Методы оценки риска. Производственные излучения. Технические и организационные способы защиты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Уральский государственный экономический университет

Центр дистанционного образования

Контрольная работа

по дисциплине: Безопасность жизнедеятельности

по теме: Методы оценки риска. Производственные излучения. Технические и организационные способы защиты

Екатеринбург, 2012



Введение

Риск -- сочетание вероятности и последствий наступления событий.

Рассмотрим методы оценки (количественного вычисления)риска применительно к определению показателя риска типа вероятности Q некоторого негативного события (например, аварии; смерти по какой-либо причине, от определенной опасности и др.) для объекта анализа за интервал времени А/ . Оценку можно проводить различными методами. Выбор адекватного метода оценки показателя риска определяется: его фактическим уровнем; требуемой точностью оценки; имеющимся объемом статистических данных (объемом наблюдений и числом реализовавшихся негативных событий); видом и объемом доступной дополнительной информации. В результате все методы оценки имеют свою область применения (рис. 1.1, а). Учитывая, что вероятность Q представляет собой отношение числа негативных событий п к общему числу наблюдений N, то чем она меньше, тем труднее ее оценивать (необходимо больше наблюдений для того, чтобы реализовались негативные события). Инвариантом же, учитывающим как фактический уровень оцениваемого риска, так и имеющийся объем наблюдений, является число реализовавшихся негативных событий гn=QN.



Рис.1.1 Области применении методов оценки показателя рисков типа вероятности в зависимости от объёма статистических данных (а), наличие статистики и возможности формализации задачи (б).

Наиболее предпочтительным при наличии достаточной статистики является, конечно же, статистический метод, так как практика -- критерий истины. Статистический метод применяют при минимальном числе допущений, но необходим большой объем статистической информации. Объем наблюдений должен превышать некоторую величину N1, зависящую от оцениваемой вероятности, при этом число реализовавшихся негативных событий за один год должно быть больше 100. Снизить требования к необходимому объему наблюдений позволяет объединение имеющейся статистической информации по проявлению рассматриваемого риска за прошедшие годы и в аналогичных объектах, подвергающихся той же опасности, а также привлечение дополнительной информации, в том числе знаний и опыта экспертов. Области применения основных методов оценки показателя рис­ка типа вероятности в зависимости от наличия статистической информации и математических моделей приведены на рис. 1.1, б.



1. Статистический метод пуассоновского потока негативных событий

Так как речь идёт о вероятности наступления негативного события за интервал времени, на котором негативные события для рассматриваемого объёкта скорее всего и не произойдут, то для получения статистики используют 2 способа ( рис.1.2):

1) увеличение интервала наблюдения T >> ?t за предшествующие годы;

2) расширение совокупности исследуемых объёктов, в равной степени подверженных рассматриваемому риску - людей или объектов проживающих ( эксплуатирующихся) в одинаковых условиях.

Вероятность негативных событий за интервал времени ?t можно оценить через их частоту ( интенсивность) при рассмотрении последних как потока случайных событий. Если предположить, что условия реализации опасности в интервале наблюдения [-T,t_o] остаются неизменными, частоту негативных событий для рассматриваемого объекта можно оценить по формуле: л=n/T, где n- число негативных событий за время наблюдения- Т, а вероятность хотя бы одного негативного события за интервал времени ?t .

Рис.1.2.Иллюстрация статистики негативных событий (t_o- текущий момент времени; T_i- интервал наблюдения за i-м объектом; T_N- интервал наблюдения за N-м объектом).



Q(?t) =1- exp[-a(?t)] где a(?t)= л(?t).

Пример: За 50 лет наблюдения в государстве ИКС в районе города Н-ск случилось 5 землетрясений. Следовательно частота землетрясений составляет л = 5/50= 0.1 1/год.

Для редких событий ( например, смерти человека от определённой причины) когда a(?t) << 1 ( практически при a(?t)< 0.1), приближённо можно считать, что:

Q(?t) ? a(?t) = л?t (1.2)

Нижнюю л_* и верхнюю л^* доверительные границы для оценки л, а для редких событий и Q(?t), вычисляют по следующим формулам :

л_*= л/r₁; л^*= л/r_2,

где r₁ и r₂ коэффициенты для односторонней доверительной вероятности г, а относительные погрешности соответственно для верхних и нижних границ.

д_* = 1- 1/r₁ ; д^* = 1/r₂ -1. (1.3)

При недостаточной точности оценки объединяют статистические данные о негативных событий по совокупности N- однородных объектов ( групп людей, тех. объектов) подтвержденной в равной степени рассматриваемой опасности. Негативные события в этом случае представляют собой пуассоновский поток случайных событий, а оценку частоты негативных событий для i-го объекта определяют по формуле :



где n_i число негативных событий для i- го объекта за интервал наблюдения T_i, лет.

Усреднённую частоту негативных событий для совокупности из N объектов, находящихся в одинаковых условиях оценивают по формуле:

(1.4)

где суммарное число по совокупности N однородных объектов за их суммарную наработку в одинаковых условиях :

при (1.5)

Если условия проявления опасности изменяются (л(t) ? const), то по формуле (1.2) оценивают среднюю вероятность Q(?t) негативных событий в год от рассматриваемой причины за время наблюдения T.

Для частоты редких негативных событий ( например катастроф) статистическим методом, может быть определён лишь доверительный интервал. Пусть, например, имеется N опасных объектов. Полагая, что случайная величина катастроф при фиксированной продолжительности наблюдения распределена по закону Пуассона, время до первой катастрофы ( между катастрофами) будет распределено по экспоненциальному закону. При отсутствии катастроф выражение для доверительных границ их частоты для планов наблюдения



Таблица1.1 Относительные погрешности оценки частоты негативных событий.

[ N,R,T], [N,M,T] имеют следующий вид :

(1.6)

где S- суммарная продолжительность наблюдения за всеми объектами рассматриваемого вида. Коэффициент r_o определяют по таблицам математической статистики и для односторонней доверительной вероятности г= 0.9 равно 2.30.

Расчёт по формуле (1.6) показывает что при частоте катастроф 10^-1 1/год ее оценку по данным наблюдений за 10 лет можно сделать лишь с нижней и верхней относительными погрешностями 90 и 284 % соответственно, а за 100 лет 38 и 54 %. Для достаточно точной оценки частоты редких событий необходимы наблюдения за сотни лет. Естественно, что в следствии технического прогресса и сравнительно быстрого изменения жизнедеятельности людей, такого интервала наблюдения не бывает.

1.1 Статистический метод- биноминальная схема

Анализ схемы пуассоновского потока случайных событий показывает , что при малых a(?t) для числа событий в интервале времени (?t) справедливо биноминальное распределение.

Для оценки вероятности негативного события для конкретного объекта рассмотрим совокупность однородных объектов объёмом N, подверженных в равной степени в равной степени рассматриваемой опасности.

Пример: n=1, ….., N- число негативных событий ( смерти, аварии) в оцениваемом году по рассматриваемой причине, а N- объём наблюдений . Если негативные события являются независимыми, то случайная величина числа негативных событий ( например погибших) имеет биноминальное распределение:

с математическим ожиданием: (1.7)

и дисперсией: (1.8)

Из выражения (1.7) следует что , а её несмещённая оценка совпадает с оценкой максимального правдоподобия и вычисляется формулой:

(1.9)

и это соотношение совпадает с формулой (1.5) если в последнем принять что Т равно 1 году.

Дисперсию оценки (1.9) для редких событий с учётом (1.8) вычисляют:

(1.10)

а её абсолютная статистическая погрешность где - квантиль нормального распределения уровня г.

Следовательно , в предположении биномиального распределения числа негативных событий из общего числа подвергающихся рассматриваемому риску объектов статистическая неопределённость оценки (1.9) , характеризуется относительной погрешностью оцениваемой по аналитической зависимости :

(1.11)

При малых Q(?t) и больших N соотношения (1.3) и (1.11) приводят к одинаковому результату, но для применения (1.11) не требуется использование специальных таблиц. Таким образом, чем меньше оцениваемый риск Q(?t) и имеющийся объём наблюдений N, тем больше статистическая погрешность. Следовательно для её снижения необходимо увеличить объём наблюдения.

В некоторых случаях для повышения точности оценки используют объединение однородных ( включая байесовские методы объединения априорной информации и данных наблюдения). К методам объединения оценок относится линейное объединение независимых оценок.

защита излучение пуассоновский поток

1.1.1 Объединение однородных статистических данных

Для снижения статической погрешности и обеспечения требуемой точности оценки показателя рисков во многих случаях можно увеличь объём наблюдений за счёт интервала наблюдения, т.е. путём объединения статистических данных за несколько лет - временной ряд.

Пример: условия реализации негативных событий в течении Т лет являются однородными и принадлежат одной генеральной совокупности, тогда показатель риска на год оценивают по формуле:



(1.14)

где n_t и N_t - число негативных событий и среднегодовой объём наблюдений в t-м году ; t=1,……,Т, то получим соотношение : Q (?t) = n/NT, совпадающая с (1.5). Повышение точности оценки получают путём увеличения объёма наблюдений в Т раз. Домножив числитель и знаменатель в формуле (1.14) на 1/Т получим:

где среднегодовое число негативных событий по рассматриваемой причине;

среднегодовой объём наблюдения.

Повышение точности оценки вероятности в этом случае, объясняется точностью оценки средних значений с увеличением числа интервалов наблюдений.

1.1.2 Объединение неоднородных данных за несколько лет

Кроме того, с течением времени меняются условия проявления рассматриваемой опасности. Это приводит к тому, что статистические данные уже не принадлежат исследуемой генеральной совокупности , т.е. являются неоднородными. Наряду со статистической погрешностью необходимо при расчётах учитывать и разброс числа негативных событий по годам под воздействием различных неконтролируемых факторов, то точность оценки Q_T(?t) определяют по формуле:

где вычисляют по формуле (1.10). Тогда относительную погрешность оценки вероятности негативного события с учётом (1.11.) определяют по формуле:

Вероятность негативного события в рассматриваемом году так же можно оценить:

где вычисляют по формуле (1.14). Точность этой оценки зависит от статистической погрешности расчёта и погрешности определения коэффициента модели в учитывающей флуктуации числа негативных событий по годам:



1.3 Вероятно - статистический метод

Вероятно-статистический метод основан на привлечении дополнительной информации о распределении ущербов для объекта анализа от рассматриваемой опасности в случае её реализации.

Допустим распределение негативных событий ( несчастных случаев на производстве) по ущербу ( рис.1.4) для рассматриваемых условий известно деятельности известно.

Тогда: доля катастрофических событий от общего числа негативных событий ( здесь КС - критериальное значение для классификации негативных событий как катастрофических). Считая эту долю постоянной либо прогнозируя по временному ряду с помощью некоторой одели её значение на заданный момент времени ( табл. 1.2.) можно построить методику оценки катастрофического события.

Рис.1.4. Распределение ѓ(w) несчастных случаев на производстве по тяжести (w):

Лёгкое (ЛНЗ) и тяжёлое (ТНЗ) нарушение здоровья; КС- катастрофическое событие (смертельный исход).



Таблица 1.2 Статистика дорожно-транспортных происшествий в России.

Если - общее число негативных событий для рассматриваемого объекта в оцениваемом году, то индивидуальная вероятность негативного события для него вычисляют по формуле:

А вероятность катастрофического события

.

Если считать значение известным точно, относительную статистическую погрешность оценки можно определить соотношением:



1.4 Теорико-вероятностный метод

Значительные последствия W катастроф делают их вероятное значение в течении заданного промежутка времени (риск), значимым фактором, требующим возможно более точного учёта при планировании социально-экономического развития. Этот метод основан на использовании математических моделей, в основе которых лежат закономерности перерастания инициирующих событий в ЧС( чрезвычайных ситуаций).

Рассмотрим применение метода для оценки риска ЧС на некоторой территории. Для этого воспользуемся вероятностной моделью возникновения ЧС, основанной на установлении структуры риска по факторам, влияющим на его величину. Влияние этих факторов учитывается частными показателями, оцениваемыми по статистическим данным или теоретически на основе исследования фундаментальных закономерностей. В рамках этой модели ЧС рассматривается как сложное событие, происходящее при совместном наступлении следующих случайных событий: возникновение опасного явления на рассматриваемой территории; воздействие негативных факторов опасного явления на инфраструктуру рассматриваемой территории;

разрушение элементов инфраструктуры в результате действия негативных факторов опасного явления; отказ системы безопасности объекта из-за различных сочетаний недостаточной надежности технических устройств и персонала («человеческий фактор») и других причин; нанесение ущерба инфраструктуре территории, превышающего установленные критерии для его классификации как ЧС. Влияние указанных факторов (опасности, угрозы, уязвимости, эффективности систем безопасности, ущерба) на возможность

наступления ЧС оценивают с помощью частных показателей, приведенных в табл. 1.4. Таким образом, частота ЧС зависит не только от характеристик опасности территории, но и степени угрозы от источников опасности для объектов воздействия (пространственного, временного и ситуационного факторов угрозы), уязвимости (защищенности и стойкости) объектов, эффективности систем безопасности опасных или важных объектов, оснащенных специальными системами безопасности, а также размера ущерба.

Таблица 1.4 Характеристика рискообразующих факторов для происшествий и ЧС.

Показатели угрозы, уязвимости, ущерба рассматриваются условными либо безусловными (табл. 1.5).



Таблица 1.5. Взаимосвязь показателей опасности, угрозы, уязвимости и риска

Объекты инфраструктуры могут подвергаться опасным явлениям нескольких видов, как правило, равновременно. Следовательно результаты их воздействия можно считать независимыми и оценивать частоту ЧС j-го класса по формуле:

Вероятный ущерб на определённой территории за фиксированный интервал времени характеризуется риском, который количественно определяется произведением частоты ЧС на их последствия:



где ; - средний ущерб от ЧС в результате взаимодействия реализовавшегося опасного явления с антропосферой.

1.5 Экспертный метод

Экспертный метод основан на использовании знаний и опыта экспертов -- высококвалифицированных специалистов в рассматриваемой предметной области. Экспертный метод оценки риска целесообразно применять в том случае , когда отсутствуют события являются редкими), но и математические модели (задача является сложноформализуемой).

Сущность экспертного метода оценки показателей риска заключается в том, что экспертам предлагают ответить на вопросы о состоянии или будущем поведении объектов, характеризующихся неопределенными параметрами или неизученными свойствами. Экспертные оценки оформляют, в частности, в виде качественных характеристик или количественных значений вероятностей рассматриваемых событий, отнесенных к определенному отрезку времени. Важное значение при этом придают формированию оценочной шкалы, используемой экспертами. Оптимальная оценочная шкала должна иметь сравнительно небольшое число градаций(от 3 до 8); каждой градации приписывают определенный вероятностный интервал. Кроме того, каждая градация должна сопровождаться краткой текстовой качественной характеристикой. Для интерпретации и математической обработки экспертных данных можно привлекать модели, основанные на использовании нечетких множеств.

К недостаткам экспертного метода относятся отсутствие гарантий достоверности полученных оценок, а также трудности в проведении опроса экспертов и обработке полученных данных. Второй недостаток может быть преодолен, а первый -- имеет принципиальное значение. Повышение достоверности экспертных оценок требует соответствующих процедур отбора экспертов по многим критериям и количественных методов обработки их мнений. При правильной организации процедуры экспертизы и проверки согласованности мнений экспертов обеспечивается достаточная достоверность оценок. Повысить точность экспертных оценок можно путем приглашения экспертов более высокой квалификации и увеличения числа независимых экспертов.

Современное общество, устранив массовые опасности прошлого -- голод, холод, эпидемии, -- подошло к необходимости борьбы с опасностями, которые реализуются в виде редких событий, приводящих к значительным ущербам, т.е. оцениваются риском. К тому же в современном обществе, добившемся высоких стандартов качества жизни, повысилась чувствительность населения к негативным событиям со значительным ущербом и, следовательно, возросло неприятие населением обусловленных ими рисков.

Наличие опасностей во всех сферах жизнедеятельности человека и общества, их реализация в различных формах и связанные с ними потери требуют для обеспечения безопасности населения, существования и развития организаций, стабильности общественного воспроизводства, устойчивого развития человечества в социотехноприродной системе выработки механизмов снижения рисков до приемлемого уровня в конкретных социально-экономических условиях.

Разработка и усовершенствование методов оценки риска несомненно сказывается на уровне управления рисками, что способствует в той или иной степени возможности минимизировать негативные последствия которые могут возникнуть вследствие ЧС или иных негативных явлений.

Что в итоге положительно сказывается на безопасности жизнедеятельности всего человечества в целом.



2. Производственные излучения. Технические и организационные способы защиты

В современном производстве распространены различные виды излучений: ультрафиолетовое, электромагнитное, инфракрасное и радиоактивное.

В практике животноводства и птицеводства широко применяют облучение животных в период стойлового содержания ультрафиолетовыми, а молодняка (ягнят, цыплят, телят, поросят) инфракрасными лучами. Используются излучения для пастеризации молока, для ускорения развития растений, для уменьшения восприимчивости к болезням и в других случаях.

Под влиянием умеренного ультрафиолетового облучения повышается естественная резистентность организма и продуктивность животных. Инфракрасные лучи в отличие от ультрафиолетовых не обладают заметным химическим действием; они поглощаются тканями, вследствие чего оказывают в основном тепловые воздействия. На этом основано применение инфракрасных лучей для обогрева молодняка в зимнее время. Поглощение инфракрасных лучей кожным покровом -- сложный биологический процесс, в котором участвует весь организм с его терморегуляторным аппаратом. Действие инфракрасных лучей вызывает переполнение кровеносных сосудов кровью (в результате нагрева кожи), что усиливает обмен веществ.

Инфракрасное излучение имеет место в горячих цехах, источниками ультрафиолетовых излучений является дуга электросварки, ртутно-кварцевые лампы и другие ультрафиолетовые и облучающие установки, солнце, лазеры.

Источники электромагнитных излучений -- линии электропередач, различные высокочастотные генераторы, радиоволны.

Для облучения семян, растений, пищевых продуктов, для оценки эффективности удобрений, роли микроэлементов, плодородия почвы, качества ремонта и износостойкости деталей, для исследования механизма воздействия регуляторов роста и обмена веществ у животных используют искусственные радиоактивные вещества.

При обработке материалов (пайка, резка, точечная сварка, сверление отверстий в сверхтвердых материалах, дефектоскопия и др.) применяют лазеры, являющиеся источниками лазерных излучений. Все перечисленные излучения при превышении определенных значений вредны, поэтому необходимо предусматривать соответствующие меры безопасности.

P.S. Выполняя данную работу я не стал разделять вторую и третью темы на отдельные работы. В разделе, где излагается про тот или иной вид излучении соответственно я включил и методы защиты от него.

2.1 Ультрафиолетовое излучение

Электромагнитное излучение в оптической области, примыкающее со стороны коротких волн к видимому свету и имеющее длины волн в диапазоне 200...400 нм, называют ультрафиолетовым излучением (УФИ). Влияние его на человека оценивают эритемным действием (покраснение кожи, приводящее через 48 ч к ее пигментации -- загару). Мощность УФИ для биологических целей характеризуется эритемным потоком, единицей измерения которого является эр (эритемный поток, соответствующий излучению с длиной волны 297 нм и мощностью 1 Вт). Эритемную освещенность (облученность) выражают в эр/м², а эритемную дозу (экспозицию) -- в эр-ч/м².

При длительном отсутствии УФИ в организме развиваются неблагоприятные явления, называемые «световым голоданием». Рекомендуются дозы УФИ в пределах 0,125...0,75 эритемной дозы (10...60 мэр-ч/м²). В соответствии с Указаниями по проектированию и эксплуатации установок искусственного ультрафиолетового облучения на промышленных предприятиях максимальная облученность ограничивается 7,5 мэр-ч/м², а максимальная суточная доза -- 60 мэр-ч/м² для УФИ с длиной волны больше 280 нм.

Методы защиты. К средствам коллективной защиты от УФИ относятся различные устройства (оградительные, вентиляционные, автоматического контроля и сигнализации, дистанционного управления), а также знаки безопасности.

Защиту от УФИ осуществляют различными экранами: физическими (в виде различных предметов, поглощающих, рассеивающих или отражающих лучи) и химическими (химические вещества и покровные кремы, содержащие ингредиенты, поглощающие УФИ). Для защиты используют изготовленную из тканей (поплина и др.) специальную одежду, а также очки с защитными стеклами. Полную защиту от УФИ всех волн обеспечивает флинтглас (стекло, содержащее окись свинца) толщиной 2 мм. При устройстве помещений учитывают, что отражающая способность различных отделочных материалов для УФИ и видимого света различна. Краски на масляной основе, оксиды титана и цинка плохо отражают УФИ, а меловая побелка, полированный алюминий -- хорошо.

2.2 Инфракрасное излучение

По физической природе инфракрасное излучение (ИФИ) представляет собой поток частичек материи, которые имеют волновые и квантовые свойства. ИФИ охватывает участок спектра с длиной волны от 760 нм до 540 мкм. Относительно человека источником излучения является всякое тело с температурой свыше 36-37°С, и чем больше разность, тем большая интенсивность облучения.

Влияние инфракрасного излучения на организм проявляется в основном тепловым действием. Эффект действия инфракрасных излучений зависит от длины волны, которая обуславливает глубину их проникновения. В связи с этим инфракрасное излучение делится на три группы (согласно классификации Международной комиссии по освещению): А, В и С.

Таблица допустимых продолжительностей действия на человека тепловой радиации

Тепловое излучение, Вт/м2	Продолжительность действия, с
280-560 (слабая) 560-1050 (воздержанная) 1050-1600 (средняя) 1600-2100 (значительная) 2100-2800 (высокая) 2800-3500 (сильная) Свыше 3500 (очень сильная)	Неопределенно длительное время 180-300 40-60 20-30 12-24 8-12 2-5

Группа А - излучение с длиной волны от 0,76 до 1,4 мкм, В - от 1,4 до 3,0 мкм и С - свыше 3,0 мкм. Инфракрасное излучение группы А больше проникает через кожу и обозначается как коротковолновое инфракрасное излучение, а группы В и С - как длинноволновые. Длинноволновое инфракрасное излучение больше поглощается в эпидермисе, а видимые и более близкие инфракрасные излучения в основном поглощаются кровью в пластах дермы и подкожной жировой клетчатки.

Длинноволновые инфракрасные излучения поглощаются слезой и поверхностью роговицы и вызывают тепловое действие. Таким образом, инфракрасные излучения, действуя на глаз, могут вызвать ряд патологических изменений.

Суммарная допустимая интенсивность излучение не должна превышать 350 Вт/м².

Интенсивность суммарного теплового излучения измеряется актинометрами, а спектральная интенсивность излучения - инфракрасными спектрометрами ИКС-10; ИКС-12; ПКС-14.

Для измерения малых величин (1400--2100 Вт/м²) интенсивности излучения (от слабо нагретых тел или от сильных источников, размещенных далеко от рабочей зоны) применяют серебряно-висмутовый термостолбик Молля.

Для измерения ИФИ используют неселективные приемники излучения: пиранометр Янишевского, болометры и термоэлементы с оптическим фильтром КС-19, а также приборы, предназначенные для измерения ИФИ.

Оборудование ТФА-2 предназначенное для автоматической регистрации инфракрасного облучения и количества инфракрасного облучения в диапазоне длины волн от 700 до 3000 нм. Граница регистрации количества излучения 500 Вт*мин/м². Приведенная погрешность регистрации ±5 %. Питание от сети.

Фотощуп ИВФ-1 предназначенный для измерения облучения в видимой (360-760 нм) и инфракрасной (760-2500 нм) участках спектру.

Прибор для измерения ИФИ, созданного искусственными источниками излучения, предназначенный для работы в условиях сельскохозяйственного производства. Спектральная чувствительность прибора в пределах от 620 до 10* нм. Приемником излучения является термобатарея РК-15, граница измерений прибора 1000 Вт/м² с тремя поддиапазонами. Приведенная погрешность измерения ±10 %. Питание автономное.

Методы защиты. Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: Снижение интенсивности излучения источника (замена устаревших технологий современными и др.). Защитное экранирование источника или рабочего места (создание экранов из металлических сеток и цепей, облицовка асбестом открытых проёмов печей и др.). Использование средств индивидуальной защиты (использование для эащиты глаз и лица щитков и очков со светофильтрами, защита поверхности тела спецодеждой из льняной и полульняной пропитанной парусины). Лечебно-профилактические мероприятия (организация рационального режима труда и отдыха, организация периодических медосмотров и др.).



2.3 Ионизирующее излучение

Биологическое воздействие ионизирующего излучения проявляется в виде первичных физико-химических процессов, возникающих в молекулах живых клеток и окружающего их субстрата, и в виде нарушения функций целого организма как следствия первичных процессов.

Прямая ионизация и непосредственная передача энергии тканям тела не объясняют повреждающего действия излучения. Так, при абсолютно смертельной дозе, равной 6 Гр на все тело, в 1 см ³ ткани образуются 10 ¹⁵ ионов, что составляет одну ионизационную молекулу воды из 10 млн. молекул.

На Земле естественный радиационный фон на уровне моря составляет 0,5 мГр/год. На высоте 1 500 м он уже в 2 раза выше, на высоте 6 000 м (полет самолета) в 5 раз выше. При однократном облучении всего тела человека возможны следующие биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения:

до 0,25 Гр (25 Бэр) - видимых нарушений нет;

0,25 - 0,50 Гр (25-50 Бэр) - возможны изменения в крови;

0,50-1,00 Гр (50-100 Бэр) -изменения в крови, нарушается нормальное состояние, трудоспособность;

1,00-2,00 Гр (100-200 Бэр) -легкая форма лучевой болезни, скрытый период до 1 месяца, слабость, головная боль, тошнота, восстановление крови через 4 месяца;

2,00-3,00 Гр (200-300 Бэр)-средняя форма лучевой болезни, через 2-3 часа признаки легкой формы лучевой болезни, расстройство желудка, депрессия, нарушения сна, повышение температуры, кровотечение из десен, колики, кровоизлияние, восстановление через 6 месяцев. Возможен смертельный случай;

3,00-5,00 (300-500 Бэр)- тяжелая форма лучевой болезни, через час неукротимая рвота, все признаки лучевой болезни проявляются резко: озноб, отказ от пищи. Смерть в течение месяца составляет 50-60% от облученных.

более 5,00 Гр (более 500 Бэр)- крайне тяжелая форма лучевой болезни, через 15 мин. неукротимая рвота с кровью, потеря сознания, понос, непроходимость кишечника. Смерть наступает в течении 10 суток (100 % от общего числа пострадавших).

При облучении в 100-1000 раз превышающую смертельную, человек погибнет во время облучения: «смерть под лучом».

Средствами коллективной защиты от ионизирующих излучений являются различные устройства (герметизирующие, вентиляции и очистки воздуха, транспортирования и хранения изотопов, автоматического контроля и сигнализации, дистанционного управления), а также знаки безопасности, емкости для радиоактивных изотопов и др.

На работах класса I и отдельных работах класса II средства индивидуальной защиты включают комбинезон или костюм, спецбелье, носки, спецобувь, перчатки, бумажные полотенца и носовые платки разового пользования, средства защиты органов дыхания. На работах класса II и отдельных работах класса III работающих обеспечивают халатами, легкой обувью, перчатками, шапочками и при необходимости средствами защиты органов дыхания. В необходимых случаях используют изолирующие шланговые костюмы (пневмокостюмы), очки, щитки, ручные захваты Правилами ОСП-72/80 определен строгий порядок радиационного контроля.

Таблица 1. Лимиты дозы облучения

Лимиты доз, мЗв•год-1	Категория лиц, которые облучаются
	Аа) б)	Ба)	Ва)
ЛДЭ (лимит эффективной дозы)	20в)	2	1
Лимиты эквивалентной дозы внешнего облучения: - ЛДtens (для хрусталика глаза) - ЛДskin (для кожи)	150 500 500	15 50 50	15 50 -



Примечания:

а) - распределение дозы облучения в течение календарного года не регламентируется;

б) - для женщин детородного возраста (до 45 лет) и беременных действуют ограничения;

в) - в среднем за любые последующие 5 лет, но не более 50 мЗв за отдельный год (ЛД_max).

Согласно «Основным санитарным правилам работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» ОСП 72/87, существует четыре вида контроля при ведении любых радиационно-опасных работ.

Это дозиметрический, радиометрический, индивидуальный дозиметрический контроль и спектрометрические измерения.

1. Дозиметрические приборы предназначены для измерения мощности дозы (уровня радиации), позволяют установить участки или зоны повышенного излучения (по сравнению с установленным порогом радиации).

2. Радиометрические приборы служат для определения радиоактивного загрязнения поверхности различных предметов, оборудования, транспортных средств, одежды, тары, продуктов, сырья, почвы и т.д.

3. Приборы индивидуального контроля позволяют измерить полученную человеком дозу в конкретной ситуации или за определенный период работы и времени.

4. Спектрометрические установки позволяют установить спектр содержания радионуклидов, изотопов на загрязненном объекте.

В последнее время все приборы стали делить на профессиональные и бытовые.

Организация дозиметрического контроля. Дозиметрический контроль проводится под руководством начальников всех степеней и командиров формирований ГО.

Дозиметрический контроль включает:

* контроль облучения;

* контроль радиоактивного загрязнения.

Контроль облучения проводится с целью получения данных о поглощенных дозах радиации для первичной диагностики. Для измерения дозы облучения применяются дозиметры. Контроль облучения людей делится на две группы - групповой и индивидуальный.

При групповом контроле один дозиметр выдается на группу людей (бригаду, звено и т.п.), или проводится расчетным методом с помощью формулы:

(2)

где:Д - поглощенная доза;

Р_ср - средний уровень радиации (определяется при помощи прибора);

К_осл - коэффициент ослабления защитного сооружения.

При индивидуальном контроле дозиметр выдается каждому работнику. Этот метод применяется для тех категорий, к которым нельзя применять групповой метод.

Контроль радиоактивного загрязнения. Осуществляется с целью определения степени загрязнения радиоактивными веществами людей, животных, а также техники, одежды, средств индивидуальной защиты, продуктов, воды, фуража и других объектов. Степень радиоактивного загрязнения оценивается путем замеров мощности экспозиционной дозы излучения от этих объектов приборами (ДП-5, ИМД-21 и прочие) и сравнением их с нормативной.

В мирное время пользуемся нормами, которые определены в "Основных санитарных правилах. ОСП-72/87" и НРБУ-97.

Антропогенные источники электромагнитных полей (ЭМП). Антропогенными источниками ЭМП являются: ЭМП естественного происхождения, линии электропередач (ЛЭП), открытые распределительные устройства, антенны теле и радиопередач, радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы технических устройств, генераторы связи высоких частот, электромагниты, трансформаторы и т.д.

Спектр источников излучения электромагнитных полей очень высок - от 0.003 Гц до 300 ГГц (табл. 2.)

Таблица 2. Спектр диапазонов электромагнитных излучений

Название диапазона частот	Диапазон частот	Диапазон длин волн	Название диапазона длин волн
Низкие частоты (НЧ)	0,003…0,3 Гц	10-7…106 км	инфранизкие
	0,3…3,0 Гц	106…10 4км	низкие
	3…300 Гц	104…10 2км	промышленные
	300Гц…30 кГц	102…10км	звуковые
Высокие частоты (ВЧ)	30…300кГц	10…1км	длинные
	300кГц…3МГц	1кг…100м	средние
	3…30МГц	100…10м	короткие
Ультравысокие частоты (УВЧ)	30…300МГц	10…1м	ультракороткие
Сверхвысокие частоты (СВЧ)	300МГц…3ГГц	100…10м	дециметровые
	3…30ГГц	10…1см	сантиметровые
	30…300ГГц	10…1мм	миллиметровые

Основные параметры электромагнитных полей (ЭМП).

Для постоянного магнитного (магнитостатического) поля (ПМП) основной характеристикой является напряженность магнитного поля Н, измеряется в А/м.

В постоянном электрическом (электростатическом) поле (ЭСП) основной характеристикой является его напряженность Е, измеряется В/м.

(3)



где: U - напряжение, В; l - расстояние, м.

(4)

где: I - сила тока, А; r - радиус окружности силовых линий, вокруг проводника по которому течет ток, м.

Электромагнитное излучение характеризуется длиной волны, напряженностью магнитного (Н) и электрического (Е) полей

(5)

где: с₁ - скорость распространения радиоволн, равная скорости распространения света: 300000 км/с = м/с; Т- период колебания, с; f - частота колебания, Гц.

Область распространения ЭМП от источника условно разделяют на три зоны: ближнюю (зону индукции), промежуточную (зону интерференции), и дальнюю (волновую или зону излучения).

Это пространство считается зоной облучения. Если рабочее место расположено в зоне индукции, работающий будет подвергаться воздействию периодически меняющихся электрического и магнитного полей, и их интенсивность будет определяться соответственно величинами Е и Н. В зоне индукции между Е и Н существует произвольное соотношение в зависимости от вида электромагнитного излучения (ЭМИ).

Длительное воздействие электромагнитных излучений низкой частоты вызывает функциональное нарушение центральной нервной системы, изменения в составе крови, сердечно- сосудистой системы (особенно при высокой напряженности ЭМИ).

Гигиеническое нормирование электромагнитных излучений. Гигиеническим критерием безопасного пребывания человека в электромагнитном поле промышленной частоты(50 Гц) с напряжением 400 кВ и более принята напряженность электрического поля (Е). Нормируется, при этом, время пребывания человека в зависимости от напряженности электрического поля. В соответствии с ГОСТ 12.002-84 «Электрические поля промышленной частоты»: предельно допустимый уровень (ПДУ) напряженности Е устанавливается равным 25 кВ/м; пребывание в зоне с напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты запрещено. В таблице 2.6.5. приведено время безопасного пребывания людей в электрическом поле.

Таблица 3. Время безопасного пребывания людей в зоне электромагнитных полей

Напряженность электрического поля, кВ/м	Время безопасного пребывания людей на протяженности 1 суток, мин.
менее 5	не нормировано
от 5 до 10	не более 180
от 10 до 15	не более 90
от 15 до 20	не более 20
от 20 до 25	не более 5

Согласно ГОСТ 12.1.006-84 «ССБТ электромагнитного поля радиочастот. Общие требования безопасности» напряженность ЭМП на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала не должна превышать значений приведенных в табл. 2.6.6



Таблица 4. Предельно-допустимые уровни напряженности электромагнитного поля (радиочастотный диапазон) при продолжительности воздействия 8 ч.

Допустимые уровни напряженности ЭМП	Частоты ЭМИ
по электрической составляющей (Е) Вт/м	по магнитной составляющей (Н), А/м
50	5	60 кГц…3 МГц
20	-	3МГц…30МГц
10	0,3	30МГц…50МГц
5	-	50МГц…300МГц

Защита от воздействия ЭМП - радиочастот.

Основными способами защиты от воздействия ЭМП - радиочастот являются: уменьшение интенсивности облучения, экранирование рабочего места или удаление его от источника облучения, применение средств индивидуальной защиты. На практике может применяться один или одновременно несколько методов защиты.

Источники излучения или рабочие места экранируют металлическими камерами или щитами, покрытыми поглощающими материалами или сделанными из ферритового поглощающего материала, а также мягкими экранами из специальных тканей, обладающих экранирующими свойствами. Применение различных экранирующих устройств является надежной защитой от электромагнитного излучения. Действие всех применяемых в настоящее время защитных материалов основано на их способности отражения или поглощения излучения. К отражающим материалам относятся любые обладающие высокой токопроводимостью материалы, например металлы. Однако, эти материалы обладают и отрицательным свойством: в некоторых случаях возможно образование отраженных электромагнитных полей, которые могут усилить облучение.

Сплошные металлические экраны обеспечивают в СВЧ - диапазоне надежное экранирование при любых практически встречающихся интенсивностях. Сетчатые экраны обладают худшими экранирующими свойствами, но широко используются, когда достаточно ослабления мощности до 1000 раз. Удаление рабочего места от источника облучения - одно из средств снижения интенсивности облучения людей на предприятии. Оно реализуется благодаря дистанционному управлению и автоматизированному контролю, определению границы опасной зоны, где прогноз потока мощности (ППМ) может превышать предельно допустимые значения, определяются при работе аппаратуры в режиме максимальной мощности излучения.

Ориентировочное расстояние от источника излучения, на котором ППМ не превышает ПДУ, можно определить по формуле:

(8)

где Rн - искомое расстояние, м; R - расстояние, на котором производились измерения, м; Р - измеренная ППМ, мкВт/см²; Рдоп - допустимая ППМ, мкВт/см².

Снижение интенсивности электромагнитных полей в рабочей зоне может быть достигнуто экранированием источников облучения сплошными металлическими и сетчатыми экранами. Интенсивность облучения возможно снизить также с помощью поглощающих покрытий, часто в качестве материала экрана применяют фольгу.

В качестве защитных покрытий применяют резиновые коврики с коническими шипами, магнитоэлектрические пластины с покрытием на основе поролона ВРМП, поглощающие электромагнитную энергию соответственно в диапазоне 0,8 - 10,6 см, и т.п.

В качестве СИЗ применяется спецодежда, которая изготовлена из металлической ткани (комбинезоны, халаты, передники, куртки с капюшонами с вмонтированными в них защитными очками). При интенсивном излучении более 10 Вт/см2 применение защитных очков обязательно, даже, при кратковременных работах. Применяются специальные очки: типа ОРЗ-5 (стекла которых покрыты слоем полупроводника из оксида олова - ослабление мощности в диапазоне волн 0,8 …..150см более чем в 1000 раз), сетчатые очки в виде полумаски с числом ячеек 186-560 на см ² при диаметре проволоки 0,07- 0,14 мм.

Следует учесть, что применение СИЗ (металлизированная среда) повышает электроопасность.

2.4 Лазерное излучение

Оптические квантовые генераторы (ОКГ), или лазеры, находят широкое применение в различных сферах жизнедеятельности : обработка материалов (резка, пайка, точечная сварка, сверление отверстий в металлах, сверхтвердых материалах и кристаллах), строительство, радиоэлектроника, медицина, космос и т.д.

Принцип действия лазера основан на свойстве атома (сложной квантовой системы) излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния.

Электромагнитная энергия образуется в результате возбуждения атомов так называемых рабочих веществ, создающих лазерный эффект. У большинства современных лазеров плотность потока мощности достигает 10¹¹ - 10¹⁴ Вт/см². Лазеры позволяют концентрировать энергию на сравнительно малой площади.

ОКГ в зависимости от характера генерации лазера подразделяются на импульсные (длительность излучения 0,25 с.) и лазеры непрерывного действия (длительность излучения 0,25 с. и более).

Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2 - 1000 мкм, который может быть разбит в соответствии с биологическим действием на ряд спектров:

* от 0,2 до 0,4 мкм - ультрафиолетовая область;

* свыше 0,4 до 0,75 мкм - видимая область;

* свыше 0,75 до 1,4 мкм - ближняя инфракрасная область;

* свыше 1,4 мкм - дальняя инфракрасная область.

Основной энергетической характеристикой лазера при импульсном режиме генерации является энергия лазерного импульса, его длительность. Импульсные генераторы характеризуются энергией выхода (Дж), нормируемым параметром является плотность энергии на единицу поверхности (Дж/см²).

Генератор непрерывного излучения характеризуется выходной мощностью (Вт) - нормирование проводится по отношению мощности к площади поверхности (Вт/см²).

Лазерное излучение разделяется на:

* прямое (ограниченное телесным углом);

* рассеянное (за счет прохождения луча через вещество среды);

* зеркальное и диффузное отражения.

Лазер является источником нескольких видов опасности, главным из которых является его излучение.

Согласно ГОСТ 12.1.040-83 “Лазерная безопасность. Общие положения” по степени опасности генерирующего ими излучения лазеры подразделяются на четыре класса:

I-й класс - лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи;

II-й класс - лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением;

III-й класс - лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности;

IV-й класс - лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Опасные и вредные факторы работы ОКГ:

* лазерное облучение (прямое, рассеянное, отраженное);

* световое излучение от импульсных ламп;

* ультрафиолетовое излучение от кварцевых газоразрядных трубок;

* шумовые эффекты;

* ионизирующее излучение;

* электромагнитные поля ВЧ и СВЧ от генераторов накачки;

* инфракрасное излучение и тепловыделение от оборудования и нагретых поверхностей;

* агрессивные и токсические вещества, используемые в конструкции лазера.

Степень воздействия лазерного излучения на организм человека зависит от длины волны, интенсивности (мощности и плотности) излучения, длительности импульса, частоты импульсов, времени воздействия, биологических особенностей тканей и органов.

В качестве основного критерия при нормировании лазерного излучения принята степень изменений, которые происходят под его воздействием в органах зрения и коже. Согласно СанНиП 5804-91 “Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров” и ГОСТ 12.1.040-83 “ССБТ. Лазерная безопасность. Общие требования” установлены предельно допустимый уровень (ПДУ) лазерного излучения в зависимости от длины волны (табл. 5 ).

Методы защиты. Методы защиты от лазерного излучения подразделяются на: инженерно-технические, организационные, санитарно-гигиенические, планировочные, а также включают использование средств индивидуальной защиты.

Цель организационных методов защиты - исключить попадание людей в опасные зоны при работе на лазерных установках. При этом необходимо помнить, что доступ в помещение лазерных установок разрешается только лицам, непосредственно на них работающим; опасная зона должна быть четко обозначена и ограждена стойкими непрозрачными экранами.

Таблица 5. ПДУ лазерного излучения в зависимости от длины волны

Длина волны, мкм	Нуф, Дж/см2
от 0,200 до 0,210
от 0,210 до 0,215
от 0,215 до 0,290
от 0,290 до 0,300
от 0,300 до 0,370
свыше 0,370

Инженерно-технические и планировочные методы защиты предусматривают уменьшение мощности применяемого лазера и надежную экранировку, правильную установку оборудования (луч лазера должен быть направлен на капитальную не отражающую огнестойкую стену), исключение блеска отражающих поверхностей и предметов, создание обильного освещения, чтобы зрачок глаза всегда имел минимальные размеры.

Лазеры IV класса обязательно должны иметь дистанционное управление, а дверь в помещение должна иметь защитную блокировку со звуковой и световой сигнализацией.

Излучение лазеров II, III, IV классов не должно попадать на рабочие места. Материалы для экранов и ограждений должны быть не горючими с минимальными коэффициентами отражения по длине волны генерирующего лазера. Под воздействием лазера материалы не должны выделять токсических веществ.

Периодический дозиметрический контроль лазерного излучения заключается в измерении параметров излучения в заданной точке пространства и сравнении полученных значений плотностей мощности непрерывного излучения, энергии импульсного или импульсно-модулированного излучения, энергетической плотности рассеянного излучения со значениями соответствующих ПДУ (проводится не реже 1 раза в год при эксплуатации лазеров II, III и IV классов).

Контроль проводится обязательно при введении в эксплуатацию лазеров II, III и IV классов, а также при внесении изменений в конструкцию лазеров, при изменении конструкции средств защиты, при организации новых рабочих мест.

Порядок проведения дозиметрического контроля и требования к измерительной аппаратуре должны соответствовать ГОСТ 12.1.031-81 “ССБТ. Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения”. Измерение энергетических характеристик лазерного излучения проводится приборами типа ИЛД-2.

К обслуживанию лазеров допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие противопоказаний. Персонал проходит инструктаж и обучение методам безопасной работы.

Оптические квантовые генераторы должны соответствовать эксплуатационной документации. В паспорте должны быть указаны: длина волны (мкм); мощность энергии (Вт, Дж); длительность импульса (с); частота импульса (Гц); начальный диаметр (см); расходимость пучка (ряд); класс лазера (I - IV).

Работа с лазерными установками должна проводиться с ярким общим освещением.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ в момент работы лазерной установки:

* осуществлять визуальный контроль степени излучения, генерацией;

* направлять излучение лазера на человека;

* персоналу носить блестящие предметы (серьги, украшения);

* обслуживать лазерную технику одним человеком;

* находиться посторонним лицам в зоне излучения;

* размещать в зоне луча предметы, вызывающие зеркальное отражение.

Рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.

При недостаточном обеспечении безопасности коллективными средствами защиты применяются индивидуальные СИЗ. К средствам индивидуальной защиты относятся специальные противолазерные очки (светофильтры), щитки, маски, технологические халаты и перчатки (черного цвета из обычных хлопчатобумажных тканей).

Ношение защитных очков со светофильтрами (табл. 6) обеспечивает интенсивное снижение облучения глаз лазерным облучением. Светофильтры должны соответствовать специальной оптической плотности, спектральной характеристике и максимально допустимому уровню излучения.

Таблица 6. Марки стекол, рекомендуемые для использования в противолазерных очках

Длина волны, мкм	0,48-0,51	0,53	0,69	0,84	1,06	1,54	1,6
Марка	ОС-12*	ОС-12	С3С-21**	С3С-21	С3С-21	С3С-23	БС-15***
Стекла	ОС-13	ОС-13	С3С-22	С3С-22	С3С-22	С3С-25

* оранжевое стекло

** сине-зеленое стекло

*** бесцветное стекло

В настоящее время ведется активное изучение механизмов биологического действия физических факторов неионизирующего излучения: акустических волн и электромагнитных излучений на биологические системы разного уровня организации; ферментов, клеткок, переживающих срезов мозга лабораторных животных, поведенческих реакций животных и развитие реакций в цепях: первичные мишени - клетка - популяции клеток - ткани.