1.2. Фактори небезпек системи “людина - навколишнє середовище” - Страница 3
1.2.2.2. Фізичні фактори небезпек життєвого середовища людини можна поділити на наступні групи: механічні, термічні, радіаційні електромагнітні.
Механічні є найбільш численними факторами впливу на життєдіяльність людини. До них відносяться: тиск, шум, вібрація.
Тиск є одним із найбільш важливих факторів, які можуть негативно впливати на організм людини. Згідно з визначенням, тиск є сила, яка діє рівномірно на одиницю площі.
Тиск за особливостями його дії може бути класифікований за характером, динамікою та локалізацією дії.
За характером вплив тиску на людину може бути первинним і вторинним. Первинний є безпосередньою дією тиску на організм людини з подальшими негативними наслідками. Вторинний вплив тиску полягає у негативній дії тиску на життєве середовище з подальшим негативним впливом останнього на людину.
За динамікою вплив тиску на організм людини може бути статичним і динамічним. Статична дія тиску на людину полягає у повільній зміні тиску, який впливає на людину в умовах життєвого середовища. Динамічна дія полягає в різкий зміні тиску в умовах життєвого середовища від нормального до зниженого або підвищеного.
За локалізацією вплив тиску може бути загальним і локальним. Загальна дія тиску полягає в дії тиску на всю поверхню тіла людини (наприклад, дія атмосферного тиску). Локальна дія тиску полягає в дії тиску на якусь обмежену поверхню тіла людини (наприклад, удар тупим предметом).
Яскравим прикладом статичного тиску, який впливає як первинно, так і вторинно, є атмосферний тиск.
Особливість дії атмосферного тиску на людину полягає в тому, що за локалізацією ця дія загальна (атмосферний тиск діє на всю поверхню тіла людини). У середньому, атмосферний тиск дорівнює на рівні моря 760 мм ртутного стовпчика (1,033 кгс/см2).
Первинна дія атмосферного тиску на людину зумовлена тим, що клітинам організму людини потрібен кисень, який постачається системою кровообігу під тиском унаслідок роботи серця.
Тривале перебування людини в умовах підвищеного або зниженого атмосферного тиску суттєво впливає на організм людини.
При значному зменшенні атмосферного тиску в організмі людини знижується парціальний тиск кисню і при тривалому перебуванні людини у цих умовах з’являються ознаки гіпоксії (кисневого голоду), що може призвести до втрати свідомості. При тривалому перебуванні людини в умовах високого тиску можливі пневмонія, набряк легенів, захворювання на гіпертонію.
Зміна атмосферного тиску негативно впливає на організм людей, які мають підвищений або знижений кров’яний тиск (відповідно, гіпертоніки і гіпотоніки). Зміна атмосферного тиску (зміна погоди) для цих людей негативно впливає на їх організм: підвищений атмосферний тиск збільшує навантаження на серце у гіпертоніків, а у гіпотоніків викликає сонливість, знесилення (внаслідок зниження транспорту кисню кров’ю); знижений атмосферний тиск може викликати у гіпертоніків крововилив.
Вторинний вплив атмосферного тиску на організм людини полягає в погіршенні умов життєдіяльності людини через погодні умови (мороз, спека, урагани, повені). Зміна погодних умов здійснюється через виникнення таких природних явищ, як циклони й антициклони.
Циклон (від грец. - той, що обертається) - великомасштабний атмосферний вихор з низьким тиском у центрі, з переважанням хмарної погоди й опадів, в якому повітря рухається: в Північній півкулі світу - проти, а в Південній - за годинниковою стрілкою відносно центру. Горизонтальні розміри циклону можуть бути від кількох сот до кількох тисяч кілометрів, вертикальні - 2-3 км, досягаючи часом нижніх шарів атмосфери. Циклон супроводжується опадами та сильним вітром (100 м/с ).
У місцях підвищеного атмосферного тиску утворюються антициклони, у межах яких установлюється стійка малохма- рна погода, що також відповідним чином впливає на життєдіяльність людини.
Антициклон - це зона підвищеного атмосферного тиску. Його горизонтальні розміри досягають декількох тисяч кілометрів. Повітря в антициклоні рухається в Північній півкулі за годинниковою стрілкою, в Південній - проти годинникової стрілки, по спіралях, які розходяться від центру з заходу на схід зі швидкістю 25-30 км/год.
Зміна погоди іноді супроводжується стихійними лихами (повенями, снігопадами і т.п.), які можуть впливати як на живу, так і неживу природу.
Динамічний вплив тиску на людину полягає в різкому перепаді тиску з нормального до високого та з низького до нормального и може бути локальним або загальним.
Прикладом локального динамічного впливу тиску на організм людини є удар тупим предметом. При цьому в місці удару на невеликій ділянці тіла практично миттєво виникає дуже високий тиск, який призводить до гематом (розриву судин), перелому окремих кісток, ураження внутрішніх органів.
Загальний динамічний вплив тиску на людину може бути в атмосфері та гідросфері.
Загальний динамічний вплив тиску на людину в атмосфері (перепад тиску з нормального атмосферного до високого) виникає під час вибухів.
Вибух - це короткочасний процес перетворення речовини в газоподібний стан з утворенням тиску в навколишньому середовищі з виділенням великої кількості енергії та виникненням повітряної ударної хвилі.
Ударна хвиля являє собою область різко стиснутого повітря, що розповсюджується з надзвуковою швидкістю. Характеристикою ударної хвилі є надлишковий тиск у фронті - ЛРф, який вимірюється в кПа. Ударна хвиля є фактором первинної дії тиску на організм людини. Внаслідок загального впливу динамічної дії ударної хвилі людина може отримати травми, які залежно від тяжкості поділяються на чотири ступеня:
I - легкі травми (ЛРф = 20-40 кПа) виражаються в короткочасних порушеннях діяльності і організму (запаморочення, забиття);
II - середні травми (ЛРф = 40-60 кПа) виражаються у вивихах кінцівок, контузії головного мозку, кровотечі з носу, з вух, в розриві барабанних перетинок вух;
III - важкі травми (ЛРф = 60-100 кПа) характеризуються ураженням всього організму (важкою контузією мозку, переломами кісток);
IV - надто важкі травми (ЛРф більше 100 кПа) характеризується розривом внутрішніх органів, внутрішній кровотечею, струсом мозку, від яких швидко наступає смерть.
Загальний динамічний вплив тиску на людину в гідросфері може виникати під час водолазних робіт. Різка зміна пониженого тиску до нормального при різкому підйомі водолаза на поверхню призводить до того, що азот, розчинений у крові, починає різко випаровуватися й руйнує судини. Такий вплив тиску на організм людини має назву “кесонна хвороба”. У цьому випадку дія тиску на організм людини має безпосередній характер.
Шум є сукупністю звуків різної частоти й інтенсивності.
З фізіологічної точки зору шумом є будь-який несприятливий для людини звук. Згідно з висновками Всесвітньої організації охорони здоров’ я, шум є одним із основних факторів фізичного забруднення навколишнього середовища, адаптація до якого організмів практично неможлива.
Основними фізичними характеристиками звуку є: частота, інтенсивність, або сила звуку, звуковий тиск.
Слуховий апарат людини найбільш чуттєвий до звуків високої частоти. Вухо людини сприймає звукові коливання в межах 16-20 000 Гц. Звуки частотою 1000-3000 Гц відносяться до мовної зони. Нижче 16 Гц і вище 20 000 Гц знаходяться, відповідно, в області нечутних людиною інфразвуків і ультразву- ків. Мінімальна інтенсивність звуку, яку людина відчуває, називається порогом чутливості. Максимальна інтенсивність звуку, за якої вухо починає відчувати біль, називається больовим порогом.
Весь діапазон інтенсивності шуму, що сприймається органами слуху людини, вкладається в межі 0-140 дБ.
Поріг чутливості людини характеризується інтенсивністю - 0 дБ. Поріг неприємних больових відчуттів характеризується інтенсивністю - 120 дБ. Больовий поріг характеризується інтенсивністю 140 дБ.
Проте тривалий шум впливає не лише на слух. Він робить людину нервовою, погіршує її самопочуття, знижує працездатність, уповільнює розумовий процес.
Шум впливає на систему травлення і кровообігу, серцево-судинну систему. У разі постійного шумового фону до 70 дБ виникає порушення ендокринної та нервової систем, до 90 дБ - порушення слуху, до 120 дБ - призводить до фізичного болю, який може бути нестерпним.
Характерна зміна функціонального стану серцево-судинної системи (артеріальна гіпертензія, рідше гіпотензія, підвищення тонусу периферичних судин, іноді зміни ЕКГ тощо).
Таблиця 1 Допустимі рівні шуму в місцях перебування людей
|
Окремо слід відмітити дію на організм людини інфразвуку і ультразвуку.
Інфразвук визначають як коливання певної частоти, що не сприймаються людським вухом. Звичайно верхньою границею інфразвукової області вважають частоти 16-25 Гц. Нижню границю інфразвуку не визначено. Інфразвукові коливання діють на людину в основному через шкірний покрив на рецептори вібраційної чутливості.
Інфразвук виникає в атмосфері, у лісі, на морі (так званий голос моря). Джерелом інфразвуку є грім, вибухи, гарматні постріли, землетруси. Серед тваринного світу джерелом інфразвуку є тигр, слон, кіт та ін. Для інфразвуку характерне мале поглинання, тому інфразвукові хвилі в повітрі, воді й у земній корі можуть поширюватися на дуже великі відстані. Ця властивість інфразвуку використовується як провісник стихійних лих, як засіб у дослідженнях властивостей атмосфери і водного середовища.
Дія інфразвуку може бути резонансною (резонанс із частотою коливань органів, наприклад, резонансна частота серця, живота і грудної клітки 5 Гц, голови 20 Гц, центральної нервової системи 250 Гц) та психотропною (частота коливань приблизно 7 Гц викликає у людей безпричинний жах, втрату контролю над собою, паніку).
Інфразвукові коливання можуть впливати на центральну нервову систему та органи травлення людини, викликають головний біль, больові відчуття у внутрішніх органах, порушують ритм дихання.
Ультразвук широко застосується в металообробній промисловості, машинобудуванні, металургії, медицині і т.д. Частота застосовуваного ультразвуку - від 20 кГц до 1 мГц, потужності до декількох кіловатів.
Ультразвук може бути корисним для людини та тваринного світу. Так, наприклад, ультразвук використовують у медицині для проведення ультразвукових досліджень організму людини (УЗД), а також проведення фізіологічних процедур.
Проте ультразвук може негативно впливати на організм людини. У тих, хто працює з ультразвуковими установками, нерідко спостерігаються функціональні порушення нервової системи, зміна тиску, складу і властивостей крові, часті скарги на головні болі, швидка стомлюваність, утрата слухової чутливості.
Вібрації є механічними коливаннями матеріальних тіл. За способом передачі коливань на людину вони можуть бути загальними (спрямованими на все тіло) і локальними (спрямованими на окремі органи). За тривалістю впливу на організм людини вібрації бувають постійними і непостійними.
Вібрації відносяться до факторів, які мають високу біологічну активність впливу на людину. Їх дія залежить від частоти й амплітуди коливань, тривалості і місця впливу, явищ резонансу та деяких особливостей людського організму. Резонанс людського тіла, окремих його органів наступає під час збігу частоти коливань внутрішніх органів з частотами зовнішніх сил. Область резонансу для голови - 20-30 Гц, для очей - 60-90 Гц, внутрішніх органів - 3-3,5 Гц, всього тіла - 4-6 Гц.
Загальні вібрації уражають опорно-руховий апарат, внутрішні органи, нервову систему, а також аналізатори зору, вестибулярний апарат. Особливо небезпечна поштовхова вібрація, яка викликає мікротравматизацію тканин з наступними їх змінами, що призводять до виникнення вібраційної хвороби. Симптомами вібраційної хвороби є порушення опорно-рухового апарату, судин, болі в тілі і температурні зміни.
Вплив локальних вібрацій викликає захворювання судин кисті, передпліч, порушення кровообігу в кінцівках, деформацію і зменшення рухливості суглобів.
Термічні фактори характеризуються показниками температури, вологості й рухливості повітря. Термічний вплив навколишнього середовища на людину забезпечує життєво важливі процеси в її організмі, але за певних (дискомфортних) умов може істотно знижувати працездатність людини й зумовлювати небезпечні для життя і здоров’ я наслідки (теплові удари, опіки, обмороження та ін.).
Температура є найбільш суттєвим термічним чинником впливу на людину. ЇЇ дія зумовлює зміну швидкості обмінних процесів у людському організмі. Комфортними умовами для здоров’я людини є температура 18-22°С, за якої забезпечується нормальний теплообмін. Негативні прояви людського організму виникають, якщо температура повітря починає перевищувати 360С. Під дією сонячної енергії, високої температури й вологості можливий перегрів організму - сонячний удар і тепловий удар відповідно.
Сонячний удар - це стан, який виникає внаслідок сильного перегріву голови, в результаті чого розширюються мозкові кровоносні сосуди, відбувається прилив крові до голови. Першими ознаками сонячного удару є почервоніння обличчя та сильний головний біль. Можуть бути й інші симптоми: нудота, запаморочення, шум у вухах, потемніння в очах, блювота, втрата свідомості.
Тепловий удар - стан загального перегріву організму. Головною причиною перегрівання є порушення терморегуляції організму (у разі фізичної перенапруги, зневоднення організму, порушення функцій потових залоз). Першими ознаками теплового удару є млявість, головний біль, почервоніння обличчя, підвищення температури тіла до 400С, запаморочення. Якщо причини не були усунені, далі тепловий удар супроводжується виділенням поту, блідістю, посинінням шкірних покривів, судомами, порушенням серцевої діяльності, зупинкою дихання.
При короткочасному впливі на людину високих температур можливі опіки. Опік - це ураження тканин, викликане впливом термічних факторів будь-якого походження (вогонь, розігріті предмети, гаряче повітря і рідина), хімічних речовин, електричного струму, сонячними променями або іонізуючим випромінюванням.
Залежно від причини розрізняють опіки термічні, хімічні і променеві. За зовнішніми ознаками термічні опіки поділяють за 4-ма ступенями:
I - набрякання і почервоніння верхнього шару шкіри, больові відчуття;
II - утворення пухирів на шкірі, відмирання ороговілого і блискучого шару епідермісу;
III - некроз епідермісу, омертвіння шкіри, ураження її глибоких шарів, м’ язів, тканин, кровотеча;
IV - некроз (відмирання) шкіри і м’яких тканин, м’язів, сухожиль і кісток.
За ступенем тяжкості опіки можуть бути легкі, середньої тяжкості, важкі і вкрай важкі. Ступінь тяжкості опіків визначається не тільки глибиною ураження шкіри, а й площею поверхні опіку та наявністю опіків дихальних шляхів. Опіки великої площі викликають специфічні зміни в усьому організмі і розглядаються як опікова хвороба. При важких опіках більш 8-10%, при поверхневих опіках більш 10-15% поверхні тіла розвивається опіковий шок.
Низькі температури через охолоджувальну дію призводять до замерзання людини (переохолодження тіла) або гіпотермії. Гіпотермія настає, коли організм людини не може компенсувати витрати тепла.
Замерзання людини може виявлятися в легкій, середній і тяжкій формах. При легкій формі замерзання людина стає млявою, дихання уповільнюється, пульс падає до 48-54 ударів, температура - до 32-340С. При замерзанні середнього ступеня постраждалі не в змозі пересуватися самостійно. При цьому пульс падає до 40-48 ударів, а температура тіла до 30-320 С. При важкому ступені замерзання свідомість втрачається, пульс ледве відчутний, температура тіла стає 27-290С, виникає серцева аритмія. Під впливом холоду не тільки гальмуються життєві процеси, а й функції нервової системи взагалі. Смерть настає задовго до того, як заклякне тіло.
За глибиною ураження розрізняють обмороження чотирьох ступенів:
I - шкіра блідне, знижується її чутливість, після розігрівання стає синьо-червоною, з’являється набряк, потім шкіра свербить і поступово облущується;
II - на шкірі утворюються набряки і пухирці наповнені рідиною, супроводжується болем, підвищеною температурою, лихоманкою;
III - виникає некроз шкіри, тромбоз судин і пошкодження тканин на різну глибину, утворюються пухирці темно- бурого кольору, з’ являється сильний біль, потовиділення, лихоманка, втрата свідомості;
IV - омертвіння всіх шарів тканин, у тому числі й кісток, утворюються пухирі з темною рідиною, обморожена зона чорніє, муміфікується, змінюється склад крові, відбуваються важкі зміни у функціонуванні організму.
Вологість - важливий показник повітряного середовища мешкання людини. Найбільш сприятливими для організму значеннями відносної вологості є 30-60 %. Більша вологість сприяє перегріванню організму людини при високих температурах та посилює вплив охолоджувальної дії повітря при низьких температурах, викликаючи при цьому негативні наслідки. Низька вологість повітря може призвести до зневоднення людського організму.
При високій температурі більш вологе (насичене водою) повітря уповільнює відведення тепла (у вигляді водяної пари та поту) людського організму, що призводить до його перегріву. Водночас вологе повітря має високу теплопровідність (теплопровідність води майже у 27 разів вища теплопровідності повітря). Тому при високій відносній вологості повітря (понад 60%) і низькій температурі тепло дуже швидко поглинається навколишнім середовищем і це призводить до переохолодження організму.
Високою теплопровідністю води зумовлена небезпека перебування у ній людини. Так, тривалість безпечного перебування людини у воді з температурою 100С складає 20-40 хв, а при температурі 2-30С переохолодження настає за 10-15 хв. На зниження тепловтрат організму істотно впливають наявність одягу, фізичний стан людини та ін.
Рухливість повітря прискорює відведення тепла людського організму. Оптимальне для людини значення рухливості повітря не більше 0,1 м/с. При високій температурі переміщення повітря створює більш сприятливі умови функціонування організму, а при низькій - спричинює додатковий охолоджуючий вплив.
Важливим та постійно діючим на людину та інші живі організми є радіаційний фактор. Він зумовлений негативною дією різних видів високоенергетичних випромінювань (ядерних та інших видів іонізуючих випромінювань (ІВ) як природного, так й антропогенного походження).
ІВ називається випромінювання, взаємодія якого з речовиною утворює в цій речовині іони різного знака. Розрізняють корпускулярне і фотонне ІВ.
Корпускулярне ІВ - це потік елементарних частинок з масою спокою, відмінною від нуля, що утворюються при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях або генеруються на прискорювачах. До нього відносяться: а - і в -частинки, нейтрони (n), протони (р) і ін.
а -випромінювання - це потік частинок, що є ядрами атома гелію, в -випромінювання - це потік електронів або позитронів.
Нейтронне випромінювання - нейтральні елементарні частинки. Оскільки нейтрони не мають електричного заряду, при проходженні через речовину вони взаємодіють тільки з ядрами атомів. У результаті цих процесів утворюються або заряджені частинки (ядра віддачі, протони, нейтрони), або
Y -випромінювання, що викликають іонізацію.
Фотонне випромінювання - потік електромагнітних коливань, що поширюються у вакуумі з постійною швидкістю 300000 км/с. До нього відносяться у -випромінювання і рентгенівське випромінювання.
Випромінювання характеризуються за їх іонізуючою і проникаючою здатністю.
Іонізуюча здатність випромінювання визначається числом пар іонів, створюваних частинкою в одиниці об’єму маси середовища або на одиниці довжини шляху.
Проникаюча здатність випромінювань визначається величиною пробігу. Пробігом називається шлях, пройдений частинкою в речовині до її повної зупинки.
а -частинки володіють найбільшою іонізуючою здатністю і найменшою проникаючою здатністю. Довжина пробігу цих частинок у повітрі складає кілька сантиметрів, а в м’якій біологічній тканині - кілька десятків мікрон.
в -випромінювання має істотно меншу іонізуючу і велику проникаючу здатність. Максимальний пробіг досягає декількох метрів при великих енергіях.
Найменшою іонізуючою здатністю і найбільшою проникаючою здатністю володіють фотонні випромінювання.
Усі джерела ІВ поділяються на природні й техногенні.
До природних відносяться космічні й земні джерела, які створюють природне опромінення (природний радіаційний фон).
До техногенних відносяться джерела, спеціально створені для корисного застосування випромінювання або діяльності, що є побічним продуктом. Наприклад, прилади технологічного контролю, рентгенівське та інше медичне устаткування тощо.
Основну частину опромінення населення Землі одержує від природних джерел. Випромінювання, зумовлене розсіяними в біосфері штучними радіонуклідами, породжує штучний радіаційний фон, що в даний час у цілому по земній кулі додає до природного фону лише 1-3%.
До природних джерел земного походження відноситься випромінювання радіоактивних речовин, що утримуються в породах, ґрунті, будівельних матеріалах, повітрі, воді.
Встановлено, що природний радіаційний фон на 85% формується за рахунок радіоактивних речовин, що знаходяться у земній корі (уран, торій та їх дочірні продукти).
Кількісною характеристикою джерела іонізуючого випромінювання є активність, що виражається числом радіоактивних перетворень за одиницю часу.
У міжнародній системі (СІ) за одиницю активності прийнято одне ядерне перетворення за секунду (перет/с) - бекерель (Бк). Позасистемна одиниця - кюрі (Ku) - активність такої кількості радіонуклідів, у якій відбувається 37 млрд розпадів за 1 с. Кюрі дорівнює активності 1 г радію.
Ступінь дії іонізуючого випромінювання у будь-якому середовищі залежить від величини поглинутої енергії випромінювання та оцінюється дозою опромінювання.
Розрізняють експозиційну, поглинуту та еквівалентну дози опромінювання.
Експозиційна доза характеризує іонізуючу здатність повітря при у -та рентгенівському випромінюванні. За одиницю дози в СІ прийнятий кулон на 1 кг (Кл/кг) - доза опромінювання, за якої в 1 кг сухого повітря виникають іони, що несуть заряд 1 кулон електрики кожного знаку. Позасистемна - рентген (Р) - це така доза Y -опромінювання, під впливом якої в 1 см3 повітря виникає 2,08 млрд пар іонів.
Поглинута доза характеризує енергію іонізуючого випромінювання, що поглинута одиницею маси опроміненого середовища. Одиниця - Грей (Гр); в СІ це 1 кг речовини поглинає енергію в 1Дж (Дж/кг). Позасистемна одиниця - Рад. 1Рад = 0,01 Дж/кг. 1 Гр = 1Дж/кг = 100Рад. Рад - це така поглинута доза, за якої 1г речовини поглинає енергію в 100 ергів незалежно від виду енергії іонізуючого випромінювання.
Еквівалентна доза опромінювання визначає біологічний вплив різних видів іонізуючого випромінювання на організм людини і служить для оцінки радіаційної небезпеки. В СІ вимірюється в Зівертах (Зв). Зіверт дорівнює поглинутій дозі в 1 Дж/кг (для рентгенівського і Y -випромінювань). Позасистемна одиниця - бер (біологічний еквівалент рентгену). 1 Зв = 100 бер. При виключенні попадання радіоактивного пилу в організм можна вважати, що 1бер = 1Рад = 1р.
Біологічна дія іонізуючих випромінювань. Під впливом ІВ на організм людини в тканинах можуть відбуватися складні фізичні і біологічні процеси. У результаті іонізації живої тканини відбувається розрив молекулярних зв’язків і зміна хімічної структури різних сполук, що у свою чергу призводить до загибелі клітин.
Небезпека впливу ІВ на організм людини зумовлюється їх специфічними особливостями, основними з яких є:
- органи чуття людини не реагують на ІВ;
- ІВ мають високу активність фізико-хімічних та біологічних процесів при взаємодії з живим організмом;
- малі дози опромінення можуть накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);
- випромінювання діє не тільки на даний живий організм, але і на його нащадків (генетичний ефект);
- різні органи організму мають неоднакову чутливість до ІВ.
Механізми взаємодії ІВ з речовиною зумовлені процесами передачі енергії орбітальним електронам атомів. За певних умов деякі види випромінювань (а частинки нейтрони) можуть проникати в ядра атомів, викликаючи ядерні реакції.
Процеси передачі енергії атомам (молекулам) речовини дуже короткочасні й завершуються іонізацією середовища - утворенням позитивних і негативних зарядів (іонів).
Механізми взаємодії ІВ з речовиною залежать від виду й енергії випромінювання, а також від щільності середовища. Ці властивості ІВ визначають глибину їх проходження крізь середовище й можливості іонізації атомів (молекул) речовини.
Установлено також, що взаємодія іонізуючих випромінювань із біологічними об’ єктами (речовиною клітини), що містять воду, відбуваються в три етапи.
На першому етапі випромінювання впливає на складні макромолекулярні утворення, іонізуючи і збуджуючи їх. При поглиненій дозі 10 Гр (1000 Рад) у клітині утвориться до 3-106 іонізованих і збуджених молекул. На ці процеси прямого впливу витрачається до 80% поглиненої енергії.
Фізична суть цього етапу впливу полягає у вибиванні електронів з молекул води й утворенні так званих молекулярних іонів, що несуть позитивний і негативний заряд:
Н2О ^ Н2О+ + е- Н2О + е- ^ Н2О-
Молекулярні іони води нестійкі і розпадаються з утворенням радикалів Н+, ОН, Н, ОН-. Вважається, що основний ефект променевого впливу зумовлений радикалами Н, ОН і НО2. Радикал НО2, що має високу окислювальну спроможність, утворюється в процесі опромінення води в присутності кисню: Н+О2^НО2. Цим пояснюється кисневий ефект, що виникає за умов зниження концентрації кисню в період опромінення і призводить до зменшення дії іонізуючих випромінювань на живий організм.
Етап взаємодії іонізуючих випромінювань з біологічним об’ єктом прийнято називати фізичною стадією променевого впливу.
Другий етап взаємодії ІВ з біологічними об’єктами включає процеси хімічної взаємодії радикалів білків, нуклеїнових кислот і ліпідів з водою, киснем, радикалами води і біомо- лекулами, внаслідок яких виникають органічні перекиси, швидкоплинні реакції окислення, утворюється безліч змінених молекул. Це етап фізико-хімічної взаємодії.
Третій етап взаємодії зумовлений вивільненням ферментів із клітинних органел і зміною їхньої активності, під впливом яких відбувається розпад високомолекулярних компонентів клітин, у тому числі нуклеїнових кислот (ДНК, РНК) і білків. Цей етап взаємодії прийнято вважати біохімічним.
Наступні етапи розвитку променевого ураження виявляються в зміні спадкоємних структур (мутацій) життєво важливих органів.
Чутливість клітин різних органів значною мірою залежить від швидкості обмінних процесів, які в них відбуваються. Найсильнішого впливу зазнають клітини червоного клітинного мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу.
За ступенем чутливості організму до ІВ органи людини (критичні органи) прийнято поділяти на три групи.
Установлено, що наслідки впливу на організм людини, тяжкість уражень та втрата працездатності від дії будь-яких видів ІВ залежать від дози опромінювання і тривалості опромінення. Короткочасне опромінювання дозою понад 1 Гр може призвести до променевої хвороби та інших ушкоджень різного ступеня тяжкості.
Ефекти, викликані дією ІВ, систематизуються за видами ушкоджень і часом прояву. За видами ушкоджень їх поділяють на три групи: соматичні, сомато-стохастичні і генетичні. За часом прояву виділяють ранні (гострі) і пізні.
Ураження, викликані великими дозами, зазвичай виявляються протягом декількох годин або днів. Такі ураження бувають тільки соматичні (тілесні). Це гострі променеві ураження, в тому числі гостра променева хвороба, яка є результатом короткочасного загального опромінення всього організму великими дозами.
Сомато-стохастичні (ймовірні) наслідки можуть виникнути в результаті опромінення малими дозами ІВ. Це захворювання крові, молочної і щитовидної залоз, злоякісні новоутворення, порушення розвитку плоду, скорочення тривалості життя. За оцінками вчених, від кожної дози довготривалого опромінювання в 1 Гр у середньому двоє із тисячі помруть від лейкозів, п’ ять жінок - від раку молочної залози, одна людина - від раку щитовидної залози, п’ ять людей від раку легень, одна людина - від інших видів ракових захворювань. Такі захворювання можуть виявитися через багато років після опромінення.
Генетичними наслідками впливу ІВ є генні мутації та хромосомні зміни. За оцінками, доза в 1 Гр, отримана при низькому рівні радіації особами чоловічої статі, ініціює появу від 1000 до 2000 генних мутацій, які призводять до серйозних наслідків і від 300 до 1000 хромосомних аберацій. Вроджені вади розвитку та інші спадкові хвороби, викликані пошкодженням генетичного апарату, виявляться тільки в наступному або майбутніх поколіннях - дітях, онуках та більш далеких нащадках людини, яка піддавалася опромінюванню.
Порушення біологічних процесів можуть бути або зворотними, коли нормальна робота кліток опроміненої тканини цілком відновлюється, або незворотними, тобто такими, що викликають незворотні, невідновлювані ураження окремих органів або всього організму і виникнення променевої хвороби.
Розрізняють дві форми променевої хвороби - гостру і хронічну.
Гостра форма виникає в результаті опромінення великими дозами за короткий проміжок часу. При дозах порядку тисяч Рад ураження організму може бути миттєвим (“смерть під променем”). Гостра променева хвороба може виникнути і при потраплянні усередину організму великих кількостей радіонуклідів.
Хронічні ураження розвиваються в результаті систематичного опромінення дозами, що перевищують гранично допустимі (ГПД).
Зміни у стані здоров’я називаються соматичними ефектами, якщо вони виявляються безпосередньо в опроміненої особи, і спадкоємними, якщо вони виявляються у її потомства.
Вплив природного радіаційного фону на організм людини оцінюється дозою зовнішнього опромінення, що за даними Міжнародної комісії з радіаційного захисту (МКРЗ) у середньому складає 1,3 мЗв на рік.
Найважчим з усіх природних джерел радіації є без кольору, смаку і запаху газ радон, який у 7,5 раза важчий за повітря. Радон і продукти його розпаду відповідальні приблизно за 3/4 річної індивідуальної ефективної еквівалентної дози опромінення, одержуваної населенням від земних джерел, і приблизно половину цієї дози від усіх джерел радіації. У будинки радон надходить із природним газом (3 кБк/д), з водою (4 кБк/д), із зовнішнім повітрям (10 кБк/д), з будматеріалів і ґрунту під будинком (60 кБк/д).
Крім зазначеного, радіонукліди можуть потрапляти в організм людини під час паління табаку, з продуктами харчування (овочами, фруктами, зернобобовими).
Негативний вплив ІВ на організм людини вимагає розробки комплексу заходів технічного та організаційного характеру щодо захисту людини від ІВ. В основі розробки заходів безпеки лежать принципи радіаційної безпеки.
Принципи радіаційної безпеки залежать від конкретних умов роботи з джерелами іонізуючих випромінювань і, в першу чергу, від типу джерела випромінювання.
Джерела іонізуючого випромінювання можуть бути закритими й відкритими.
Закритими називаються будь-які джерела іонізуючого випромінювання, конструкція яких виключає проникнення радіоактивних речовин у довкілля при передбачених умовах їхньої експлуатації і зносу.
Це гамма-установки різноманітного призначення; нейтронні, бета і гамма-випромінювачі; рентгенівські апарати і прискорювачі заряджених частинок. Під час роботи із закритими джерелами іонізуючого випромінювання персонал може зазнати тільки зовнішнього опромінення.
Основними принципами забезпечення радіаційної безпеки під час роботи із закритими джерелами іонізуючого випромінювання є:
- зменшення потужності джерел випромінюання до мінімально можливих величин (захист кількістю);
- скорочення часу роботи персоналу з джерелом випромінювання до мінімально можливих величин (захист часом);
- максимально можливе збільшення відстані від джерел випромінювання до людей (захист відстанню);
- екранування джерел випромінювання матеріалами, що поглинають іонізуюче випромінювання (захист екраном).
Найкращими для захисту від рентгенівського і
Y -випромінювання є свинець і уран (важкі метали). Проте через високу вартість свинцю й урану можуть застосовуватися екрани з більш легких матеріалів - просвинцьованого скла, заліза, залізобетону і навіть води.
Для захисту від в -потоків доцільно застосувати екрани, які виготовлені з матеріалів із малим атомним числом (органічне скло, пластмаса, алюміній).
Відкритими називаються такі джерела іонізуючого випромінювання, при використанні яких можливе потрапляння радіоактивних речовин у навколишнє середовище.
При цьому може відбуватися не тільки зовнішнє, а й додаткове внутрішнє опромінення людини. Оцінка впливу внутрішнього опромінення здійснюється за радіотоксичністю та радіоактивністю радіонуклідів.
Радіотоксичність радіонуклідів залежить від виду радіоактивного перетворення, середньої енергії одного перетворення, часу перебування радіонуклідів в організмі людини та розподілу радіоактивних речовин в окремих органах.
За характером розподілу в організмі людини радіоактивні ізотопи прийнято поділяти на три групи:
- що відкладаються переважно в кістяку (кальцій, стронцій, радій, барій, цирконій, ітрій, нітрати плутонію);
- що концентруються в печінці (цезій, лантан, нітрат плутонію);
- що розповсюджуються рівномірно по всьому організму (водень, вуглець, залізо, полоній, інертні гази).
За показниками хімічної токсичності найбільш сильними є: рубідій-87, індій-115, неодим-144, самарій-147, реній-187.
Основними принципами захисту під час роботи з відкритими джерелами іонізуючого випромінювання є:
- обов’язкове використання принципів захисту, що застосовуються під час роботи із закритими джерелами випромінювання;
- герметизація та ізоляція процесів, що можуть стати джерелами надходження радіоактивних речовин у зовнішнє середовище;
- виконання заходів планувального (організаційного) характеру;
- застосування санітарно-технічних заходів і використання спеціальних захисних матеріалів;
- використання засобів індивідуального захисту і санітарна обробка персоналу;
- дотримання правил особистої гігієни;
- очищення від радіоактивного бруду поверхонь, апаратури і засобів індивідуального захисту;
- використання радіопротекторів (біологічний захист).
Перші кроки в рішенні проблеми радіаційної безпеки були зроблені з початком створення (1921) у багатьох розвинених країнах світу національних комітетів із захисту від іонізуючих випромінювань.
Однак тільки в 1934 р. Міжнародна комісія з захисту від рентгенівського випромінювання й радію (МКРЗ, створена в 1928 р.) уперше рекомендувала національним комітетам і урядам прийняти за гранично допустиму дозу (ГДД) 200 мР/д (1200 мР/тиж) для осіб, які працюють із джерелами випромінювань.
Другий етап обґрунтування допустимих доз опромінення був зумовлений збагаченням науковими даними досліджень про віддалені наслідки дії іонізуючих випромінювань і появою високовольтних рентгенівських установок, що стало підставою для прийняття в 1948 р. рішення МКРЗ про зниження ГДД у 4 рази (50 мР/д). У цьому ж році в рекомендаціях МКРЗ із радіаційної безпеки вперше було введено поняття про “критичні органи ” - органи, опромінення яких може заподіяти найбільшу шкоду всьому організмові. До таких органів віднесено шкіру, кровотворні тканини, гонади й кришталик ока.
Виходячи з генетичної небезпеки іонізуючих випромінювань, наприкінці 1958 р. МКРЗ, а в 1959 р. Міжнародний конгрес радіологів прийняли рішення про затвердження нових ГДД опромінення, які одержали загальне визнання й знайшли своє відображення в рішеннях національних комітетів із радіаційного захисту.
Таким чином, з 1934 р. по 1959 р. ГДД були тричі переглянуті й знижені у 12 разів.
У наступні десятиліття продовжувалося уточнення окремих нормативних положень з радіаційної безпеки, які знайшли своє відображення в публікаціях МКРЗ 1966, 1969, 1971 і 1977 рр.
На підставі цих матеріалів і результатів досліджень вчених колишнього СРСР у 1969 р. були розроблені “Норми радіаційної безпеки” (НРБ - 69), що потім переглядалися в 1976 р. і після аварії на Чорнобильській АЕС (1987).
Важливим етапом у рішенні проблеми національної радіаційної безпеки в Україні було прийняття Закону “Про використання ядерної енергії і радіаційну безпеку України” і “Норм радіаційної безпеки України” (НРБУ - 97).
Закон України “Про використання ядерної енергії і радіаційної безпеки” та НРБУ - 97 є основними нормативними актами, що встановлюють пріоритет радіаційної безпеки населення і навколишнього природного середовища в Україні. У цих актах реалізовані рекомендації МКРЗ і основні принципи радіаційної безпеки, суть яких зводиться до наступного:
- не перевищення встановленої основної межі дози опромінення;
- виключення будь-якого необгрунтованого опромінення;
- зниження дози опромінення до можливо низької межі.
Нормативними актами з радіаційної безпеки визначені також основні принципи державної політики у сфері використання ядерної енергії і радіаційного захисту, права громадян і компетенція органів влади та інші важливі заходи, які забезпечують правову відповідальність за радіаційну безпеку в Україні.
Відповідальність за виконання НРБУ - 97 покладена на фізичних і юридичних осіб незалежно від форм власності й підпорядкованості, які використовують, зберігають, транспортують і здійснюють захоронення джерел іонізуючого випромінювання, а також на керівників і посадових осіб органів виконавчої влади.
Залежно від можливих наслідків впливу іонізуючих випромінювань на організм людини НРБУ - 97 установлені такі категорії людей, що опромінюються:
- категорія А (персонал) - особи, які постійно чи тимчасово працюють безпосередньо з джерелами іонізуючого випромінювання;
- категорія Б (персонал) - особи, які безпосередньо не зайняті роботою з джерелом іонізуючого випромінювання, але у зв’язку з розташуванням робочих місць чи приміщень на промислових майданчиках об’ єктів з радіаційно-ядерними технологіями можуть одержувати додаткове опромінення;
- категорія В - усе населення.
НРБУ - 97 визначає гранично допустимі і граничні еквівалентні дози зовнішнього опромінення залежно від групи критичних органів і категорії осіб, що опромінюються.
До електромагнітних факторів навколишнього середовища, що впливають на людину, відносяться:
- електромагнітні поля (ЕМП) природного та антропогенного походження;
- електромагнітні випромінювання (ЕМВ);
- електричний струм.
Особливе місце серед природних джерел, що формують електромагнітний фактор, належить явищам, пов’язаним із впливом геомагнітного поля Землі й сонячною активністю.
Сонце є могутнім джерелом електромагнітних випромінювань, які надходять до Землі у виді світла, тепла та ультрафіолетових випромінювань. Електромагнітні випромінювання Сонця взаємодіють з електромагнітним полем Землі. Зміна інтенсивності сонячних випромінювань викликає магнітні збудження або буревії на Землі, а це певним чином відбивається на життєвих процесах.
Гігантський енергетичний каркас Землі, геологічні розлами в земній корі та інші геофізичні явища, які відбуваються в надрах, формують геопатогенні та геомантійні зони, що по- різному впливають на живу природу та організм людини.
Геопатогенні зони являють собою геофізичні аномалії складного походження, в яких є локальні місця розмірами 10^10 (10^20) см. Установлено, що ці зони здатні дуже негативно впливати на людину й інші живі організми.
Геомантійні зони є джерелом енергетичного підживлення багатьох живих організмів і людини. За розмірами вони можуть досягати десятків і навіть сотень квадратних метрів. Про них було відомо з давніх часів і не випадково наші пращури саме в геомантійних зонах будували культові й інші важливі споруди.
У сучасних умовах основну небезпеку впливу ЕМП і ЕМВ на людину несуть антропогенні джерела. Найбільш небезпечними антропогенними джерелами електромагнітного впливу є радіотехнічні об’єкти.
Дуже небезпечний вплив високовольтних ліній електропередач (ЛЕП). Ступінь цього впливу визначається потужністю лінії електропередачі та відстанню місцезнаходження людини до неї, а основними способами захисту є обмеження часу перебування у зонах впливу такої лінії і знаходження від неї на безпечній відстані.
Біологічна дія ЕМВ на людину залежить від частоти та інтенсивності випромінювання, тривалості та умов опромінення. Розрізняють термічну (теплову) дію, морфологічні та функціональні зміни.
Нагрівання тканин і органів, унаслідок дії ЕМВ, характеризується загальним підвищенням температури тіла або локалізованим нагрівом тканин. Особливо небезпечний нагрів для органів зі слабкою терморегуляцією (мозок, очі, органи сечостатевого і кишкового трактів).
Морфологічні зміни тканин і органів тіла людини (опіки, відмирання, крововилив, зміни структури клітин та ін.) спостерігаються в тканинах периферичної і центральної нервової систем, серцево-судинної системи, зумовлюючи порушення регуляторних функцій в організмі або зміни структури самих кліток, зниження кров’яного тиску (гіпотонія), уповільнення ритму скорочення серця (брадикардія) тощо.
Функціональні зміни виявляються через головний біль, порушення сну, підвищену стомлюваність, дратівливість, пітливість, випадіння волосся, біль у серці, зниження статевої потенції тощо.
Найбільш потерпають від дії електромагнітних полів нервова, імунна, статева та ендокринна системи людського організму. Ці системи вважаються критичними для оцінювання ризику впливу ЕМВ на людський організм. Найбільш небезпечні ЕМВ для дітей, вагітних, людей із захворюваннями центральної нервової, серцево-судинної систем, гормональними порушеннями, алергиків, людей з ослабленим імунітетом.
Мобільний радіотелефон (МРТ) є джерелом ЕМП, слабкого за інтенсивністю, але дуже широкого за спектром частот. Під час розмови по телефону голова поглинає від 10,8 до 98% випромінюваної енергії. Унаслідок термічного ефекту нагріваються окремі ділянки мозку та інші клітини м’ яких органів тіла. Під час тривалої розмови це відчувається у підвищенні температури вушних раковин і виникненні головного болю.
Прояв термічного ефекту є несприятливим для будь- яких органів, особливо для кришталика ока. Внаслідок такого нагріву кришталик погано поповнюється кров’ю, що призводить до погіршення виконання його важливих функцій - підтримки прозорості і акомодації. ЕМВ з довжиною хвилі 1-20 см викликає катаракту (помутніння кришталика), тобто практично втрату зору.
Водночас дія МРТ на мозок має і так званий нетермічний, або інформаційний, ефект. Він зумовлюється потраплянням у мозок із МРТ сигналів, що здатні впливати на власну біоелектричну активність головного мозку шляхом резонансу і тим самим порушувати його функцію. Такі зміни не зникають тривалий час після розмови по телефону і є помітними на електроенцефалограмі. Як підсумок вищенаведеного, можна стверджувати, що наслідками несприятливої дії стільникового телефону на стан здоров’ я людини є: підвищення артеріального тиску і пульсу, головні болі, порушення пам’яті та концентрації уваги, втома і депресії, біль і різь в очах та прогресивне погіршення зору.
Для зменшення впливу стільникових телефонів на власний організм не слід:
- розташовувати телефон біля узголів’я ліжка і використовувати його як будильник, тому що телефон у стані очікування виклику постійно працює у пульсуючому режимі;
- притуляти телефонну трубку до вуха під час встановлення зв’язку з абонентом, бо в цей час апарат дає найбільш потужне випромінювання;
- давати телефон дітям до шести років, оскільки дитячий організм є найбільш уразливим ЕМВ;
- носити мобільні телефони в кишенях або на поясі. Більш доцільно використовувати для цього барсетки або сумки;
- користуватися мобільним телефоном вагітним, тому що його випромінювання негативно впливає на стан плода;
- вести тривалі переговори за допомогою мобільних телефонів, бо, за даними досліджень, уже після двох хвилини розмови по телефону відчувається дискомфорт і побічні ефекти.
Електричний струм. Електричний струм уражаюче діє на організм людини. Небезпека електричного струму підвищується, тому що органи чуття людини не здатні на відстані виявляти наявність електричної напруги. У зв’язку з цим захисна реакція організму виявляється лише після того, як людина потрапила під дію електричної напруги.
Проходячи через організм людини, електричний струм справляє на нього термічну, електролітичну, механічну та біологічну дію.
Термічна дія струму виявляється через опіки окремих ділянок тіла, нагрівання кровоносних судин, серця, мозку та інших органів, через які проходить струм, що призводить до виникнення в них функціональних розладів.
Електролітична дія струму характеризується розкладенням крові та інших органічних рідин, що викликає суттєві порушення їх фізико-хімічного складу.
Механічна дія струму виявляється через ушкодження (розриви, розшарування тощо) різноманітних тканин організму внаслідок електродинамічного ефекту.
Біологічна дія струму на живу тканину виявляється небезпечним збудженням клітин та тканин організму, що супроводжується мимовільним судомним скороченням м’язів. Таке збудження може призвести до суттєвих порушень і навіть повного припинення діяльності органів дихання та кровообігу.
Наслідком дії електричного струму на організм людини може стати електротравма.
Електротравма - ушкодження організму спричинене дією електричного струму чи електричної дуги.
За наслідками електротравми умовно поділяють на місцеві електротравми, коли виникає місцеве ушкодження організму, та загальні електротравми (електричні удари), коли уражається весь організм унаслідок порушення нормальної діяльності життєво важливих органів і систем.
Характерними місцевими електричними травмами є електричні опіки, електричні знаки, електрометалізація шкіри, механічні ушкодження, електроофтальмія.
Електричний опік - найбільш поширена місцева електротравма (близько 60%), яка, в основному, спостерігається у працівників, що обслуговують діючі електроустановки.
Електричні опіки залежно від умов їх виникнення бувають двох видів: струмові (контактні), коли унаслідок проходження струму електрична енергія перетворюється в теплову, та дугові, які виникають унаслідок дії на тіло людини електричної дуги. Залежно від кількості виділеної теплоти та температури, а також і розмірів дуги електричні опіки можуть уражати не лише шкіру, але й м’язи, нерви і навіть кістки. Такі опіки називаються глибинними і заживають досить довго.
Електричні знаки являють собою плями сірого чи блідо- жовтого кольору у вигляді мозолі на поверхні шкіри в місці її контакту із струмопровідними частинами.
Електрометалізація шкіри виникає через проникнення у верхні шари шкіри найдрібніших часточок металу, що розплавляється внаслідок дії електричної дуги. Такого ушкодження зазвичай зазнають відкриті частини тіла - руки та лице. Ушкоджена ділянка шкіри стає твердою та шорсткою, однак за відносно короткий час вона знову набуває попереднього вигляду та еластичності.
Механічні ушкодження - травми, спричинені судомними скороченнями м’ язів під дією електричного струму, що проходить через тіло людини. Механічні ушкодження виявляються у вигляді розривів шкіри, кровоносних судин, нервових тканин, а також вивихів суглобів і навіть переломів кісток.
Електроофтальмія - це ураження очей внаслідок дії ультрафіолетових випромінювань електричної дуги.
Найбільш небезпечним видом електротравм є електричний удар, який у більшості випадків (близько 80%, включаючи й змішані травми) призводить до смерті потерпілого.
Загальна електротравма (електричний удар) - це збудження живих тканин організму електричним струмом, що супроводжується судомним скороченням м’язів.
Залежно від наслідків ураження електричні удари можна умовно поділити за чотирма ступенями:
I - судомні скорочення м’язів без втрати свідомості;
II - судомні скорочення м’язів із втратою свідомості, але зі збереженням дихання та роботи серця;
III - втрата свідомості та порушення серцевої діяльності чи дихання (або одного і другого разом);
IV - клінічна смерть.
Клінічна смерть - це перехідний період від життя до смерті, що настає з моменту зупинки серцевої діяльності та легенів і триває 6-8 хв, поки не загинули клітини головного мозку. Після цього настає біологічна смерть, внаслідок якої припиняються біологічні процеси у клітинах і тканинах організму і відбувається розпадання білкових структур.
Слід запам’ ятати: якщо при клінічній смерті негайно звільнити потерпілого від дії електричного струму й терміново розпочати надання необхідної допомоги (штучне дихання, масаж серця), то існує висока імовірність збереження йому життя.
Причинами летальних наслідків від дії електричного струму можуть бути: зупинка серця чи його фібриляція (хаотичне скорочення волокон серцевого м’ яза), припинення дихання внаслідок судомного скорочення м’ язів грудної клітки, що беруть участь у процесі дихання; електричний шок (своєрідна нервово-рефлекторна реакція організму у відповідь на подразнення електричним струмом, що супроводжується розладами кровообігу, дихання, обміну речовин).
Можлива також одночасна дія двох або навіть усіх трьох вищеназваних причин. Слід зазначити, що шоковий стан може тривати від кількох десятків хвилин до діб. При тривалому шоковому стані зазвичай настає смерть.
Характер впливу електричного струму на організм людини, а відтак і наслідки ураження, залежать від цілої низки чинників, які умовно можна поділити на чинники електричного (сила струму, напруга, опір тіла людини, вид та частота струму) та неелектричного характеру (тривалість дії струму, шлях проходження струму через тіло людини, індивідуальні особливості людини, умови навколишнього середовища тощо).
Таблиця 3 Порогові значення сили струму
|
Ступінь уражаючої дії електричного струму залежить від сили струму, часу дії електроструму на людину, типу електроструму (змінний, постійний), стану організму людини тощо.
Розрізняють наступні порогові значення сили струму:
- пороговий відчутний струм - найменше значення електричного струму, що викликає при проходженні через організм людини відчутні подразнення;
- пороговий невідпускаючий струм - найменше значення електричного струму, яке викликає судомні скорочення м’язів руки, в якій затиснутий провідник, що унеможливлює самостійне звільнення людини від дії струму;
- пороговий фібриляційний (смертельно небезпечний) струм - найменше значення електричного струму, що викликає при проходженні через тіло людини фібриляцію серця.
У таблиці 3 наведено порогові значення сили струму при його проходженні через тіло людини по шляху “рука-рука” або “рука-ноги”.
Струм (змінний та постійний) більше 5 А викликає миттєву зупинку серця, минаючи стан фібриляції.
Умовно безпечною для життя людини прийнято вважати напругу, що не перевищує 42 В (в Україні така стандартна напруга становить 36 та 12 В), за якої не повинен відбуватися пробій шкіри людини, що призводить до різкого зменшення загального опору її тіла.
Електричний опір тіла людини залежить, в основному, від стану шкіри та центральної нервової системи. Загальний електричний опір тіла людини можна представити як суму двох опорів шкіри та опору внутрішніх тканин тіла. Найбільший опір проходженню струму чинить шкіра, особливо її зовнішній ороговілий шар (епідерміс), товщина якого становить близько 0,2 мм. Опір внутрішніх тканин тіла незначний і становить 300-500 Ом. У цьому можна переконатися, якщо до язика прикласти контакти батарейки, відчувається легке пощипування. Коли ці ж контакти прикласти до шкіри тіла, то відчутних подразнень не виникає, оскільки опір сухої шкіри (епідермісу) значно більший.
Загальний опір тіла людини змінюється в широких межах - від 1 до 100 кОм, а іноді й більше. Для розрахунків опір тіла людини умовно беруть рівним R = 1 кОм. При зволоженні, забрудненні та пошкодженні шкіри (потовиділення, порізи, подряпини тощо), збільшенні прикладеної напруги, площі контакту, частоти струму та часу його дії опір тіла людини зменшується до певного мінімального значення (0,5-0,7 кОм).
Опір тіла людини зменшується також при захворюваннях шкіри, центральної нервової та серцево-судинної систем, проявах алергічної реакції тощо. Тому нормативні акти про охорону праці передбачають обов’язкові попередній та періодичні медичні огляди працівників (кандидатів у працівники) для встановлення їх придатності щодо обслуговування діючих електроустановок за станом здоров’я.
Вид та частота струму, що проходить через тіло людини, також впливають на наслідки ураження.
Постійний струм приблизно в 4-5 разів безпечніший за змінний. Це пов’язано з тим, що постійний струм у порівнянні зі змінним промислової частоти такого ж значення викликає слабші скорочення м’язів та менш неприємні відчуття. Його дія, в основному, теплова. Однак слід зауважити, що вищезазначене стосовно порівняльної небезпеки постійного та змінного струму є справедливим лише для напруги до 500 В. При більш високих напругах постійний струм стає небезпечнішим ніж змінний.
Частота змінного струму також має важливе значення з огляду на електробезпеку.
Так, найбільш небезпечним вважається змінний струм частотою 20-100 Гц.
При частоті меншій ніж 20 або більшій за 100 Гц небезпека ураження струмом помітно зменшується. Струм частотою понад 500 кГц не може смертельно уразити людину, однак дуже часто викликає опіки.
Тривалість дії струму на організм людини істотно впливає на наслідки ураження: чим більший час проходження струму, тим швидше виснажуються захисні сили організму, при цьому опір тіла людини різко знижується і важкість наслідків зростає. Наприклад, для змінного струму частотою 50 Гц гранично допустимий струм при тривалості дії 0,1с становить 500 мА, а при дії протягом 1 с - вже 50 мА.
Шлях проходження струму через тіло людини є важливим чинником. Небезпека ураження особливо велика тоді, коли на шляху струму знаходяться життєво важливі органи - серце, легені, головний мозок. Існує багато можливих шляхів проходження струму через тіло людини (петель струму).
Індивідуальні особливості людини значною мірою впливають на наслідки ураження електричним струмом. Струм, ледь відчутний для одних людей, може бути значним для інших.
Для жінок порогові значення струму приблизно в півтора рази нижчі, ніж для чоловіків.
Ступінь впливу струму істотно залежить від стану нервової системи та всього організму в цілому. Важливе значення має також уважність та психічна готовність людини до можливої небезпеки ураження струмом. У переважній більшості випадків несподіваний електричний удар призводить до важчих наслідків, ніж при усвідомленні людиною існуючої небезпеки ураження.
Умови навколишнього середовища можуть підвищувати небезпеку ураження людини електричним струмом. Наприклад, у приміщеннях з високою температурою та відносною вологістю повітря наслідки ураження можуть бути важчими, оскільки значне потовиділення для підтримання теплового балансу між організмом та навколишнім середовищем призводить до зменшення опору тіла людини.
Для правильного визначення необхідних засобів та заходів захисту людей від ураження електричним струмом необхідно знати допустимі значення напруг доторкання та струмів, що проходять через тіло людини.
Напруга торкання - це напруга між двома точками електричного кола, до яких одночасно торкається людина. Гранично допустимі значення напруги торкання та сили струму для нормального (безаварійного) та аварійного режимів електроустановок при проходженні струму через тіло людини по шляху “рука-рука” чи “рука-ноги” регламентуються ГОСТ 12.1.038-82.
Таблиця 4
Гранично допустимі значення напруги торкання U та сили струму І, що проходить через тіло людини при нормальному режимі електроустановки
Вид струму |
Напруга торкання, U, В (не більше) |
Сила струму, І, мА (не більше) |
Змінний, 50 Гц |
2 |
0,3 |
Змінний, 400 Гц |
3 |
0,4 |
Постійний |
8 |
1,0 |
П р и м і т к а. При виконанні роботи в умовах високої температури (більше 25 °С) і відносної вологості повітря (більше 75%) значення таблиці 4 необхідно зменшити у три рази. |
Гранично допустимі значення сили струму (змінного та постійного), що проходить через тіло людини при тривалості дії більше ніж 1с, нижчі за пороговий невідпускаючий струм, тому при таких значеннях людина, торкнувшись до струмопровідних частин установки, здатна самостійно звільнитися від дії електричного струму.
Таблиця 5
Гранично допустимі значення напруги торкання, итор та сили струму, Іл, що проходить через тіло людини при аварійному режимі електроустановки
Вид струму |
Нормоване значення |
Тривалість дії струму t, с |
|||||
0,1 |
0,2 |
0,5 |
0,7 |
1,0 |
Більше 1,0 |
||
Змінний |
U В (не більше) |
500 |
250 |
100 |
70 |
50 |
36 |
50 Гц |
І, мА (не більше) |
500 |
250 |
100 |
70 |
50 |
6 |
Постійний |
U В (не більше) |
500 |
400 |
250 |
230 |
200 |
40 |
|
І, мА (не більше) |
500 |
400 |
250 |
230 |
200 |
15 |