Техногенные опасности. Электромагнитное и ионизирующее излучения

1.

Лекция
Техногенные опасности.
Электромагнитное и
ионизирующее
излучения

2.

Электромагнитное поле Земли —
необходимое условие жизни человека.
Жизнь на нашей планете возникла в
тесном взаимодействии с
электромагнитными излучениями и
прежде всего с электромагнитным полем
Земли.
Человек приспособился к земному полю в
процессе своего развития, и оно стало не
только привычным, но и необходимым
условием нашей жизни.

3.

Характеристика ЭМП
Электромагнитное поле (ЭМП) - это
особая форма материи, посредством которой
осуществляется взаимодействие между
заряженными частицами.
Любая электрически заряженная частица
окружена электромагнитным полем,
составляющим с ней единое целое.
Электромагнитное поле может
существовать в виде движущихся со
скоростью, близкой к 3*108 м/с, фотонов
или в виде излученного

4.

Физическая причина существования
электромагнитного поля связана с тем, что
изменяющееся во времени электрическое поле
(напряженностью Е) порождает магнитное
поле (напряженностью Н), а изменяющееся
магнитное поле – вихревое электрическое поле.
Оба компонента (Е и Н), непрерывно
изменяясь, возбуждают одна другую.

5.

В вакууме и воздухе между Е и Н существует
соотношение
E
0
H 377 H
0
где где 0 и 0 — соответственно магнитная и
электрическая постоянные, 0 = 4 *10(-7) Гн/м,
0 = 8,85*10(-12) Ф/м.

6.

Параметры ЭМП
Движущееся ЭМП характеризуется
векторами напряженности
электрического Е (В/м) и
магнитного H (А/м) полей, которые
отражают силовые свойства ЭМП.
В электромагнитной волне векторы Е и Н
всегда взаимно перпендикулярны.

7.

Электромагнитные поля
характеризуются длиной волны .
Источник, генерирующий излучение,
характеризуется частотой
Длина волны , частота колебаний и
скорость распространения
электромагнитных волн в воздухе с
связаны соотношением
с =

8.

Источники электромагнитных полей
Естественные источники:
поле Земли (постоянное магнитное поле
электромагнитных полей и излучений)
радиоволны, генерируемые космическими
источниками (Солнце, галактики)
Человеческое тело также излучает ЭМП с частотой больше
300 ГГц и плотностью потока энергии 0,003Вт/кв.м.

9.

Техногенные и антропогенные источники
ЭМП
Источники, генерирующие очень низкие и
сверхнизкие частоты (0 – 3 кГц) – все системы
производства, передачи и распределения эл.энергии
(линии электропередач, трансформаторные подстанции,
электростанции, транспорт на электроприводе).
Источники, генерирующие от 3 кГц до 300 ГГц
– функциональные передатчики (радиотелефоны,
локаторы, средства направленной радиосвязи),
технологическое оборудование с СВЧ-излучением,
импульсные магнитные поля, диагностические
установки, бытовые СВЧ-печи и т.д.

10.

Источники ЭМИ в быту : микроволновые печи,
телевизоры любых модификаций, мобильные
телефоны.
По последним данным о воздействии ЭМИ на
человека к источникам риска относят:
- электроплиты с электроподводкой,
- электрогрили, утюги, холодильники (при
работающем компрессоре)
электробритвы и электрочайники и т.д.

11.

Электромагнитное излучение
радиочастот
- мощные радиостанции,
- антенны,
- генераторы сверхвысоких частот,
высокочастотные приборы в медицине и в
быту
Нормативы:
Е 20В/м (при f= 30 – 300мГц),
Н 5 А/м (при f = 0,1 – 1,5 Мгц).

12.

Электрические поля промышленной
частоты (50 Гц):
-линии
электропередачи
распределительные устройства,
и
открытые
- устройства защиты и автоматики,
- измерительные приборы,
- сборные соединительные шины,
- все высоковольтные установки промышленной
частоты.
Электрические поля могут существовать как в виде ЭСП
(неподвижные заряды), так и в виде стационарного
электрического поля (электрическое поле постоянного
тока).

13.

Нормативы. ПДУ электрических полей,
излучаемых воздушными ЛЭП (U 300 кВ):
внутри жилых зданий - 500 в/м
на территории жилой застройки 1 кВ/м
в ненаселенной местности 15 кВ/м
Для защиты населения вдоль ЛЭП
устанавливаются СЗЗ, в пределах которых
запрещается строить жилые и общественные
здания , склады нефтепродуктов и т.д.

14.

Напряженность поля под линией зависит от
напряжения ЛЭП (эл.поле), нагрузки (магнитное
поле), расстояния между проводами,
растительного покрова, рельефа и т.д.
Значительная часть электромагнитной
энергии поглощается почвой.
Тем не менее, замеры в местах прохождения
ЛЭП в населенных пунктах показывают, что
население страдает облучается повышенными
уровнями ЭМП.

15.

Постоянные магнитные поля :
- электромагниты с постоянным
током;
- магнитопроводы в электрических
машинах и аппаратах,
- литые и металлокерамические
магниты, (в радиотехнике)

16.

Магнитные поля промышленной
частоты
возникают вокруг любых
электроустановок и токопроводов
промышленной частоты.
Чем больше значение тока, тем выше
интенсивность магнитного поля.
Нормативы:
400 А/м для производства
80 А/м – для населения
СО2

17.

Электростатические поля (ЭСП)
возникают при работе с легко
электризующимися материалами и
изделиями, при эксплуатации
высоковольтных установок постоянного
тока.
Постоянное электростатическое поле (ЭСП) – это
поле неподвижных электрических зарядов,
осуществляющее взаимодействие между ними.
ЭСП характеризуется напряженностью Е, В/м.

18.

Внешние признаки статического
электричества:
силовое взаимодействие между заряженными телами
или их участками;
разряда статического электричества (искры или
короны);
воздействия на организм человека
Статическое электрическое поле сильно влияет на
живые организмы.
Земля заряжена отрицательно относительно свободного
пространства. Аэрозольные частицы газа атмосферы - положительны.
У земной поверхности напряженность эл.поля = 100-130 в/м. При
статической электризации напряжение относительно Земли достигает
десятков – сотен тысяч вольт, а сила тока составляет 10(-7) – 10(-3) А.

19.

Опасность действия статического
электричества:
возможность образования электрической искры
(пожароопасность),
вредное действие на организм человека (не только при
непосредственном контакте с зарядом, но и за счет
электрического поля вокруг заряженных поверхностей)
Проявления вредного воздействия электростатического
поля:
Головная боль;
Раздражительность;
Нарушение сна и т.д.
При постоянном прохождении через тело человека малых токов
электризации возникают неблагоприятные физиологические изменения,

20.

Нормирование
электростатических полей и ЭМП
промышленной частоты
Напряженность электростатического поля :
Е = 60 кВ/м в течение 1 ч.
При Е 20 кВ/м время пребывания в
электростатических полях не регламентируется
При Е = 20 60 кВ/м допустимое время пребывания в
электростатических полях без средств защиты зависит
от уровня напряженности на конкретном рабочем
месте.
При напряженностях ЭСП, превышающих 60 кВ/м,
работа без применения средств защиты не допускается.

21.

Для электрического поля промышленной
частоты
в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84, а также
СанПиН 2.2.4.1191-03 ПДУ напряженности
электрического поля (Е), пребывание в котором не
допускается без применения специальных средств
защиты, равен 25 кВ/м.
При напряженности поля от 20 кВ/м до 25 кВ/м
время нахождения персонала в поле не должно
превышать 10 мин.

22.

В настоящее время действуют СанПиН
2.2.2/2.4-1396-03, согласно которым в диапазоне
частот от 5 Гц до 2кГц напряженность
электрического поля Е не должна
превышать 25 В/м, а магнитная индукция В –
250 нТл, что равнозначно напряженности
магнитного поля 0,2 А/м.

23.

Меры защиты от
статического электричества
Меры направлены на предупреждение возникновения и
накопления зарядов статического электричества:
Увлажнение воздуха (там, где это допустимо), например, до 6575%, что существенно повышает поверхностную
электропроводность диэлектр. материалов.
Химическая обработка поверхности , электропроводные
покрытия (увеличение поверхностной электропроводности
полимерных материалов обработкой поверхности кислотами)
Антистатические вещества (нанесение на поверхность
диэлектрика поверхностно-активных веществ)
Электропроводящие наполнители (алюминиевая пудра, графит,
цинковая пыль) – вводятся в массу твердого диэлектрика для
увеличения объемной электопроводности.

24.

25.

26.

Характеристики электромагнитных полей и
излучений
Обобщенное название
Статические
Низкочастотные
Характер ЭМИ
Постоянное ЭМП
Крайне и сверхнизкие
ЭМИ
Инфра-, очень низкие,
низкие ЭМИ
Длинные волны (ДВ)
0
3 (10°...102)
Длины волн, м
—
108 - 106
3 (102...104)
106 – 104
3 (104...106)
104...103
3 (106...106)
103...102
Короткие волны (КВ) 3 (106...107)
Ультракороткие волны 3 (107...108)
(УКВ)
102...104
101...100
Средние волны (СВ)
Радиочастотные
Диапазон
частот, Гц
о
о
Микроволны (СВЧ)
3 (108...1041)
100...10-3

27.

Характеристики электромагнитных
полей и излучений
Инфракрасное излучение 3 (1012...1014)
10-4...10-6
Видимое излучение
3 1014
Ультрафиолетовое
излучение
3 (1014...1016)
Оптические
Рентгеновское излучение
10-6...10-8
3 (1017...1019) (0,39…0,76)*106
Ионизирующие
Гамма-излучение
3 (1020...1022)
Космическое излучение
≥ 34023
10
-12...10 -14
< 10-16

28.

Шкала электромагнитных волн

29.

Воздействие ЭМП на организм человека
В отношении действия естественных полей усиление электрического поля перед грозой и во
время грозы характеризуется
дискомфортностью самочувствия человека.
Магнитные бури, связанные с солнечной
активностью, влияют на людей; являются
одной из причин многих аварий.

30.

Механизм воздействия ЭМП на организм
человека
- на биологические объекты очень сложен и
недостаточно изучен.
При повышении частоты внешнего ЭМП
электрические свойства живых тканей меняются:
они теряют свойства диэлектриков и
приобретают свойства проводников, причем
это изменение происходит неравномерно.

31.

Отрицательное воздействие ЭМП вызывает
как обратимые, так и необратимые изменения в
организме:
торможение рефлексов,
понижение кровяного давления (гипотонию),
замедление сокращений сердца (брадикардию),
изменение состава крови в сторону увеличения
числа лейкоцитов и уменьшения эритроцитов,
помутнение хрусталика глаза (катаракту).
Неинтенсивные магнитные поля способствуют
возникновению злокачественных заболеваний.

32.

Субъективные критерии отрицательного
воздействия ЭМП :
головные боли,
повышенная утомляемость,
раздражительность,
нарушения сна,
одышка,
ухудшение зрения,
повышение температуры тела.

33.

34.

Возможные эффекты от наведенного тока
Плотность
индуктированного
тока j, мкА/см2
0,1
1,0
10...50
> 100
Наблюдаемые эффекты
Нет
Мелькание световых кругов в глазах, как при надавливании на
глазное яблоко
Острые невралгические симптомы, подобные тем, что
вызываются электрическим током, то есть проявляется
стимуляция сенсорных рецепторов и мышечных клеток
Возрастает вероятность фибрилляции желудочка сердца,
возможны остановка сердечной деятельности, длительный
спазм дыхательных мышц, могут быть серьезные ожоги

35.

ЭМП при пользовании персональным
компьютером
Последствиями регулярной работы с
компьютером без применения защитных мер
являются:
заболевания органов зрения (у 60%
пользователей);
болезни сердечно-сосудистой системы (у 60%);
заболевания желудочно-кишечного тракта (у
40%);
кожные заболевания (у 10%).

36.

Система защиты от излучений ПК
Для уменьшения уровня облучения следует
располагать глаза от монитора на расстоянии
вытянутой руки пользователя.
Оптимальным считается расстояние до
экрана 60 -70 см (ни в коем случае оно не должно
быть менее 50 см).

37.

Способы защиты от ЭМП
защита временем и расстоянием;
уменьшение параметров излучения
непосредственно в самом источнике излучения;
экранирование источника излучения;
экранирование рабочего места;
рациональное размещение установок в рабочем
помещении;

38.

Экранирование самого источника или рабочего
места — наиболее эффективный и часто
применяемый метод защиты от электромагнитных
излучений.
Формы и размеры экранов могут быть
разнообразными и должны соответствовать
условиям применения.
Средства индивидуальной защиты комбинезоны и халаты из металлизированной
ткани, осуществляющие защиту организма
человека по принципу сетчатого экрана.
Для защиты глаз от ЭМИ предназначены
защитные очки с металлизированными стеклами

39.

Организационные способы защиты
от ЭМП
установление рациональных режимов
эксплуатации установок и работы
обслуживающего персонала;
применение средств предупреждающей
сигнализации (световая, звуковая и т.д.);
выделение зон излучения.

40.

41.

42.

Электробезопасность
Под электробезопасностью понимают
систему организационных и
технических мероприятий и средств,
обеспечивающих защиту людей от
вредного и опасного воздействия
электрического тока

43.

Электрический ток. Основные
понятия
Электрическим током называют всякое упорядоченное
движение носителей зарядов.
Силой тока называют количество электрических зарядов,
проходящих через поперечное сечение проводника за
короткий промежуток времени.
Если за любые равные промежутки времени проходят
одинаковые заряды, то ток называют постоянным.
Переменным называется ток, сила и направление которого
изменяются во времени.

44.

Воздействие тока на организм
человека
ощутимый ток вызывает у человека мало болезненные
ощущения. При переменном токе промышленной частоты (50 Гц)
ощущения появляются при значении тока 0.6-1.5 мА. Для
постоянного тока пороговое значение 6-7 мА.
неотпускающий ток при силе переменного тока 10-15 мА и
постоянного 50-70 мА у человека возникают непреодолимые
болезненные судорожные сокращения мышц.
фибриляционный ток вызывает быстрые хаотичные и
разновременные сокращения волокон сердечной мышцы
(фибриллы), в результате сердце теряет способность прокачивать
кровь и наступает смерть. Величина порогового
фибрилляционного тока составляет 100мА при
продолжительности воздействия более 0.5 с.

45.

Опасности электрической
энергии
Короткое замыкание
Например, когда проводники провода или кабеля
замыкаются друг на друга.
Перегрузка электрической сети
может привести нагреву электрических конструкций
и в конечном итоге, к пожару.
Поражение человека электрическим током
когда опасный потенциал попадает на корпус устройства
в результате повреждения.
Пожар
появляющаяся «утечка» тока около 300 мА способна вызвать
нагрев и возгорание элементов строительных конструкций.

46.

Опасности электрической
энергии
Повышение напряжения выше допустимых значений
при обрыве нулевого проводника напряжение может
достигать 380 В. Таким образом, подключенные к сети
устройства в этом момент окажутся под напряжением,
на которые не рассчитаны, и будут выведены из стро.
Опасные для сети природные явления
опасным для бытового оборудования фактором
являются так называемые перенапряжения, причиной
которых являются грозовые разряды и внутренние
процессы электрических сетей.

47.

Воздействие электрического тока
на человека
Термическое воздействие (разогрев тканей
организма, ведущий к возникновению ожогов);
Электролитическое (разложение крови и
других биологических жидкостей);
Биологическое (возбуждение и раздражение
тканей, непроизвольное судорожное сокращение
мышц);
Электротравмы – местные поражения тела;
Электрический удар связан с нарушением
физиологических процессов в организме

48.

Характеристика электроожогов
Для электроожогов характерны «знаки тока»
- наличие плотного струпа, повторяющего
очертания оголенного проводника, с которым
произошел контакт пострадавшего.
При металлизации кожи в верхние её слои
проникают частички металла,
расплавившегося под действием
электрической дуги.
Механические повреждения связаны с
резкими судорожными сокращениями мышц
под действием тока.

49.

Тяжесть поражения электрическим
током
-
зависит от следующих факторов:
Сила тока (начинает ощущаться ток силой 0,6 – 1,5 мА);
Продолжительность воздействия;
Частота тока;
Состояние помещения (наиболее опасные сырые
помещения, с химически активной средой));
- Площадь контакта тела с токоведущими
частями;
- Индивидуальные особенности тела человека;
- Путь прохождения тока через тело человека
(наиболее опасный путь вдоль оси тела – правая рука – ноги; через
жизненно важные органы – сердце, легкие, мозг)

50.

Причины электротравматизма
Случайное прикосновение к токоведущим
частям;
Неисправность защитных средств;
Неожиданное возникновение напряжения из-за
повреждения изоляции;
Неисправности в устройствах заземления

51.

Помещения по степени опасности
поражения электрическим током
без повышенной опасности, т.е. сухие, безпыльные с Т=18-22° и
влажностью 40-60% с изолирующим полами (офисы, кладовые, где
отсутствует возможность одновременного касания провода и
заземления),
с повышенной опасностью: имеют один из следующих признаков:
сырость — продолжительное время влажность более 75%,
высокая температура (>30),
токопроводящая пыль,
токопроводящие полы (неотапливаемые помещения,
компьютерные классы),
особо опасные (влажность близка к 100%, химические активная
среда, разъедающая изоляцию – кожевенные, меховые цеха,
наличие грызунов).

52.

Способы защиты человека от
поражения электрическим током
оградительные устройства (рубильники в электрощитах,
корпуса выключателей),
изоляция токоведущих частей во всех
электрооборудования,
выключатели,
предохранители,
индивидуальные средства (диэлектрические перчатки,
боты, резиновые коврики),
заземление,
зануление,
малое напряжение

53.

Заземлением называется соединение с землей
нетоковедущих металлических частей электрооборудования
металлическими деталями со штырями, вбиваемыми в
землю. Заземлитель имеет сопротивление не более 4 Ом, по нему
большая часть тока уходит в землю.
Малое напряжение (безопасное напряжение в
электрических сетях):
12V в особо опасных помещениях;
36V в помещениях с повышенной опасностью
220V в сухих,
Зануление используют при повышенном напряжении
(380V) для питания промышленного электрооборудования.
Зануление предусматривает наличие дополнительного провода
(нейтрали) в сети, через который ток уходит в землю, при котором
замыкании между фазами (проводов с напряжением 220V).

54.

Ионизирующее излучение (ИИ)
ИИ (ионизирующим излучением)
называется любое излучение, прямо или
косвенно вызывающее ионизацию
среды (образование заряженных ионов).

55.

56.

Виды ИИ
фотонное (квантовое): гамма-излучение и
рентгеновское. Рентгеновское излучение
бывает мягким (в установке используется
напряжение свыше 10 кВ) и жестким (U>20кВ).
корпускулярное (альфа-, бета-частицы,
протоны, нейтроны и др.).
Активное повышение концентрации радиоактивных
веществ в окружающей среде отмечается
приблизительно с 1933 г., года начала планомерных
работ по исследованию радиоактивных элементов.

57.

Корпускулярное излучение
-излучение представляет собой поток ядер
атомов гелия. Обладает высокой ионизирующей и
слабой проникающей способностью (0,1мм в
биоткани). Защитой может служить одежда.
-излучение – электроны и позитроны – обладает
в сотни раз меньшей ионизирующей
способностью. В биоткани проникают на 5 – 7 мм.
Полностью поглощаются оконными стеклами.
-излучение – поток фотонов, имеющих высокую
энергию (гамма-квантов). Ионизирующее
излучение в тысячу раз меньше; проникающая
способность огромная (через толщи материалов.
Защита – противорадиационное укрытие.

58.

Основные источники
радиоактивного излучения
природные источники:
- космические лучи,
- естественные( распределенные на
земле) радиоактивные вещества,
например, радон
искусственные источники

59.

Искусственные источники
радиоактивного излучения
испытания ядерного оружия,
атомные реакторы и установки,
предприятия атомной промышленности,
технологические, медицинские,
научные приборы и оборудование,
зола, шлаки и отвалы, содержащие
радиоактивные вещества,
могильники радиоактивных отходов и
т. д.).

60.

61.

Виды облучения

62.

Характеристики ионизирующего
излучения
Порция энергии, переданная излучением веществу,
называется дозой.
Поглощенная доза Д (Дж/кг) – энергия ИИ, поглощенная
излучаемым телом в пересчете на единицу массы.
Единица измерения Д – грей (Гр).
Эквивалентная доза Н – поглощенная доза в органе или
ткани, умноженная на коэффициент, отражающий
способность данного излучения повреждать ткани.
Единица измерения – зиверт (Зв).
Для оценки повреждающего действия ИИ на
биологические объекты принята специальная единица – бэр:
1 бэр= 0,01Зв

63.

Характеристики ионизирующего
излучения
Эффективная эквивалентная доза – это эквивалентная
доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную
чувствительность различных тканей к облучению ед-ца
измерения – Зв).
Зиверт приблизительно сопоставим с величиной 100
рентген.
Таким образом, общее излучение измеряется в
рентгенах, а доза, получаемая человеком, – в зивертах.

64.

Влияние ИИ на организм человека
Соматические проявления:
-лучевая болезнь (в острой или
хронической форме);
-лейкозы;
-злокачественные новообразования
Генетические проявления:
-мутагенные заболевания

65.

Факторы, влияющие на тяжесть
поражения ИИ
Уровень поглощенных доз (напр.,
однократное гамма-облучение собаки в
дозе 400-500 рад вызывает у неё острую
лучевую болезнь);
Фактор времени

66.

Влияние ИИ на организм
человека

67.

Влияние ИИ на организм человека

68.

Защита от радиации
Защита от внутреннего облучения требуется
при непосредственном контакте с
открытыми радиоактивными веществами и
попадании их в рабочую зону.
Для защиты от внешнего облучения
необходима защита расстоянием, временем,
экранированием.

69.

Защита работающих от ИИ обеспечена
системой общегосударственных мероприятий:
санитарный надзор за соблюдением
радиационной безопасности;
разработка правил безопасности при работе
с такими веществами и источниками и их
хранению и перевозки;
обезвреживание и дезактивация отходов;
использование средств индивидуальной
защиты;
радиационный и дозиметрический контроль
работающих и т.д.