромінювання від ВДТ може викликати катаракту, тобто помутніння кришталика ока.
Медичні обстеження користувачів комп'ютерів, проведені у Німеччині та Італії, виявили, що квота порушень зору в них на 15…20% більша ніж серед працівників, які у своїй діяльності не використовують ВДТ. Наукова група Національної ради наукових досліджень США запровадила термін „астенопія”, який визначається „як будь-які суб’єктивні зорові симптоми чи емоційний дискомфорт у результаті зорової діяльності”. Симптоми астенопії поділено на „очні” (біль, печія та різь в очах, почервоніння повік та очних яблук, ломоти у надбрівній частині та ін.) та „зорові” (пелена перед очима, подвоєння предметів, мерехтіння, швидка втома під час зорової роботи та ін.).
Більшість досліджень свідчить, що у операторів ВДТ „очні” симптоми трапляються частіше, ніж „зорові”, причому частота проявів астенопії вища у жінок, аніж у чоловіків. Порушення функцій зору також корелюють з віком операторів ВДТ: астенопія більш виражена у операторів старшого та середнього віку. Виявлено також, що „астенопічні” симптоми частіше трапляються в операторів, які через специфіку своєї роботи більше часу працюють у діалоговому режимі, виконують введення та налагоджування програм, здійснюють редагування тексту. Заслуговує уваги такий факт: що триваліша та інтенсивніша праця за ВДТ упродовж робочого дня, то швидше з’являються та стають вираженішими функціональні порушення органів зору.
Хоч як дивно, але саме застосування сучасних дисплеїв, у яких діагональ становить 19, 21 і більше дюймів, призводить до зростання негативного впливу ВДТ на органи зору людину, оскільки замість того, щоб використовувати на великому екрані символи більшого розміру, користувачі ВДТ прагнучи лише максимального заповнення екрану інформацією використовують ті самі, а іноді ще й менші розміри символів і одночасно велику кількість контрастних кольорів, що створює лише додаткове навантаження на зоровий аналізатор.
На ймовірність порушення функції зору найбільше впливає нечітке зображення та мерехтіння на екрані дисплея. Користувач може навіть звикнути до незначного мерехтіння тексту чи картинки, однак очі автоматично реагують на це, при цьому напружуються зорові нерви та відповідні зорові центри кори головного мозку, а гострота зору неминуче знижується. За суб'єктивними оцінками операторів, критична частота світлових мерехтінь, тобто найбільша частота, за якої людина помічає мерехтіння, залежно від типу люмінофора, роздільної здатності екрана, яскравості зображення, становить на сучасних дисплеях близько 70 Гц.
Напружена зорова робота, якою є робота за ВДТ, за даними досліджень провідних офтальмологів, викликає помітні зміни в гостроті зору та проблеми з фокусуванням зору. Наприклад, у більшості користувачів ВДТ гострота зору після чотирьох годин роботи за ВДТ погіршується приблизно вдвічі. Крім того, постійний напружений погляд на екран ВДТ зменшує частоту моргання. Водночас погіршується зволоження поверхні очного яблука сльозовою рідиною, яка захищає роговиці ока від висихання та очищає її від забруднення. Це може призвести до висихання та помутніння роговиці, аж до появи сліпоти.
Що стосується користувачів ВДТ, які носять окуляри, то вони більше схильні до розладів функції зору. Це пояснюється тим, що для нормальної роботи з ВДТ зазвичай необхідні інші окуляри, ніж ті, які користувачі використовують для читання.
Наслідком напруженої зорової роботи за комп’ютером може бути не лише порушення функції зору, а й виникнення головного болю, посилення нервово-психічного напруження, зниження працездатності. Умови зорової роботи за використання ВДТ набагато жорсткіші, ніж у природних умовах, оскільки в цьому разі у користувачів ВДТ працює лише ближній зір, і елементи ока, що його забезпечують, перебувають у постійному напруженні. У природних же умовах людина розглядає предмети, які перебувають на різних відстанях і напрямках, що дає змогу різноманітним м’язам ока і різноманітним ділянкам поля сітківки ока працювати позмінно, отримуючи можливість відновлювати свій функціональний потенціал.
Негативний вплив на органи зору у користувачів комп’ютерної техніки пов’язаний також з можливим одночасним використанням в їхній роботі таких об’єктів, як дисплей, клавіатура та документація. Зазвичай ці об'єкти розташовані у різних зонах спостереження, що потребує багаторазового переведення лінії зору від одного об’єкта до іншого. Робочу документацію розміщено найчастіше на столі у горизонтальній площині, на відстані оптимальної зони видимості (250…300мм), а об’єкти розрізнення у цьому разі темні на світлому тлі. Об’єкти розрізнення на клавіатурі вирізняються більшим розміром і розташовані у похилій площині також на відстані оптимальної зони видимості, вони можуть бути і темними на світлому тлі, і світлими на темному тлі. Об’єкти розрізнення на екрані дисплея − це яскраві знаки на темному тлі майже вертикально орієнтованого екрана, що потребує горизонтальної орієнтації лінії зору, і розташовані вони на відстані вже 500… 600 мм. Таким чином, умови роботи з ВДТ ускладнюються необхідністю постійної перебудови апаратів акомодації та конвергенції, не кажучи вже про постійну необхідність переадаптації від яскравих об’єктів з позитивним контрастом на темні – з негативним.
До цього треба додати, що органи зору людини сприймають навколишній світ у відбитому світлі, а засоби відображення інформації самі випромінюють світловий потік, інтен сивність якого набагато вища тієї, до якої звикли наші очі, і все це за малих кутових розмірів символів, не рівномірності яскравості, наявності відблисків, миготінні та дрижанні зоб раження, геометричних та нелінійних спотворень на екрані дисплея. Безумовно, це призводить до швидкої стомлюваності, зміни артеріального тиску та головного болю.
Варто також зауважити, що негативний вплив на роботу користувачів комп’ютерної техніки може мати засліплювальна дія освітлювальних приладів, яка вносить суттєвий дискомфорт в їхню зорову роботу, що потребує забезпечення відповідних проектно-планувальних рішень у виробничих приміщеннях, де розташовано таку техніку.
Для забезпечення комфортних умов зорової роботи користувачів комп’ютерної техніки необхідно звертати особливу увагу на забезпечення раціонального освітлення їх робочих місць, використовувати лише сучасні монітори, які мають поліпшені характеристики, а також дотримуватися режимів праці та відпочинку, рекомендованих санітарними нормами.
Навантаження на опорно-рухову систему. Праця будь-якого користувача комп’ютерної техніки характеризується тривалою, багатогодинною напруженою роботою в одноманітному положенні сидячи. Як результат − незначна рухова активність за значних локальних динамічних навантажень, які припадають в основному лише на кисті рук. Такий характер роботи може призвести до появи цілої низки хворобливих симптомів. Це загальна втома, біль та оніміння в різних частинах тіла (шиї, спині, руках, ногах). Робоче положення сидячи потребує постійної статичної роботи великої кількості м’язів, що призводить до швидкої втоми організму людини. За такого положення тіла м’язи ніг, плечей, шиї та рук тривалий перебувають у скороченому стані, м’язи не розслабляються, що вкрай погіршує кровообіг, у м'язових тканинах концентруються продукти розпаду, в тому числі і молочна кислота, що може викликати відчуття болю.
Основні функціональні порушення в організмі людини, пов’язані з використанням комп’ютерної техніки − захворювання сухожиль, м’язів і нервових закінчень. Під час роботи з комп’ютерною технікою користувачі з великою швидкістю повто рюють одні й ті самі циклічні рухи – швидке натискання клавіш клавіатури, переміщення миші, нахили та повороти голови. Кожне натискання на клаві шу пов’язано зі скороченням численної кількості м’язів, пе реміщенням сухожиль уздовж кісток і стисканням нервових закінчень з внутрішніми тканинами. Таке тривале динамічне навантаження з одночасним стисканням нервових закінчень призводить до появи тунельного синдрому зап’ястного каналу. Його симпто ми : втрата чутливості та біль у зап’ястях, який поши рюється вгору по передпліччю до плеча і вище до шиї і спини. Окрім цього, можливі оніміння і кольки та м’язові судоми. За перших ознак тунельного синдрому потрібно негайно звернутися до лікаря, бо хвороба, що розвинулася, потребує тривалого ліку вання.
Тривала робота за комп'ютером за неправильного, з фізіологічного погляду, положення тіла може викликати в організмі людини такі види захворювань, як сколіоз, дугоподібне викривлення хребта, чи остеохондроз – дистрофічний процес у кістковій і хрящовій тканинах. Найчастіше користувачі комп’ютерної техніки скаржаться на біль у руках, плечових суглобах, шиї, у верхній частині ніг та у спині. Основні симптоми захворювань, пов’язані з постійним інтенсивним використанням клавіатури, больові відчуття у суглобах і м’язах кистей рук, оніміння та дуже повільна рухливість пальців, судоми м’язів кистей рук, поява ниючого болю в ділянках зап’ястка.
Наприклад, у США швидкими темпами розвивається такий вид комп’ютерного захворювання, як „Repetitive Strain Injury”, – хронічне розтягнення м’язів травматичного характеру, скорочено – RSІ. За даними Національного інституту охорони праці і профілактики професійних захворювань (NIOSH) RSІ належить до професійних захворювань, що найбільш часто зустрічаються в США. Ця тенденція до зростання кількості користувачів комп’ютерів, які потерпають від цього захворювання, має місце не тільки в США, а і в інших розвинених країнах світу.
Саме праця за клавіатурою потребує найбільш інтенсивної динамічної роботи кістково-м’язового апарату кистей рук і водночас статичного напруження м’язів передпліччя і плеча. Виконання однотипних, фізично неважких рухів кистей, що здаються зовсім необтяжливими для людини, можуть призвести навіть до функціональних змін в її організмі, до того ж розвиватися вони можуть непомітно впродовж кількох років.
Виникненню захворювань кістково-м’язового апарата кистей рук сприяє неправильне положення тіла щодо клавіатури, відхилення ліктів від тулуба, нераціональне взаємне спрямування передпліччя та кистей рук. На рис. 2.31 наведено неправильне та правильне положення кисті та передпліччя щодо клавіатури.
а) б)
Рис. 2.31. Положення кисті та передпліччя щодо клавіатури:
а - неправильне; б – правильне.
Варто зауважити, що не тільки робота за клавіатурою призводить до виникнення порушень у кістково-м’язовому апараті рук. Як вже було сказано вище, використання в роботі такого пристрою, як „миша”, також несприятливо впливає на організм користувача комп’ютерної техніки. Маніпулюючи „мишею”, людина здійснює велику кількість дрібних однотипних рухів, що призводить до постійного навантаження на кисть руки, передпліччя та плече. Все це зумовлює появу неприємних, а згодом і болісних відчуттів у ділянці зап'ястка, у ліктьовому й особливо плечовому суглобах.
На рис. 2.32 показано правильне та неправильне положення кисті та передпліччя під час роботи з пристроєм типу „миша”.
Таким чином, можна констатувати, що основне перенапруження опорно-рухової системи людини під час роботи з комп’ютерною технікою спричиняється передусім багатогодинною напруженою працею в одноманітному положенні сидячи, а отже і обмеженою загальною руховою активністю (гіподинамією), а також однотипними інтенсивними циклічними навантаженнями, які існують під час роботи з клавіатурою та з пристроєм типу "миша".
Інформаційно-інтелектуальне перевантаження та нервово-емоційне напруження. Саме вони мають найбільший негативний вплив на здоров’я користувачів комп’ютерної техніки, зокрема на роботу їх серцево-судинної та центральної нервової систем.
Основна умова, за якої інтенсивна інтелектуальна діяльність людини починає викликати суттєві та стійкі порушення в роботі його серцево-судинної системи, це одночасне зниження її рухової активності, що й відбувається під час роботи користувачів комп’ютерної техніки.
Інтенсивна інтелектуальна діяльність з використанням комп’ютерної техніки призводить також до інформаційного перевантаження мозку і до значного нервово-емоційного напруження людини. Це робота з великими масивами даних, постійне очікування нової інформації, необхідність прийняття відповідальних рішень, відповідальність за кінцевий результат, тривала ізоляції у спілкуванні та ін.
а) б)
Рис. 2.32. Положення кисті та передпліччя при роботі з пристроєм типу „миша”:
а – неправильне; б – правильне.
Під впливом цих факторів виникають зміни у співвідношенні процесів збудження та гальмування в корі головного мозку. Функціональна активність ЦНС знижується, а порушення рівноваги основних нервових процесів дедалі більше спрямовано в бік гальмування. В організмі розвивається втома, яка згідно з ДСТУ 3038-85 «Гігієна. Терміни та визначення основних понять» визначається як сукупність тимчасових змін у фізіологічному, психічному стані людини, які з’являються внаслідок напруженої чи тривалої діяльності і призводять до погіршення і кількісних, і якісних показників цієї діяльності.
Серед користувачів комп’ютерної техніки найбільш поширений такий вид захворювання, як психічна втома, яка супроводжується такими ознаками: зниженням можливості сприйняття інформації та здатності концентрувати увагу; сповільненням мислення; зниженням здатності до запам’ятовування; різкими змінами в емоційному стані; депресією, роздратуванням або втратою емоційної рівноваги; сповільненням сенсомоторних функцій.
Справді, в окремих випадках зовнішні стимулювальні обставини можуть на деякий час подолати втому і підняти рівень функціональної активності центральної нервової системи людини, але водночас збільшуватиметься прихована втома, яка рано чи пізно все одно проявиться.
Якщо людина не цікавиться роботою і не отримує від неї задоволення, то вона не здатна психологічно правильно налаштуватись і зосередити свою увагу на точному виконанні прийомів і рухів. Усі ці обставини підвищують ймовірність розладів у роботі центральної нервової системи. Поведінка людини у цьому разі стає невпевненою, а увага – розсіяною.
Основна причина розвитку емоційної напруженості у користувачів комп’ютерної техніки – необхідність обробки великого обсягу інформації в умовах дефіциту часу та високої мотивації праці. Емоційна напружененість зазвичай супроводжується активізацією нервової системи й появою в крові біологічно активних речовин, які змінюють діяльність органів кровообігу, дихання, травлення тощо. Це своєрідна захисна реакція, яка виникає в організмі людини у відповідь на дію несприятливих зовнішніх факторів, і називається вона стресом. Існує три фази стресу: тривога (мобілізація захисних сил), резистентність (пристосування до важких умов), виснаження (за тривалого стресу). Остання фаза часто призводить до неврозів. Основними симптомами неврозів є зниження працездатності, байдужість до навколишнього життя, відсутність будь-яких інтересів. Людина стає метушливою, неуважною, погіршується координація рухів. Для неврозів характерні такі симптоми, як розлад сну, головний біль, різкі зміни настрою, почуття безпорадності.
За узагальненими даними, у працівників з ВДТ від 2 до 6 годин на добу функціональні порушення центральної нервової системи відбуваються в середньому в 4,6 разу частіше, аніж у контрольних групах, хвороби серцево-судинної системи – у вдвічі частіше.
Санітарно-гігієнічне нормування параметрів виробничого середовища на комп’ютеризованих робочих місцях здійснюється згідно з ДНАОП 0.00-1.31−99 „Правила охорони праці під час експлуатації електронно-обчислювальних машин” та ДСанПіН 3.3.2-007−98 „ Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин” з урахуванням положень міжнародних нормативно-правових актів з цих питань (директиви Ради Європейського союзу 90/270/ЄЕС, 89/391/ЄЕС, 89/654/ЄЕС, 89/655/ЄЕС, стандарти ISO, MPRII). Умови праці осіб, які постійно працюють з комп’ютерною технікою, згідно з ДНАОП 0.00-1.31−99 повинні відповідати І або II класу відповідно до Гігієнічної класифікації праці, затвердженої МОЗ СРСР від 12.08.86 № 4137−86 за показниками шкідливості і небезпечності факторів виробничого середовища, важкості та напруженості процесу праці.
Як відомо, умови праці залежать від сукупності факторів виробничого середовища, які впливають на здоров’я і працездатність людини під час виконання нею трудових обов’язків.
Основні джерела небезпечних і шкідливих виробничих факторів на комп’ютеризованих робочих місцях − ВДТ, особливо ВДТ з дисплеями на електронно-променевих трубках (ЕПТ). Саме цей тип дисплеїв, найбільш поширений і має найбільш негативний вплив на здоров’я людини через специфіку роботи ЕПТ, яка є джерелом іонізуючого (рентгенівського) випромінювання, електромагнітних випромінювань оптичного та радіочастотного діапазонів, а також електростатичних і магнітних полів.
Ще в першій половині 80-х років почалися серйозні дослідження умов праці з ВДТ та їх вплив на здоров’я користувачів комп’ютерної техніки. Одна з перших країн, яка почала займатися створенням стандартів, що регламентують роботу з ВДТ, Швеція. До цих досліджень було залучено більше 20 шведських наукових організацій, у тому числі Шведський інститут з питань захисту від випромінювань, Національна Рада з техніки безпеки і гігієни праці, Шведський національний комітет з вимірювань і випробовувань та ін. У результаті цих досліджень розроблено базовий стандарт МРК II 1990. Методика МРК ІІ спрямована на перевірку таких основних параметрів ВДТ, як їх випромінювальна здатність (потужність дози рентгенівського випромінювання, напруженість електромагнітного поля за електричним та магнітним складником у різних діапазонах частот, напруженість електростатичного поля та ін.) та візуальні ергономічні параметри дисплеїв (яскравість, нелінійність, чіткість, колір, коефіцієнт відбиття, неортогональність зображень та ін.). Пізніше з’явилися такі стандарти Шведської конфедерації профспілок, як ТСО 92, ТСО 95, ТСО 99 та ТСО 03. Вони містять ще жорсткіші вимоги щодо характеристик ВДТ і саме на них спираються практично всі провідні фірми-виробники ВДТ.
Розробкою загальних єдиних нормативних документів для користувачів ВДТ займається і International Organization for Standardization (ISO) – міжнародна організація із стандартизації. Вона розробила такі важливі стандарти, як ISO 9001, який визначає якість і рівень виробництва апаратури, та ISO 9241, який регламентує ергономічні вимоги щодо умов праці та охорони здоров’я користувачів ВДТ.
Згідно з вимогами цих нормативних актів облаштування робочих місць з ВДТ повинно враховувати такі небезпечні і шкідливі виробничі фактори, як:
- м’яке рентгенівське випромінювання;
- електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону та промислової частоти;
- ультрафіолетове і інфрачервоне випромінювання;
- електростатичне поле між екраном і оператором;
- наявність шуму та вібрації;
- наявність пилу, озону, оксидів азоту та аероіонізації;
На робочих місцях з ВДТ необхідно також забезпечувати:
- належні умови освітлення приміщення і робочого місця, відсутність відблисків;
- оптимальні параметри мікроклімату (температура, відносна вологість і швидкість руху повітря, рівень іонізації повітря);
- належні ергономічні характеристики основних елементів робочого місця.
Нормування шкідливих та небезпечних виробничих факторів під час роботи з ВДТ
Найбільш небезпечні та шкідливі виробничі фактори, які існують під час роботи з ВДТ, це, − іонізуюче (рентгенівське) випромінювання, електромагнітне випромінювання оптичного діапазону, електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону та промислової частоти, а також електростатичні та магнітні поля.
Іонізуюче (рентгенівське) випромінювання ВДТ. Рентгенівське випромінювання – це електромагнітне іонізуюче випромінювання, яке займає спектральну ділянку між гамма- та ультрафіолетовим випромінюванням у межах довжин хвиль від 10-4 до 103Å (10-12 до 10-5см). Рентгенівське випромінювання з довжиною хвилі λ< 2Å умовно вважають жорстким (короткохвильовим), а з λ >2Å – м’яким (довгохвильовим).
Основним потенційним джерелом рентгенівського випромінювання ВДТ з дисплеями на ЕПТ є внутрішня поверхня екрану дисплея з нанесеним на неї шаром люмінофору. Під час її бомбардування електронами і виникає рентгенівське випромінювання, потужність і довжина хвилі якого залежить від величини напруги, яка прикладається до аноду ЕПТ. Рентгенівське випромінювання в ЕПТ існує лише за анодних напругах більше 5 кВ і виходить за межі корпусу (колби) ЕПТ при напруг більш як 10 кВ. У сучасних дисплеях на ЕПТ використовують анодні напруги в межах 5−60 кВ, коли існує м’яке (довгохвильове) рентгенівське випромінювання, яке є більш безпечним для людини, ніж жорстке (короткохвильове), яке існує при анодних напругах більш як 60 кВ. Необхідно також зауважити, що рентгенівське випромінювання зменшується пропорційно квадрату відстані до корпусу ВДТ, що також дає змогу зменшити його вплив на користувачів ВДТ.
Відповідно до Норм радіаційної безпеки України (НРБУ−97) і вимог ГОСТ 12.2.006−87 потужність експозиційної дози рентгенівського випромінювання на відстані 0,05 м від екрана та корпусу ВДТ за будь-яких положень регулювальних пристроїв не повинна перевищувати 7,7410-12 А/кг, що відповідає еквівалентній дозі 0,1 мбер/год (100 мкР/год).
Експериментальні дослідження характеру та інтенсивності рентгенівського випромінювання ВДТ виявили (дані ВООЗ), що робота користувачів ВДТ, навіть за використання дисплеїв на ЕПТ, не пов’язана зі шкідливим радіобіологічним впливом, оскільки рівні їх випромінювання виявилися нижчими допустимих значень. Таким чином, умови праці користувачів ВДТ у цьому аспекті можна вважати безпечними. Проте доки не будуть проведені ретельніші дослідження з комплексного вивчення цього питання, під час роботи з ВДТ необхідно вживати такі попереджувальні заходи: обмежувати тривалість роботи з ВДТ, не розміщувати ВДТ поблизу один від одного, вимикати ВДТ, якщо на них не працюють.
Електромагнітне випромінювання оптичного діапазону від ВДТ.
Відповідно до вимог ДСанПіН 3.3.2-007−98, СН № 4557−88 "Санітарні норми ультрафіолетового випромінювання у виробничих приміщеннях", затверджених Міністерством охорони здоров’я СРСР і ДНАОП 0.03-3.17−88 рівні ультрафіолетового випромінювання не повинні перевищувати допустимих значень, наведених у табл. 2.42.
Таблиця 2.42.
Допустима поверхнева щільність потоку енергії електромагнітних випромінювань оптичного діапазону під час роботи з ВДТ
(ДСанПіН 3.3.2-007−98; ГОСТ 12.2.006−87;
ДНАОП 0.03-3.17−88 та ДСН 3.3.6.042−99)
|
Види електромагнітного |
Допустима поверхнева |
|
випромінювання оптичного діапазону |
густина потоку енергії, |
|
(діапазон довжин хвиль) |
Вт/м2 |
|
Ультрафіолетове |
|
|
УФ-С (200–280 нм) |
0,001 |
|
УФ-В (280–315 нм) |
0,01 |
|
УФ-А (315–400 нм) |
10,0 |
|
Видиме світлове |
|
|
(400–760 нм) |
10,0 |
|
Інфрачервоне |
|
|
(0,76–10,0 мкм) |
35,0–70,0 |
Видиме електромагнітне випромінювання охоплює діапазон довжин хвиль 400…760 нм. Основний орган, на який воно впливає, − око людини. Вплив яскравих джерел світла, до яких належить і екран дисплея ВДТ, може викликати лише стомлення очей, запалення райдужної оболонки та спазм повік. Однак ці симптоми швидко минають і вплив видимого електромагнітного випромінювання не призводить до патологічних змін в органах зору у користувачів ВДТ. Вважається, що цей вид оптичного електромагнітного випромінювання не може спричинити жодної серйозної шкоди зоровому аналізатору.
Для дисплеїв ВДТ поверхнева щільність потоку енергії цього виду електромагнітного випромінювання зазвичай перебуває у межах 0,1…2,5Вт/м2, що набагато менше допустимого рівня (див. табл. 2.43), а світимість становить здебільшого величину, близьку до 0,1 Вт/ср м2 (ср – стерадіан або тілесний кут), що відповідає рівням яскравості 3,4…127 кд/м2.
ІЧ електромагнітне випромінювання охоплює діапазон довжин хвиль від 0,76 мкм до 0,54 мм, а енергія кванта лежить у межах 0,0125…1,25еВ. Ефект дії ІЧ випромінюван ня залежить від довжини хвилі, що зумовлює глибину його проникнення. Діапазон ІЧ випромінювань розбито на три ділянки А (λ = 0,76-1,4 мкм), В (λ = 1,4-3,0 мкм) i С (λ > 3 мкм). Перша ділянка (А) має велику проникність через шкіру i належить до короткохвильового діапазону ІЧ електромагнітного випромінювання, а області В i С відносяться до довгохвильового діапазону. Необхідно пам’ятати, що більша частина біологічних матеріалів вважається „непрозорою” для ІЧ електромагнітних випромінювань з довжиною хвилі більш як 1,4 мкм, оскільки ці випромінювання майже повністю поглинаються водою і основна реакція під час їх поглинання біологічними матеріалами є тепловою.
Для дисплеїв ВДТ найвищі рівні поверхневої густини потоку енергії короткохвильового діапазону ІЧ електромагнітного випромінювання (ділянка А) зазвичай не перевищують 0,005 Вт/м2, що набагато менше допустимого рівня (див. табл. 2.43). Що стосується ІЧ електромагнітного випромінювання довгохвильового діапазону (ділянки В і С), то воно практично відсутнє. Теплова емісія не досягає 32 °С.
Електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону та промислової частоти. На робочих місцях користувачів ВДТ формується дуже складна електромагнітна обстановка, що зумовлено наявністю одночасно багатьох джерел електромагнітного випромінювання (дисплеї, системні блоки, пристрої введення/виведення інформації, сканери, принтери, мережні фільтри та ін.), частотний спектр яких перебуває в діапазоні частот від 0 Гц до 3 ГГц (табл. 2.43) Як приклад, на рис. 2.34 наведено спектр електромагнітного випромінювання дисплея на ЕПТ (електричний складник Е) в діапазоні 10 Гц…400 кГц.
Таблиця 2.43.
Спектральний склад електромагнітного випромінювання (перша гармоніка) на робочому місці користувача ВДТ
|
Джерело |
Діапазон частот (перша гармоніка) |
|
Дисплей мережевий трансформатор блоку живлення |
50 Гц |
|
Перетворювач напруги в імпульсному блоці живлення |
20 − 100 кГц |
|
Блок кадрової розгортки і синхронізації |
48 − 160 Гц |
|
Блок рядкової розгортки і синхронізації |
15 − 110 кГц |
|
Анод дисплею (тільки для дисплеїв з ЕПТ) |
0 Гц (електростатика) |
|
Системний блок (процесор) |
50Гц − 3 ГГц |
|
Пристрої введення/виведення інформації |
0 Гц (електростатика), 50 Гц |
|
Джерела безперебійного живлення |
50 Гц, 20 − 100 кГц |
Рис. 2.33. Спектральна характеристика електромагнітного випромінювання дисплея на ЕПТ (електричний складник Е )
в діапазоні 10 Гц…400 кГц
Оскільки електромагнітне поле має і електричний (Е), і магнітний (Н) складник, взаємозв’язок між якими має досить складний характер, оцінку Е і Н на робочих місцях користувачів ВДТ виконують окремо.
Рівні електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону та промислової частоти на робочих місцях користувачів ВДТ повинні відповідати вимогам ДСанПіН 3.3.2-007−98, ГОСТ 12.1.006 „ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля”, ДСНіП №476−2002 (ДСН 3.3.6.096−2002) „Державні санітарні норми і правила при роботі з джерелами електромагнітних полів” та СН № 3206−85 „Гранично допустимі рівні магнітних полів частотою 50 Гц”.
Так, напруженість електромагнітного поля за електричним (Е) та магнітним (Н) складниками, а також його густина потоку енергії (ГПЕ) не повинні перевищувати на робочих місцях значень, наведено в табл. 2.44 (ГОСТ 12.1.006−84).
Таблиця2.44.
Допустимі рівні Е,Н та ГПЕ електромагнітного поля
(ГОСТ 12.1.006−84)
|
Діапазон частот |
Допустимі рівні напруженості електромагнітного поля |
Допустимі рівні |
|
|
За електричним складником (Е), В/м |
За магнітним складником (Н), А/м |
ГПЕ, Вт/м2 |
|
|
60 кГц до 3 МГц 3 МГц до 30 МГц 30 МГц до 50 МГц 50 МГц до 300 МГц 300 МГц до 300 ГГц |
50 20 10 5 |
5 0,3 |
10 |
Згідно з вимогами ДНАОП 0.00-1.31−99 напруженість електромагнітного поля на відстані 50 см навкруги ВДТ за електричним складником не повинна перевищувати 25 В/м у діапазоні частот 5Гц…2 кГц і 2,5 В/м у діапазоні частот 2…400 кГц, а щільність магнітного потоку не повинна перевищувати 250 нТл у діапазоні частот 5 Гц…2 кГц та 25 нТл в діапазоні частот 2 кГц…400 кГц.
Для профілактики несприятливого впливу електромагнітних випромінювань на користувачів ВДТ необхідно:
- використовувати на робочих місцях тільки такі ВДТ, які відповідають сучасним вимогам щодо захисту від електромагнітних випромінювань;
- не використовувати одночасно на одному робочому місці великої кількості радіоелектронних пристроїв;
- вимикати на робочих місцях зайві радіоелектронні пристрої, на яких ніхто не працює.
Електростатичні та магнітні поля. Під час роботи з ВДТ на поверхні екрана дисплея накопичується електростатичний заряд, який створює електростатичне поле, напруженість якого може бути від 8 до 75 кВ/м. Користувач ВДТ не тільки підпадає під дію цього поля, а й отримує додатковий наведений електростатичний потенціал, величина якого може бути від -3 до +5 кВ.
Вважається, що саме цей наведений потенціал є найбільш вирішальним фактором у разі виникнення неприємних суб’єктивних відчуттів у користувачів ВДТ.
Треба зауважити, що напруженість електростатичного поля миттєво зростає до максимуму саме в момент включення ВДТ і згодом поступово зменшується до стабільного рівня. Після вимикання ВДТ зазвичай реєструється від’ємна напруженість поля, яка потім поступово знижується.
На робочому місці користувача ВДТ суттєвий внесок у загальне електростатичне поле вносять також і наелектризовані поверхні клавіатури та „миші”. Під час роботи з клавіатурою напруженість електростатичного поля швидко зростає з 2 до 12 кВ/м, у ділянці рук вона може досягати більше 20 кв/м.
Несприятливий вплив електростатичного поля ВДТ проявляється і в тому, що воно здатне притягувати до робочого місця користувача ВДТ пил, бруд та інші частки, які присутні навколо нього в повітрі робочої зони.
Гранично допустима напруженість електростатичного поля на робочих місцях не повинна перевищувати рівнів, наведених в ГОСТ 12.1.045−84 “ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля", СН № 1757−77 “Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля”, ДНАОП 0.00-1.31−99 та ДСанПіН 3.3.2-007−98.
Згідно з цими нормативними документами поверхневий електростатичний потенціал ВДТ не повинен перевищувати 500 В, а напруженість електростатичного поля на робочих місцях з ВДТ не повинна перевищувати 20 кВ/м.
Для запобігання появи великої напруженості електростатичного поля на робочих місцях користувачів ВДТ та їх захисту від статичної електрики рекомендовано такі заходи:
Нормування магнітних полів на робочих місцях користувачів ВДТ здійснюється згідно з вимогами ДСанПіН 3.3.2-007−98 „Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин”; ДСНіП № 476 „Державні санітарні норми і правила при роботі з джерелами електромагнітних полів”; СНиП ”Предельно допустимые уровни воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами” від 16.06.77 №1742−77; СН ”Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц” от 17.01.85 № 3206−85.
Згідно з вимогами цих нормативних документів та ДНАОП 0.00-1.31−99 щільність магнітного потоку не повинна перевищувати 250 нТл у діапазоні частот 5 Гц…2 кГц і 25 нТл у діапазоні частот 2 кГц…400 кГц.
Наявність шуму та вібрації. Специфіка виробничої діяльності користувачів ВДТ, яка пов’язана з інтенсивною інтелектуальною роботою з використанням комп’ютерної техніки, зумовлює великий негативний вплив виробничого шуму та вібрації на їхню працездатність і стан здоров’я. Цей вплив виражається передусім у зниженні їхньої розумової працездатності, швидкій втомлюваності, ослабленні уваги, появі головного болю та ін.
Основні джерела шуму та вібрації на робочих місцях користувачів ВДТ − системи вентиляції, які застосовують у робочих приміщеннях і в комп’ютерному обладнанні, і зокрема, у системних блоках, а також накопичувачі, пристрої введення/виведення інформації, принтери матричні та ударної дії.
Нормування рівнів звукового тиску в октавних смугах частот, рівня звуку та еквівалентного рівня звуку на робочих місцях користувачів ВДТ виконується відповідно до вимог ДСН 3.3.6.037-99 та ДСанПіН 3.3.2-007-98 (табл. 2.45)
Таблиця 2.45.
Нормування рівня звуку, еквівалентного рівня звуку
та рівнів звукового тиску в октавних смугах частот
(ДСанПіН 3.3.2-007−98)
|
Рівні звукового тиску в дБ |
||||||||||
|
в октавних смугах із середньогеометричними частотами, Гц |
||||||||||
|
Вид трудової діяльності, робочі місця |
31,5 |
663 |
1125 |
2250 |
5500 |
11000 |
22000 |
44000 |
88000 |
Рівні звуку, еквівалентні рівні звуку, дБА/дБАекв. |
|
Програмісти ЕОМ |
86 |
71 |
61 |
54 |
49 |
45 |
42 |
40 |
38 |
50 |
|
Оператори в залах обробки інформації на ЕОМ та оператори комп'ютерного набору |
996 |
883 |
774 |
668 |
663 |
660 |
557 |
555 |
554 |
65 |
|
В приміщеннях для розташування шумних агрегатів ЕОМ |
1103 |
991 |
883 |
777 |
773 |
770 |
668 |
666 |
664 |
75 |
Основні методи боротьби з виробничим шумом на робочих місцях користувачів ВДТ:
Для забезпечення допустимих рівнів шуму у виробничих приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями зазвичай застосовують шумопоглинальні засоби, вибір яких обґрунтовується спеціальними інженерно-акустичними розрахунками. Необхідно застосовувати спеціальні негорючі або важкогорючі перфоровані плити, панелі або мінеральну вату з максимальним коефіцієнтом звукопоглинання в межах частот 31,5…8000 Гц, або будь-які інші матеріали аналогічного призначення, дозволені для обладнання приміщень органами санітарно-епідеміологічного та пожежного нагляду. Крім того, в робочих приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями також можна застосовувати підвісні стелі з аналогічними властивостями.
Рівні вібрації у виробничих приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями не повинні перевищувати допустимих значень, визначених в СН 3044−84 “Санитарные нормы вибрации рабочих мест”, затверджених Міністерством охорони здоров’я СРСР, ГОСТ 12.1.012−90, ДСН 3.3.6.039−99 та ДСанПіН 3.3.2-007−98. Для зменшення рівнів вібрації на робочих місцях комп’ютерне обладнання можна встановлювати на спеціальні амортизатори.
Треба завжди пам’ятати, що у виробничих приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями необхідно використовувати тільки те обладнання, яке має сертифікати відповідності санітарним нормам щодо рівнів акустичних шумів і вібрацій.
Наявність пилу, озону, оксидів азоту та аероіонізації. Вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони на робочих місцях користувачів ВДТ та іонний склад повітря повинні відповідати вимогам ГОСТ 12.1.00−88 „ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”, СН 2152−80 „Санітарно-гігієнічні норми допустимих рівнів іонізації повітря виробничих та громадських приміщень”, затверджених Міністерством охорони здоров‘я СРСР, та ДНАОП 0.03-3.06−80 „Санітарно-гігієнічні норми допустимих рівнів іонізації повітря виробничих та громадських приміщень”.
Відповідно до ГОСТ 12.1.005−88 вміст озону в повітрі робочої зони не повинен перевищувати 0,1 мг/м3; вміст оксидів азоту – 5 мг/м3; вміст пилу – 4 мг/м3.
Озон, оксиди азоту та пил – це саме ті речовини, у яких найчастіше існує перевищення ГДК у повітрі робочої зони біля ВДТ.
Особливу небезпеку щодо впливу на здоров’я людини становить підвищена концентрація озону – високотоксичного подразнювального газу. Надзвичайна небезпека озону для здоров’я людини пов’язана з тим, що він належить до хімічних сполук, які викликають у живих організмах зміни, що схожі з тими, які виникають після дії іонізуючого випромінювання. Таким чином, озон має не лише подразнювальну, а й канцерогенну дію. Початкові ознаки впливу озону можна визначити суб’єктивно. Так, його можна виявити за запахом, або за сухістю та подразненням слизових оболонок. За великих концентрацій озону в повітрі робочої зони у користувачів ВДТ настають головні болі та загальна слабкість.
Основні джерела озону на комп’ютеризованих робочих місцях − ВДТ з дисплеями на ЕПТ і лазерні принтери. Це ще одна причина, через яку необхідно вимикати ВДТ у випадках, коли вони не використовується. Що стосується лазерних принтерів, то їх необхідно розташувати подалі від робочих місць операторів ВДТ.
Основним заходом щодо запобігання несприятливого впливу озону та інших шкідливих речовин на здоров’я користувачів ВДТ є використання та забезпечення надійного функціонування в робочих приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями припливно-витяжної вентиляції.
Негативний вплив на організм людини може мати також додаткова іонізація повітря (аероіонізація) в приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями. Відомо, що в повітрі навколишнього середовища завжди є певна кількість заряджених частинок, які називаються іонами. Так, в 1 см³ чистого природного повітря міститься десь близько 1000 негативних іонів і більш як 1200 позитивних. Однак іонний склад повітря у виробничих приміщеннях може змінюватися під впливом цілої низки факторів.
Так, на робочих місцях користувачів ВДТ упродовж робочої зміни існує суттєва трансформація іонного складу повітря. Встановлено, що вже через 5 хвилин роботи ВДТ з дисплеєм на ЕПТ концентрація легких негативних іонів знижується приблизно у вісім разів, а через 3 години роботи вона практично дорівнює нулю. Знижується також концентрація середніх і важких негативних іонів. Концентрація позитивних іонів і легких, і середніх та важких, відчутно зростає, і вже через 3 години роботи ВДТ у повітрі робочої зони переважають позитивно заряджені іони. Така зміна балансу іонного складу повітря призводить до несприятливого впливу на здоров’я користувачів ВДТ. Дослідження, проведені і за кордоном, так і в Україні, підтвердили негативний вплив збільшення кількості позитивних іонів на розумову і фізичну працездатність людини та розвиток у неї втоми, на роботу серцево-судинної системи, бронхо-легеневого апарату, системи кровотворення, а також вегетативної та центрально-нервової систем. Водночас ці дослідження засвідчили сприятливий вплив на здоров’я людини негативних іонів.
Мінімально необхідні, оптимальні та максимально допустимі рівні іонізації повітря в приміщеннях, в яких використовують ВДТ, наведено в табл. 2.46.
Таблиця 2.46.
Нормовані значення рівнів іонізації повітря приміщень під час роботи на ВДТ (СН 2152−80; ДНАОП 0.03-3.06−80)
|
Рівні |
Кількість іонів в 1 см куб. повітря |
|
|
n + |
n - |
|
|
Мінімально необхідні |
400 |
600 |
|
Оптимальні |
1500…3000 |
3000…5000 |
|
Максимально допустимі |
50000 |
50000 |
Для забезпечення оптимальних умов праці користувачів ВДТ необхідні концентрації позитивних і негативних іонів в повітрі робочих зон можна забезпечити за рахунок використання генераторів негативних іонів, установок штучного зволоження, кондиціонерів, систем загально-обмінної
та місцевої припливно-витяжної вентиляції, а також завдяки застосуванню з’єднаних із землею захисних екранів.
Вимоги до параметрів мікроклімату та іонного складу повітря на робочих місцях користувачів ВДТ. Відповідно до вимог ДСанПіН 3.3.2-007−98 та ДСН 3.3.6.042−99 у виробничих приміщеннях з ВДТ на робочих місцях мають забезпечуватись оптимальний іонний склад повітря (див. табл. 2.47) та оптимальні значення параметрів мікроклімату (табл. 2.47).
Таблиця 2.47.
Нормовані параметри мікроклімату для приміщень з ВДТ
(ДСанПіН 3.3.2-007−98)
|
Період року |
Категорія робіт (ГОСТ 12.1.005-88) (ДСН 3.3.6.042-99) |
Температура повітря, °С |
Відносна вологість повітря, % |
Швидкість руху повітря, м/с |
|
Холодний Теплий |
Легка Іа Легка І6 Легка Іа Легка І6 |
22…24 21…23 23…25 22…24 |
40…60 40…60 40…60 40…60 |
0,1 0,1 0,1 0,2 |
Під оптимальними мікрокліматичними умовами розуміють поєднання таких параметрів мікроклімату, які за тривалого та системного впливу на людину забезпечують зберігання нормального теплового стану її організму без активізації механізмів терморегуляції. Вони забезпечують відчуття теплового ком форту та створюють передумови для високого рівня працездатності.
Оптимальні умови мікроклімату встановлюють для постійних робочих місць. Показники температури повітря в робочій зоні за висотою та горизонталлю впродовж робочої зміни не повинні виходити за межі нормованих величин оптимальної температури для даної категорії робіт.
До категорії Іа належать роботи, що виконуються сидячи і не потребують фізичного напруження, за яких витрати енергії становлять до 139 Вт, а до категорії Іб – роботи, що виконуються сидячи, стоячи або пов’язані з ходінням і супроводжуються фізичним напруженням, за яких витрати енергії становлять від 140 до 174 Вт.
Для забезпечення оптимальних мікрокліматичних умов у будь-який період року приміщення, в яких розташовано комп’ютеризовані робочі місця, повинні бути обладнані системами опалення та кондиціювання.
Вимоги до виробничого освітлення на робочих місцях користувачів ВДТ. Для забезпечення комфортних і безпечних умов праці користувачів ВДТ, праця яких характеризується значним напруженням зорової роботи, необхідно передусім забезпечити раціональне освітлення виробничих приміщень і робочих місць з ВДТ.
На робочих місцях користувачів ВДТ необхідно унеможливити умови, за яких виникає зоровий дискомфорт в їх роботі. Зоровий дискомфорт у користувачів ВДТ виникає, наприклад, за неправильної орієнтації робочого місця відносно світлових віконних отворів, за неправильного розташування світильників відносно робочих місць, коли вони перебувають в полі зору користувача ВДТ і мають засліплювальну дію (прямий блиск), також в разі засліплювальної дії предметів з високою яскравістю, які перебувають за спиною користувача і за дзеркального відбиття на екрані дисплея ВДТ потрапляють у поле його зору (відбитий блиск), а також за неправильного розподілу яскравості безпосередньо на екрані самого дисплею ВДТ та ін.
Для створення комфортних умов зорової роботи користувачів ВДТ виробниче освітлення повинно відповідати таким основним вимогам:
Основні вимоги до параметрів освітлення на робочих місцях користувачів ВДТ наведено в ДСанПіН 3.3.2-007−98, ДНАОП 0.00-1.31−99 та ДБН В.2.5-28−2006.
Згідно з нормативними документами, приміщення з комп’ютеризованими робочими місцями повинні мати природне і штучне освітлення, тобто суміщене освітлення, за якого недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним відповідно до вимог СНиП ІІ-4−79 “Естественное и искуственное освещение. Нормы проектирования” та ДБН В.2.5-28−2006.
Природне освітлення повинно бути боковим, бажано однобічним. У цьому разі природне світло проникатиме в приміщення через бокові світлові віконні прорізи. Для уникнення засліплювальної дії сонячних променів найкраще, коли світлові віконні прорізи зорієнтовані на північ чи північний схід. Згідно з вимогами ДНАОП 0.00-1.31−99 коефіцієнт природної освітленості (КПО) в робочих приміщеннях з ВДТ повинен бути не нижче 1,5%.
В окремих випадках, наприклад, в разі виробничої необхідності, дозволяється експлуатувати ВДТ у приміщеннях без природного освітлення за узгодженням з органами державного нагляду за охороною праці та органами і установами санітарно-епідеміологічної служби.
Вікна в приміщеннях з ВДТ повинні мати регулювальні пристрої для відкривання, а також жалюзі, штори, зовнішні козирки для уникнення засліплювальної дії сонячних променів. Бажано, щоб кожне вікно мало світлорозсіювальні штори з коефіцієнтом відбиття 0,5…0,7.
Приміщення з комп’ютеризованими робочими місцями повинні бути обладнані системами штучного загального рівномірного освітлення. У виробничих та адміністративно-громадських приміщеннях, де переважають роботи з документами, допускається також використовувати системи штучного комбінованого освітлення (додатково до загального освітлення встановлюють світильники місцевого освітлення).
Загальне рівномірне штучне освітлення має бути виконано у вигляді суцільних або переривчатих ліній світильників, що розміщуються збоку від робочих місць (переважно зліва), паралельно лінії зору працівників. Що стосується можливого світлорозподілу у світильників, то допускається застосовувати світильники таких класів:
- прямого світла - П;
- переважно прямого світла - Н;
- переважно відбитого світла - В.
У разі розташування робочих місць користувачів ВДТ за периметром приміщення лінії світильників штучного освітлення повинні розміщуватися локально над робочими місцями.
Для загального освітлення необхідно застосовувати світильники із розсіювачами та дзеркальними екранними сітками або віддзеркалювачами. Застосування світильників без розсіювачів та екранних сіток забороняється.
Джерелами світла за штучного освітлення повинні застосовуватися люмінесцентні лампи типу ЛБ. Під час обладнання робочих приміщень з ВДТ світильниками переважно відбитого світла (клас В) у виробничих та адміністративно-громадських приміщеннях можуть застосовувати металогалогенові лампи потужністю до 250 Вт. Допускається у світильниках місцевого освітлення застосовувати також лампи розжарювання.
Яскравість світильників загального освітлення в зоні кутів випромінювання від 500 до 900 відносно вертикалі в подовжній і поперечній площинах повинна становити не більш як 200 кд/м2, а захисний кут світильників повинен бути не більшим за 400.
Відповідно до вимог ДБН В.2.5-28−2006 (СНиП ІІ-4−79) коефіцієнт запасу (Кз) для освітлювальної установки в системі загального освітлення необхідно приймати рівним 1,4.
Коефіцієнт пульсації світлового потоку на робочих місцях користувачів ВДТ не повинен перевищувати 5%, що зазвичай забезпечується застосуванням газорозрядних ламп у світильниках загального і місцевого освітлення.
Для зменшення коефіцієнта пульсації світлового потоку світильники повинні бути укомплектовані високочастотними пускорегулювальними апаратами (ВЧ ПРА). Допускається застосовувати світильники без ВЧ ПРА тільки за використання моделі з технічною назвою “Кососвет”.
У разі неможливості застосування світильників з ВЧ ПРА, газорозрядні лампи в багатолампових світильниках або розташовані поряд світильники загального освітлення необхідно підключати до різних фаз трифазної мережі.
Рівень освітленості на робочих місцях в зоні розташування документів має бути в межах 300…500 лк. У разі неможливості забезпечити такий рівень освітленості системою загального освітлення допускається застосування світильників місцевого освітлення, але при цьому не повинно бути відблисків на поверхні екрану ВДТ і збільшення освітленості екрана більш як ніж до 300 лк.
Світильники місцевого освітлення повинні мати напівпрозорий відбивач світла із захисним кутом не меншим за 400.
На робочих місцях користувачів ВДТ необхідно передбачити обмеження прямої близькості від джерел природного та штучного освітлення; при цьому яскравість поверхонь, що світяться (вікна, джерела штучного світла) і перебувають у полі їх зору, повинні бути не більш як за 200 кд/м2.
Необхідно також обмежувати і відбитий блиск правильним вибором типів світильників і відповідним розміщенням робочих місць користувачів ВДТ відносно джерел природного та штучного освітлення. Яскравість відблисків на екрані дисплею ВДТ не повинна перевищувати 40 кд/м2, яскравість стелі під час застосування світильників переважно відбитого світла не повинна перевищувати 200 кд/м2.
Світлових відблисків з клавіатури, екрана та від інших частин ВДТ у напрямку очей користувача не повинно бути. Для їх виключення необхідно застосовувати спеціальні екранні фільтри, захисні козирки або розташовувати джерела світла паралельно напрямку погляду на екран ВДТ з обох його сторін. Дискомфорт від відбиття світла від екрана дисплея ВДТ знижується за збільшення яскравості екрана та зниження рівня навколишнього освітлення.
Варто обмежувати і нерівномірність розподілу яскравості в полі зору користувачів ВДТ; відношення значень яскравості робочих поверхонь не повинно перевищувати 3:1, а робочих поверхонь і навколишніх предметів (стін, обладнання) – 5:1.
Бажано також використовувати в робочому приміщенні з ВДТ таку систему штучного освітлення, яка давала б змогу регулювати інтенсивність штучного освітлення залежно від інтенсивності природного, а також дозволяла б освітлювати тільки потрібні для роботи зони приміщення.
Для забезпечення нормованих значень освітлення в приміщеннях з комп’ютеризованими робочими місцями необхідно регулярно очищати і віконне скло, і світильники (забруднення скла вікон і світильників може знизити освітленість робочих приміщень майже в 1,5 – 2 рази) і робити це необхідно не рідше аніж двічі на рік, а також необхідно своєчасно проводити заміну несправних ламп та світильників.
Вимоги до комп’ютерного обладнання. Комп’ютерне обладнання (ЕОМ, ПЕОМ, ВДТ, спеціальні периферійні пристрої для них, устаткування для їх обслуговування, ремонту та налагодження та ін.) повинно відповідати вимогам чинних в Україні стандартів і нормативних актів з охорони праці та ДНАОП 0.00-1.31−99 і ДСаНПіН 3.3.2.007−98. Окрім того, зазначене обладнання закордонного виробництва повинно додатково відповідати вимогам національних стандартів держав-виробників і мати відповідну позначку на корпусі, в паспорті або іншій експлуатаційній документації.
Після запровадження в дію ДНАОП 0,00-1.31-99 (з 1 вересня 1999 року) забороняється використання для виробничих потреб нового комп’ютерного обладнання, яке підлягає обов’язковій сертифікації в Україні згідно з стандартами щодо вимог із забезпечення безпеки праці, життя і здоров’я людей, без наявності виданого в установленому порядку і визнаного в Україні згідно з державною системою сертифікації УкрСЕПРО сертифіката, що засвідчує його відповідність обов’язковим вимогам.
Прийняття в експлуатацію зазначеного обладнання повинно здійснюватися тільки за умови наявності в комплекті з ним паспорта, інструкції або іншої експлуатаційної документації, перекладеної українською (або також російською) мовою.
За наявності відхилень від вимог нормативної документації можливість використання обладнання повинна бути узгоджена з Держпромгірнаглядом, Держстандартом та організацією замовником до укладення контракту на постачання. Копії узгоджень і сертифікати повинні бути долучені до паспорта або іншої експлуатаційної документації обладнання.
У табл. 2.49 наведено вимоги ДНАОП 0.00-1.31−99 до основних параметрів ВДТ.
Щодо допустимих значень неіонізуючого електромагнітного випромінювання, рентгенівського випромінювання та поверхневого електростатичного потенціалу ВДТ, то, як вже було зазначено раніше:
- напруженість електромагнітного поля на відстані 50 см навкруги ВДТ за електричним складником не повинна перевищувати:
- у діапазоні частот 5 Гц - 2 кГц 25 В/м,
- у діапазоні частот 2 кГц - 400 кГц 2,5 В/м;
- щільність магнітного потоку не повинна перевищувати:
- у діапазоні частот 5 Гц - 2 кГц 250 нТл,
- у діапазоні частот 2 кГц - 400 кГц 25 нТл;
- поверхневий електростатичний потенціал не повинен перевищувати 500 В;
- потужність дози рентгенівського випромінювання на відстані 5 см від екрана та інших поверхонь ВДТ не повинна перевищувати 100 мкР/год.
Згідно з ДНАОП 0.00-1.31−99 на робочому місці користувача ВДТ клавіатура повинна відповідати таким основним вимогам:
- виконання клавіатури у вигляді окремого пристрою з можливістю вільного переміщення;
- наявність опорного пристрою, який дає змогу змінювати кут нахилу клавіатури в межах від 50 до 150 і виготовлений з матеріалу з великим коефіцієнтом тертя, що перешкоджає його переміщенню;
- висота на рівні переднього ряду не більш як 15 мм;
- виділення кольором і місцем розташування окремих груп клавіш;
- наявність заглиблень посередині клавіш;
- однаковий хід всіх клавіш з мінімальним опором натисканню 0,25Н і максимальним – не більш як 1,5Н;
- виділення кольором на клавішах символів різних алфавітів (англійського, українського або російського).
Таблиця 2.48.
Вимоги до основних параметрів ВДТ
(ДНАОП 0.00-1.31−99)
|
Найменування параметра |
Значення параметра |
|
Яскравість знака (яскравість фону), кд/м2 |
від 35 до 120 |
|
Зовнішня освітленість екрана, лк |
від 100 до 250 |
|
Контраст (для монохромних зображень) |
від 3:1 до 1,5:1 |
|
Нерівномірність яскравості в робочій зоні екрана |
не більш як 1,7:1 |
|
Відхилення форми робочої зони екрана від прямокутності: |
|
|
по горизонталі та вертикалі |
не більш як 2% |
|
по діагоналі |
не більш як 4% відношення суми коротких сторін до суми довгих |
|
Різниця довжин рядків або стовпчиків |
не більш як 2% середнього значення |
|
Розмір мінімального елемента зображення (пікселя) для монохромних зображень, мм |
0,3 |
|
Допустима тимчасова нестабільність зображення (мигання) |
не повинна бути зафіксована у 90 відсотків спостерігачів |
|
Відбивна властивість, дзеркальне та змішане відображення (відблиск), %, (допускається виконання вимог у разі застосування приекранного фільтра) |
не більш як 1 |
|
Відношення ширини знака до його висоти для великих літер |
від 0,7 до 0,9 |
|
Мінливість розміру знака |
не більш як 5% висоти |
|
Ширина лінії контура знака |
0,15 – 0,1 висоти знака |
|
Модуляція щодо яскравості растру: для монохромних зображень |
не більш як 0,4 |
|
для багатоколірних зображень |
не більш як 0,7 |
|
Відстань між рядками |
не менш як ширина контуру знака або одного елемента зображення |
Вимоги до розміщення устаткування та організації робочих місць користувачів ВДТ. Правильна організація робочих місць користувачів ВДТ сприяє і підвищенню їх працездатності та продуктивності праці, і зменшенню їх втомлюваності. Проведені дослідження виявляють, що за раціональної організації робочих місць продуктивність праці зростає в середньому на 15…25%.
Організація робочого місця користувача ВДТ передбачає правильне розміщення робочого місця у виробничому приміщенні, його відповідність ергономічним вимогам і вимогам технічної естетики, а також раціональне компонування обладнання на робочих місцях.
Основні вимоги щодо організації робочого місця користувача ВДТ наведено в ДНАОП 0.00-1.31−99 та ДСаНПіН 3.3.2.007−98.
Площа, яку необхідно виділяти для одного робочого місця з ВДТ, повинна становити не менш як 6 м2, а обсяг – не менш як 20 м3. Робочі місця з ВДТ відносно світлових віконних прорізів повинні розміщуватися так, щоб природне світло падало збоку і переважно зліва.
Під час розміщення у виробничому приміщенні робочих місць з ВДТ необхідно дотримуватися таких вимог (рис. 2.35):
- робочі місця з ВДТ розміщують на відстані не менш як 1м від стін зі світловими віконними прорізами;
- відстань між боковими поверхнями ВДТ має бути не меншою за 1,2 м;
- відстань між тильною поверхнею одного ВДТ та екраном іншого не повинна бути меншою 2,5 м;
- прохід між рядами робочих місць з ВДТ має бути не меншим 1 м.
Вимоги цих пунктів щодо відстані між боковими поверхнями ВДТ і відстані між тильною поверхнею одного ВДТ та екраном іншого необхідно враховувати також і під час розміщення робочих місць з ВДТ у суміжних приміщеннях з урахуванням конструктивних особливостей стін і перегородок.
Організація робочого місця повинна забезпечувати відповідність усіх його елементів та їх розташування ергономічним вимогам відповідно до ГОСТ 12.2.032-78 “ССБТ Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования“, а також враховувати характер та особливості трудової діяльності користувачів ВДТ.
Конструкція робочого місця користувача ВДТ (під час роботи сидячи) має забезпечувати підтримання оптимальної робочої пози з такими ергономічними характеристиками: ступні ніг – на підлозі або на підставці для ніг; стегна - в горизонтальній площині; передпліччя - вертикально; лікті - під кутом 70…900 до вертикальної площини; зап’ястя зігнуті під кутом не більш як 200 відносно горизонтальної площини, нахил голови – 15…200 відносно вертикальної площини. Якщо користування ВДТ є основним видом діяльності, то він розміщується на основному робочому столі зазвичай з лівого боку, а якщо використання ВДТ є періодичним, то він, як правило, розміщується на приставному столі, переважно з лівого боку від основного робочого столу. Кут між поздовжніми осями основного та приставного столів має бути 90…1400.
Висота робочої поверхні столу для ВДТ та ширина повинні забезпечувати можливість виконання операцій у зоні досяжності моторного поля (див. рис. 2.2).
Робочий стіл для ВДТ повинен мати простір для ніг заввишки не менш як 600 мм, завширшки не менш як 500 мм, глибиною на рівні колін не менше 450 мм, на рівні витягнутої ноги - не менш як 650 мм. Він також має бути обладнаним підставкою для ніг завширшки не менш як 300 мм та завглибшки не менше 400 мм з можливістю регулювання по висоті в межах 150 мм і кута нахилу опорної поверхні - в межах 200.
Рис. 2.35. Розміщення робочих місць з ВДТ у виробничих приміщеннях.
Робоче сидіння (стілець, крісло) користувача ВДТ повинно мати такі основні елементи: сидіння, спинку та стаціонарні або знімні підлокітники. У конструкцію сидіння можуть бути введені додаткові елементи, що не є обов`язковими: підголовник і підставка для ніг. Робоче сидіння користувача ВДТ повинно бути підйомно-поворотним, тобто таким, що регулюється за висотою, кутом нахилу сидіння та спинки, за відстанню спинки до переднього краю сидіння, висотою підлокітників. Регулювання кожного параметра має бути незалежним, плавним або ступінчастим, і мати надійну фіксацію. Хід ступінчатого регулювання елементів сидіння має становити для лінійних розмірів 15…20 мм, для кутових – 2…50. Зусилля під час регулювання не повинні перевищувати 20 Н. Ширина та глибина сидіння повинні бути не меншими за 400 мм. Висота поверхні сидіння має регулюватися в межах 400−500 мм, а кут нахилу поверхні – від 150 вперед до 50 назад. Висота спинки сидіння має становити 30020 мм, ширина – не менш як 380 мм. Кут нахилу спинки повинен регулюватися в межах 0…300 відносно вертикального положення.
Для зниження статичного напруження м`язів рук необхідно застосовувати стаціонарні або знімні підлокітники завдовжки не менш як 250 мм, завширшки – 50…70 мм, що регулюються по висоті над сидінням у межах 23030 мм і по відстані між підлокітниками в межах 350−500 мм.
Екран дисплея ВДТ і клавіатуру необхідно розташовувати на оптимальній відстані від очей користувача, але не ближче 600 мм з урахуванням розміру алфавітно-цифрових знаків та символів. Рекомендовані відстані від екрана дисплея до очей користувача ВДТ залежно від розміру екрана наведено в табл. 2.49.
Таблиця 2.49.
Рекомендовані відстані від екрана дисплея ВДТ до очей користувача
|
Розмір екрана по діагоналі см (дюйм) |
Відстань від екрана до очей, мм |
|
35/38 см (14"/15") 43 см (17") 48 см (19") 53 см (21") |
600–700 700–800 800–900 900 – 1000 |
Розташування екрана дисплея ВДТ на робочому місці повинно забезпечувати зручність зорового спостереження за засобами відображення інформації (ЗВІ) у вертикальній площині під кутом 300 від лінії зору користувача ВДТ.
Згідно з ГОСТ 12.1.032−78 в інформаційному полі зорового спостереження (див. рис. 2.1) виділяють три зони: у зоні 1 розміщують ЗВІ, які використовуються дуже часто і потребують точного та швидкого зчитування інформації; у зоні 2 – ЗВІ, які використову ються часто і потребують менш точного і швидкого зчитування інфор мації; у зоні 3 – ЗВІ, які використовуються зрідка (епізодично).
Клавіатуру на робочому місці користувача ВДТ необхідно розміщувати на поверхні столу або на спеціальній, регульованій за висотою, робочій поверхні окремо від столу на відстані 100…300 мм від краю. Кут нахилу клавіатури має бути в межах 5…150.
Оптимальні ергономічні параметри робочого місця користувача ВДТ наведено на рис. 2.36.
Рис.2.36. Оптимальні ергономічні параметри робочого місця користувача ВДТ
Робоче місце з ВДТ треба оснащувати пюпітром (тримачем) для документів. Пюпітр (тримач) для документів повинен бути рухомим і встановлюватися вертикально (або з нахилом) на тому самому рівні та відстані від очей користувача ЕОМ, що й дисплей ВДТ.
Розміщення принтера або іншого пристрою введення-виведення інформації на робочому місці має забезпечувати добру видимість екрана дисплея ВДТ, зручність ручного керування пристроєм введення-виведення інформації в зоні досяжності моторного поля: по висоті − 900…1300 мм, по глибині – 400…500 мм. Під матричні принтери потрібно підкладати вібраційні килимки для гасіння вібрації та шуму.
У разі необхідності великої концентрації уваги під час виконання робіт з високим рівнем напруженості праці суміжні робочі місця з ВДТ можливо відокремлювати одне від одного перегородками заввишки 1,5…2 м.
Організація робочого місця оператора ВДТ, яке передбачає управління технологічним обладнанням (станки з програмним управлінням, роботизовані технологічні комплекси, обладнання для гнучкого автоматизованого виробництва тощо), повинна передбачати:
- достатній простір для оператора ВДТ;
- вільну досяжність органів ручного управління в зоні моторного поля: відстань по висоті – 900…1330 мм, по глибині – 400…500 мм;
- розташування екрана ВДТ у робочій зоні за умови, що таке розташування забезпечувало б зручність зорового спостереження у вертикальній площині під кутом плюс-мінус 300 від лінії зору оператора, а також зручність використання ВДТ під час коригування керуючих програм одночасно з виконанням основних виробничих операцій;
- можливість повертання екрана дисплея ВДТ навколо горизонтальної та вертикальної осей.
Вимоги ергономіки щодо відображення візуальної інформації на екрані дисплея. Досягнення високої працездатності та продуктивності праці користувачів ВДТ, а також зменшення їх втомлюваності неможливе без урахування вимог ергономіки щодо візуального відображення інформації на екрані дисплея з погляду забезпечення оптимальних умов праці для найбільш зручного та якісного сприйняття цієї інформації.
Зручність та якість сприймання інформації з екрана дисплея визначають психофізіологічними можливостями і особливостями зорового апарата людини, а також вибором розміру та кольору символів на екрані дисплея, їх розташуванням, вибором кольору фонового екранного простору, роздільної здатності дисплея та ін.
Один з найбільш важливих параметрів зображення символу − його розмір, який необхідно вибирати залежно від відстані між оператором ВДТ та екраном дисплея, а також від типу алфавіту. Висоту символа h розраховують за формулою (2.123):
, (2.123)
де R – відстань між площиною екрана дисплея та органами зору оператора ВДТ; α – кутовий розмір символа.
Для простих символів α дорівнює 15…18', для середніх − 21…26', для складних − 35…40'.
Кількість інформаційних рядків (Кi) і кількість знакомісць для символів у інформаційному рядку (Кj), які можуть бути розташовані по висоті та ширині екрана дисплея заданих розмірів, визначають відповідно за формулами (2.124−2.125):
; (2.124)
. (2.125)
де R – відстань між площиною екрана дисплея та органами зору оператора ВДТ;
α – кутовий розмір символа; b1 = 1 + k − коефіцієнт висоти одного знакомісця;
b2 = r + d – коефіцієнт ширини одного знакомісця;
r, k, d – безрозмірні коефіцієнти, що визначають відповідно ширину символа та відстань між символами на екрані дисплея по вертикалі та горизонталі відносно висоти символа h;
Не, Lе – розміри екрана дисплея відповідно по висоті та ширині.
Оптимальна величина символів на екрані дисплея ВДТ повинна бути зумовлена передусім достатніми для ідентифікації розмірами. Так, оптимальним за розміром символом для читання на відстані 60 см вважають символ з кутовим розміром α=20…28', що дорівнює висоті символа 3,8 мм. Вибираючи символи необхідно, враховувати той факт, що залежно від виду роботи їх розміри можуть змінюватися. У нормативних документах подано відповідні рекомендації щодо оптимальної висоти та ширини символів для різних видів робіт. Наприклад, згідно з рекомендаціями ДНАОП 0.00-1.31−99 під час роботи операторів ВДТ треба використовувати відношення ширини символа до його висоти від 0,7 до 0,9, ширину лінії контура символа − 0,15…0,1 висоти символа, мінливість розміру символ − не більш як 5% його висоти.
Швидкість і точність розпізнавання символів залежать від їх структури та ступеня розбіжності між ними. У зв’язку із цим необхідно вирішувати завдання з підвищення ефективності читання алфавіту за мінімального числа елементів, що його створюють. Для цього використовують такий показник рівня розбіжності символів, як коефіцієнт декореляції алфавіту (р), який визначається формулою (2.126):
(2.126)
де і, j – номери символів у алфавіті завдовжки N;
ni, nj – число елементів розкладання (сегментів), що становлять відповідно і-й та j-й символи алфавіту;
nij. – число елементів розкладання, що входять і у і-й, і j-й символи.
Аналіз знакових масивів, що відображуються на екранах ВДТ, показує пряму залежність ефективності читання алфавіту від величини ρ. Проте збільшення значення цього показника свідчить про ускладнення структури знака, а отже, потребує ускладнення апаратури, що забезпечує генерування знаків.
Ще один важливий параметр, який великою мірою впливає на якість сприймання інформації користувачем ВДТ, − час, відведений йому на сприйняття одного символа. Так, мінімальний час безпомилкового розпізнавання одного символа з кутовим розміром α = 30' за контрасту К = 0,9 становить близько 0,1 с. Згідно з рекомендаціями ВСНіПРВЦ для якісного сприйняття інформації оператором ВДТ контрастність зображення знака на екрані дисплея ВДТ має бути не менш як 0,8. Зумовлено це тим, що, наприклад, за контрасту К = 0,9 правильно розпізнаються близько 80% слів, тоді як за контрасту 0,12 менш як 50%.
Для якісної та надійної взаємодії оператора ВДТ з інформаційною системою проміжок часу чекання інформації в середньому не повинен перевищувати 15 секунд, а коефіцієнт його завантаженості повинен бути близьким до 0,75.
Під час організації робочих місць користувачів ВДТ необхідно також пам’ятати і про просторові характеристики поля зору людини. Відомо, що людина здатна розпізнавати одночасно тільки ті предмети, які перебувають у зоні ясного бачення, а це становить приблизно 10 градусів у горизонтальній і вертикальній площині.
На зручність та якість сприймання інформації великою мірою впливає і такий важливий параметр ВДТ, як роздільна здатність екрана його дисплея, яка визначається мінімально допустимою кількістю пікселів по горизонталі та по вертикалі екрана дисплея ВДТ залежно від розміру його діагоналі, або максимально допустимим розміром одиничного пікселя на екрані дисплея ВДТ. Згідно з рекомендаціями нормативних документів передбачається, що, наприклад, для екрана дисплея ВДТ, який має діагональ 31 см, мінімальна допустима кількість пікселів по горизонталі має бути не менш як 640, по вертикалі не менш як 400, а максимально допустимий розмір одиничного пікселя має бути не більш як 0,3-0,4 мм для монохромного дисплея ВДТ і не більше як 0,6 мм - для кольорового.
Згідно з рекомендаціями “Временных санитарных норм и правил работы в вычислительных центрах” (1988 р.) передбачалося нормування таких основних параметрів ВДТ щодо відображення інформації:
Щодо рекомендацій ДНАОП 0.00-1.31−99 стосовно тих самих параметрів ВДТ, то більшість з них наведено вище (див. табл. 2.49).
Для полегшення сприйняття інформації користувачем ВДТ інтерфейс останнього повинен в обов’язковому порядку забезпечувати: можливість збереження на екрані ВДТ інформації впродовж певного часу; обмеження простору розміщення на екрані ВДТ нових повідомлень; можливості чіткого розрізнення інформації за її новизною, значущістю та часу надходження.
Також необхідно враховувати вимоги існуючих нормативних документів щодо складання, вибору та виконання написів, абревіатур, текстових повідомлень та ін. Написи повинні бути максимально короткими, але водночас потрібно унеможливити спотворення їх суті або неоднозначності їх тлумачення. У написах необхідно застосовувати передусім стандартизовані загальноприйняті найменування. Відстані між літерами та цифрами одного напису мають бути візуально однаковими. Щоб один напис не здавався продовженням іншого, між написами має бути інтервал не менш як два знакомісця.
Візуалізацію інформації на екранах ВДТ можна здійснювати і за допомогою алфавітно-цифрового інтерфейсу (використання літер, цифр, символів, інвертування їх зображення, зміни їх розміру, яскравості, кольору, частоти мигтінь та ін.), і за допомогою графічного інтерфейсу (використання візуальних графічних об’єктів, зміни їх форми та просторової орієнтації та ін.).
Необхідно пам’ятати, що візуалізацію інформації за допомогою алфавітно-цифрового інтерфейсу варто використовувати для відображення якісних характеристик об'єктів (тип, структура, функції, стан та ін.). Наприклад, миготіння літер, цифр, символів використовують для позначення аварійних ситуацій (регламентована частота миготінь від 1,0 до 3,0 Гц).
Що стосується візуалізації інформації за допомогою графічного інтерфейсу, то її варто використовувати для відображення просторового розташування об’єктів, напрямку їх руху, зміни курсу, швидкості та ін. або для відображення змін певних контрольованих величин та ін. Наприклад, інформацію про швидкість і напрямок руху об’єкта можна бути представити зміною довжини та просторової орієнтації лінії на екрані дисплея ВДТ.
Досягнення високої працездатності та продуктивності праці користувачів ВДТ, а також зменшення їх втомлюваності неможливе без урахування вимог ергономіки щодо вибору кольору тла екранного простору дисплея, хоча ця характеристика і вважається другорядною порівняно з іншими параметрами ВДТ.
Незважаючи на те, що згідно з більшістю публікацій з цього питання найкращим кольором тла екранного простору дисплея вважають зеленувато-жовтий, досі не існує однозначної відповіді про вибір кольору. Адже кожна людина має свої індивідуальні особливості сприйняття кольорів, які до того ж можуть змінюватися навіть упродовж робочого дня, оскільки великою мірою залежать від фізичного та психологічного стану людини. Безумовно, кожен повинен робити свій вибір, виходячи зі своїх індивідуальних особливостей, але все ж таки варто максимально враховувати і загальні вимоги ергономіки щодо цього питання.
Передусім варто враховувати вимоги ергономіки щодо впливу кольору тла екранного простору дисплея на рівень контрасту зображення інформації. Необхідно пам’ятати, що білий, зелений та оранжевий кольори дають майже однакову чіткість зображень; білий колір, на відміну від інших, деякою мірою сприяє зменшенню числа помилок зчитування інформації з екрана дисплея, а зелений та оранжевий кольори за спостереження з більших відстаней видно краще.
Варто також пам’ятати, що насичені червоний і блакитний кольори не рекомендовано використовувати постійно з погляду можливості виникнення вад кольорового бінокулярного зору та так званої кольорової сліпоти. Безумовно, червоний колір, як такий, що є найвиразнішим щодо інших кольорів, слід використовувати, але тільки епізодично і тільки для робіт, що мають важливе значення, або для відображення аварійних ситуацій.
До основних профілактичних заходів щодо збереження здоров’я та підвищення працездатності користувачів ВДТ належать обов’язкове проведення профілактичних медичних оглядів, а також організація раціонального режиму їх праці і відпочинку.
Профілактичні медичні огляди. Усі, хто працює з ВДТ, підлягають обов’язковим профілактичним медичним оглядам (попереднім і періодичним) відповідно до Положення про медичний огляд працівників певних категорій, наказ МОЗ України від 31. 03. 94 № 45 .
Основна мета попереднього медичного огляду під час влаштування працівника на роботу − це встановлення початкового стану здоров’я людини, визначення його фізичної та психічної придатності до роботи за конкретно обраною професією. Під час проведення попереднього медичного огляду важливо виявити осіб, яких за медичними показниками не можна допускати до роботи в умовах дії несприятливих виробничих факторів, характерних для даної професії.
До основних критеріїв оцінки придатності до роботи з ВДТ належать показники стану органів зору: гострота зору, показники рефракції, акомодації, стану бінокулярного апарата ока та ін. Саме приховані вади зору можуть стати причиною багатьох захворювань у користувачів ВДТ.
Основні протипоказання з боку органів зору, визначені в ДСанПіН 3.3.2-007−98:
- гострота зору з кореляцією не нижча, ніж 0,5 на одному оці та 0,2 – на другому;
- рефракція: міопія вище 6,0 Д, гіперметропія вище 4,0 Д, астигматизм (будь-якого виду) вище 3,0 Д;
- відсутність бінокулярного зору;
- хронічні захворювання переднього відрізку очей;
- захворювання зорового нерва і сітківки;
- глаукома.
За попереднього медичного огляду необхідно враховувати і загальний фізичний стан організму загалом. У тому ж нормативному документі регламентовано й загальні (соматичні) протипоказання, основні з яких:
Періодичні медичні огляди працівників проводять упродовж всього терміну їхньої трудової діяльності. Такі огляди забезпечують динамічний нагляд за станом здоров'я працівника, виявлення ранніх ознак впливу несприятливих виробничих факторів на організм, а також захворювань, які не дають змоги продовжувати роботу за цією професією.
Для осіб, які працюють за ВДТ, періодичні медичні огляди потрібно проводити раз на два роки комісією у складі терапевта, невропатолога та офтальмолога. У разі необхідності до складу комісій можна залучати лікарів інших спеціальностей. Окрім того, жінок, які працюють за таким обладнанням, обов’язково оглядає гінеколог раз на два роки. Відповідно до ДСанПіН 3.3.2-007−98 жінок з часу встановлення вагітності та в період годування дитини грудьми до виконання всіх робіт, пов’язаних з використанням ВДТ, не допускають.
Організація режиму праці та відпочинку користувачів ВДТ. Режим праці та відпочинку тих, хто працює з ВДТ, визначається відповідно до вимог ДСанПіН 3.3.2-007−98.
Згідно з цим нормативним документом упродовж робочої зміни необхідно в обов’язковому порядку передбачати:
- обідні перерви;
- перерви для відпочинку та особистих потреб (згідно з трудовими нормами);
- додаткові регламентовані перерви, які запроваджують для окремих професій, у тому числі і для тих, хто працює з ВДТ, з урахуванням особливостей трудової діяльності.
Тривалість обідньої перерви визначається чинним законодавством про працю і правилами внутрішнього трудового розпорядку підприємства, організації чи установи. Зазвичай тривалість такої перерви становить 40–60 хвилин. Тривалість і кількість інших додаткових і регламентованих перерв залежать від характеру трудової діяльності, напруженості і важкості праці і визначається диференційовано для кожної професії, в тому числі і для тих, хто працює з ВДТ.
За характером трудової діяльності під час роботи з ВДТ видокремлено три професійні групи згідно з чинним класифікатором професій (ДК-003−95 і Зміна № 1 до ДК-003−95):
розробники програм (інженери-програмісти) – виконують роботу переважно з ВДТ і документацією за одночасного інтенсивного обміну інформацією з ЕОМ і високою частотою прийняття рішень. Робота характеризується інтенсивною розумовою творчою працею з підвищеним напруженням зору, концентрацією уваги на тлі нервово-емоційного напруження, вимушеною робочою позою, загальною гіподинамією, періодичним навантаженням на кисті рук. Роботу виконують у режимі діалогу з ЕОМ у вільному темпі з періодичним пошуком помилок в умовах дефіциту часу;
оператори електронно-обчислювальних машин – виконують роботу, пов’язану з обліком та обробкою інформації, отриманої з ВДТ за попереднім запитом, або такої, що постійно надходить з ВДТ. Супроводжується така робота перервами різної тривалості, може бути пов’язана з виконанням іншої роботи і характеризується як робота зі значним напруженням зору, невеликими фізичними зусиллями, нервовим напруженням середнього ступеня та виконується у вільному темпі;
оператори комп’ютерного набору – виконують одноманітну за характером роботу з документацією і клавіатурою ВДТ. Супроводжується така робота впровадженням даних з високою швидкістю за нечастих нетривалих переключеннях погляду на екран дисплея і характеризується вона як фізична праця з підвищеним навантаженням на кисті рук на тлі загальної гіподинамії, з нервово-емоційним напруженням і напруженням зору (фіксація зору переважно на документі).
Відповідно до наведеної класифікації ДСанПіН 3.3.2-007−98 встановлюють такі внутрішньозмінні режими праці та відпочинку під час роботи з ЕОМ за 8-годинної денної робочої зміни залежно від характеру праці:
- для розробників програм із застосуванням ЕОМ потрібно призначати регламентовану перерву для відпочинку тривалістю 15 хвилин через кожну годину роботи за ВДТ;
- для операторів із застосуванням ЕОМ потрібно призначати регламентовані перерви для відпочинку тривалістю 15 хвилин через кожні дві години роботи;
- для операторів комп’ютерного набору потрібно призначати регламентовані перерви для відпочинку тривалістю 10 хвилин після кожної години роботи за ВДТ.
За 12-годинної робочої зміни регламентовані перерви повинні встановлюватися в перші 8 годин роботи аналогічно перервам за 8-годинної робочої зміни, а впродовж останніх 4-х годин роботи, незалежно від характеру трудової діяльності, через кожну годину тривалістю 15 хвилин.
У санітарних правилах наголошено, що в усіх випадках, коли виробничі обставини не дають змоги застосовувати регламентовані перерви, тривалість безперервної роботи з ВДТ не повинна перевищувати 4 години.
Для зниження нервово-емоційного напруження, зменшення втоми зорового аналізатора, поліпшення мозкового кровообігу, подолання несприятливих наслідків гіподинамії під час роботи з ВДТ доцільно використовувати перерви для виконання комплексу спеціальних профілактично-реабілітаційних вправ, наведених у ДСанПіН 3.3.2-007−98 (рекомендований додаток 7).
Враховуючи особливості професійної діяльності користувачів ВДТ, для забезпечення повноцінного відпочинку користувачів ВДТ можна рекомендувати організацію на підприємствах оздоровчо-профілактичних комплексів. Основною метою створення таких комплексів повинно стати впровадження системи заходів, спрямованих передусім на профілактику захворювань, загальне зміцнення організму працівників за рахунок використання різних засобів і методів психологічного розвантаження, фізичної культури у сполученні з фізіотерапевтичними та гігієнічними засобами.
Питання для самоконтролю
До підрозділу 2.1.
До підрозділу 2.2.
До підрозділу 2.3.
До підрозділу 2.4.
До глави 2.5.
До підрозділу 2.6.
До глави 2.7.
До глави 2.8.
До глави 2.9.
До глави 2.10.
До глави 2.11.