ІІ. НЕГАТИВНІ ФАКТОРИ ТА ЇХ ВПЛИВ НА ЛЮДИНУ

2.1. Класифікація негативних факторів у системі “людина-середовище її існування”

Людина живе, безупинно обмінюючись енергією з навколишнім середовищем, бере участь у кругообігу речовини в біосфері. В процесі еволюції людський організм пристосувався до екстремальних кліматичних умов –низьких температур півночі, високих температур екваторіальної зони, до життя в сухій пустелі й на сирих болотах. У природних умовах людина має справу з енергією сонячної радіації, руху повітря, хвиль земної кори. Енергетичний вплив на незахищену людину, що потрапила в шторм чи смерч, в зону землетрусу, діючого вулкана або грозу, може перевищити припустимий для людського організму рівень і нести небезпеку його травмування чи загибелі. Рівні енергії природного походження залишаються практично незмінними. Сучасні технології і технічні засоби дозволяють якоюсь мірою знизити їхній небезпечний вплив, однак складність прогнозування природних процесів і змін у біосфері, недостатність знань про їх природу, створюють труднощі в забезпеченні безпеки людини в системі “Людина – природне середовище”.

Поява техногенних джерел теплової й електричної енергії, вивільнення ядерної енергії, освоєння родовищ нафти і газу зі спорудженням протяжних комунікацій породили небезпеку різноманітних негативних впливів на людину і середовище існування. Енергетичний рівень техногенних негативних впливів росте, зростає і неконтрольований вихід енергії в техногенному середовищі, що є причиною збільшення числа каліцтв, професійних захворювань і загибелі людей.

Негативні фактори, що впливають на людей поділяються, на природні, і антропогенні – викликані діяльністю людини. Наприклад, пил у повітрі з'являється в результаті виверження вулканів, вітрової ерозії ґрунту, разом з тим величезна кількість частинок викидається промисловими підприємствами.

Небезпечні, шкідливі і уражаючи фактори по природі дії у свою чергу ділять на фізичні, хімічні, біологічні і психофізичні.

До фізичних небезпечних, шкідливих та уражаючих факторів відносяться:

машини і механізми, що рухаються, рухливі частини устаткування, хитливі конструкції і природні утворення;

гострі і падаючі предмети;

підвищення і зниження температури повітря і навколишніх поверхонь;

підвищена запилованість і загазованість повітря;

підвищений рівень шуму, інфразвуку, ультразвуку, вібрації;

підвищений чи знижений барометричний тиск;

підвищений рівень іонізуючих випромінювань;

підвищена напруга в мережі, що може замкнутися на тіло людини;

підвищений рівень електромагнітного випромінювання, ультрафіолетової та інфрачервоної радіації;

недостатність та заниженість контрастності освітлення;

підвищена яскравість, пульсація світлового потоку.

До хімічних небезпечних, шкідливих та уражаючих факторів відносяться: агресивні речовини, що використовуються в технологічних процесах; промислові отрути і отруйні речовини (сильнодіючі отруйні речовини – СДОР), отрутохімікати; засоби захисту рослин; мінеральні добрива; лікарські засоби, застосовувані не по призначенню; бойові отруйні речовини.

Хімічно небезпечні, шкідливі та уражаючи фактори підрозділяються по характеру впливу на організм людини і по шляху проникнення в організм.

Біологічно небезпечними і шкідливими факторами є:

патогенні мікроорганізми (бактерії, віруси, особливі види мікроорганізмів спірохети і рикетсії, гриби), а також продукти їхньої життєдіяльності – токсини;

рослини, що містять небезпечні речовини;

заражені патогенними мікроорганізмами та хворі тварини.

Біологічне забруднення навколишнього середовища виникає в результаті аварій на підприємствах біотехнології, очисних спорудах, недостатньо очищеному устаткуванні промислових та побутових стоків.

Психофізіологічні небезпечні фактори – це такі фактори, які обумовлені особливостями характеру та організації праці, параметрів устаткування, яким обладнано робоче місце. Вони можуть впливати на функціональний стан організму людини, його самопочуття, емоційну та інтелектуальну сфери і приводити до стійкого зниження працездатності і порушення стану здоров'я.

По характеру дії психофізіологічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори поділяються на фізичні (статичні і динамічні) і нервово-психічні перевантаження: розумова перенапруга, перенапруга аналізаторів, монотонність праці, емоційні перевантаження.

Небезпечні і шкідливі фактори по природі своєї дії можуть відноситися одночасно до різних груп.

Принципи нормування небезпечних, шкідливих та уражаючих факторів.

Нормування – це визначення кількісних показників факторів навколишнього середовища, що характеризують безпечні рівні їхнього впливу на стан здоров'я й умови життя населення. Нормативи не можуть бути встановлені довільно, вони розробляються на основі усебічного вивчення взаємин організму з відповідними чинниками навколишнього середовища. Дотримання нормативів на практиці сприяє створенню комфортних умов праці, побуту і відпочинку, зниженню захворюваності, збільшенню довголіття і працездатності всіх членів суспільства.

В основу нормування покладені принципи збереження сталості внутрішнього середовища організму (гомеостазу) і забезпечення його єдності з навколишнім середовищем, залежності реакцій організму від інтенсивності і тривалості впливу факторів навколишнього середовища, пороговості в прояві несприятливих ефектів.

При обґрунтуванні нормативів використовується комплекс фізіологічних, біохімічних, фізико-математичних і інших методів дослідження для виявлення початкових ознак шкідливого впливу факторів на організм. Особлива увага приділяється вивченню віддалених ефектів: онкогенного, мутагенного, алергенного впливу на статеві залози, ембріони і потомство, що розвивається. Остаточна апробація нормативів здійснюється при їхньому використанні на практиці шляхом вивчення стану здоров'я людей, що контактують з нормованим фактором. Існують методи обліку комбінованої дії комплексу шкідливих факторів. У залежності від нормованого фактора навколишнього середовища розрізняють: гранично допустимі концентрації (ГДК), допустимі залишкові кількості (ДЗК), гранично допустимі рівні (ГДР), орієнтовно безпечні рівні впливу (ОБРВ), гранично допустимі викиди (ГДВ), гранично допустимі скиди (ГДС) і інші.

Гранично допустимий рівень фактора (ГДР) – це той максимальний рівень впливу, який при постійній дії протягом усього робочого стажу не викликає біологічних змін адаптаційно-компенсаторних можливостей, психологічних порушень у людини і його потомстві.

Нормативи є складовою частиною санітарного законодавства та основою попереджувального і поточного санітарного нагляду, а також служать критерієм ефективності оздоровчих заходів, що розробляються і здійснюються з метою створення безпечним середовище існування.

Питання для контролю засвоєння навчального матеріалу.

1. Негативні фактори системи людина – середовище її існування.

2. Фізичні небезпечні фактори.

3. Хімічні небезпечні фактори.

4. Біологічні небезпечні фактори.

5. Принципи нормування негативних факторів.

6. Визначення гранично-допустимого рівня фактору.

2.2. Небезпечні хімічні речовини, що знаходяться у оточуючому середовищі

Для організму людини розмаїтість хімічних речовин має неоднозначне значення. Одні з них індиферентні, тобто байдужні для організму; другі шкідливо впливають на організм; треті мають виражену біологічну активність, будучи будівельним матеріалом чи компонентом живого організму, або обов'язковою складовою частиною хімічних регуляторів фізіологічних функцій: ферментами, пігментами, вітамінами. Останні одержали назву біологічно активних елементів (біогенних елементів). Усі біогенні елементи в залежності від їхнього процентного вмісту в організмі людини у свою чергу розділені на три групи:

макроелементи – кисень, вуглець, водень, азот, хлор, сірка, фосфор, кальцій, натрій, магній, вміст яких в організмі людини складає 10^-3% і більше;

мікроелементи – йод, мідь, кобальт, цинк, платина, молібден, марганець і інші, вміст яких в організмі становить 10^-3...10^-12%;

слідові елементи, що виявляються в організмі людини в кількостях, які не перевищують 10^-12 %.

Якісний і кількісний вміст хімічних елементів визначається природою організму, при цьому внутрішнє і зовнішнє середовище являє собою єдину, цілісну систему, що знаходиться в динамічній рівновазі з навколишнім середовищем.

Необхідно відзначити, що фізіологічні можливості процесів зрівноважування внутрішнього середовища організму з постійно мінливим зовнішнім середовищем обмежені. Розлад рівноваги, що виражається в порушенні процесів життєдіяльності чи в розвитку хвороби, може наставати при впливі надзвичайного по величині або незвичайного по характеру фактора зовнішнього середовища. Такого роду ситуації можуть мати місце на визначених територіях унаслідок природного нерівномірного розподілу хімічних елементів у біосфері: атмосфері, гідросфері та літосфері.

На цих територіях надлишок чи недолік визначених хімічних елементів спостерігається в місцевій фауні і флорі. Такі території були названі біогеохімічними провінціями, а специфічні захворювання населення, що спостерігаються, одержали назву геохімічних захворювань. Так, наприклад, якщо того чи іншого хімічного елемента, скажемо йоду, виявляється недостатньо в ґрунті то зниження його вмісту виявляється в рослинах, які виростають на цих ґрунтах, а також в організмах тварин, що харчуються цими рослинами. У результаті харчові продукти як рослинного, так і тваринного походження виявляються збідненими на йод.

Хімічний склад ґрунтових і підземних вод відбиває хімічний склад ґрунту. При нестачі йоду в ґрунті його недостатньо виявляється й у питній воді. Йод відрізняється високою летючістю. У випадку зниженого вмісту в ґрунті, в атмосферному повітрі його концентрація також знижена. Таким чином, у біогеохімічній провінції, збідненій на йод, організм людини постійно недоодержує його з їжею, водою і повітрям. Наслідком цього є поширення серед населення геохімічного захворювання – ендемічного зоба.

У біогеохімічній провінції, збідненій на фтор, при його вмісті у воді джерел водопостачання 0,4 мг/л і менше, має місце підвищена захворюваність карієсом зубів.

Існують і інші біогеохімічні провінції, збіднені міддю, кальцієм, марганцем, кобальтом; збагачені свинцем, ураном, молібденом, марганцем, міддю й іншими елементами.

Неоднорідна на різних територіях природна геохімічна обстановка, що визначає надходження в організм людини хімічних речовин з їжею, повітрям, водою, за рахунок резорбції через шкіру, може змінюватися також у значній мірі в результаті діяльності людини. З'являється таке тлумачення, як антропогенні хімічні фактори середовища існування. Вони можуть з’являтися як у результаті цілеспрямованої діяльності людини, так і в наслідок росту народонаселення, концентрації його у великих містах, хімізації всіх галузей промисловості, сільського господарства, транспорту і побуту.

Безмежні можливості хімії обумовили застосування замість природних синтетичні і штучні матеріали. У зв'язку з цим постійно зростає рівень забруднення зовнішнього середовища:

атмосфери – унаслідок надходження промислових викидів, вихлопних газів, продуктів спалювання палива;

повітря робочої зони – при недостатній герметизації, вентиляції, механізації та автоматизації виробничих процесів;

повітря житлових приміщень – унаслідок деструкції полімерів, лаків, фарб, мастик і інших виробів;

питної води – у результаті скидання стічних вод та вимивання шкідливих домішок із атмосфери опадами;

продуктів харчування – при нераціональному застосуванні гербіцидів, пестицидів та добрив, у результаті використання нових видів упаковки і тари, при неправильному годуванні худоби новими видами синтетичних кормів;

одягу –при виготовленні його із синтетичних волокон;

іграшок, побутового устаткування – в результаті їх виготовлення з використанням синтетичних матеріалів і фарб.

Усе це визначає виникнення неадекватної процесам життєдіяльності хімічної обстановки, небезпечної для здоров'я, а іноді і для життя людей. В таких умовах проблема охорони природи і захист населення від небезпечного впливу шкідливих хімічних факторів стає все актуальнішою.

Неможливо не допустити надходження різноманітних хімічних речовин у навколишнє середовище й організм людини. Але кількісно це надходження повинно бути обмежене дозами, при яких шкідливі речовини стають індиферентними як для організму людини, так і для біосфери в цілому.

Широкий розвиток хімізації обумовив застосування в промисловості і сільському господарстві величезної кількості хімічних речовин – у вигляді сировини, допоміжних, проміжних, побічних продуктів і відходів виробництва. Ті хімічні речовини, що, проникаючи в організм навіть у невеликих кількостях, викликають у ньому порушення нормальної життєдіяльності, називаються шкідливими речовинами. Шкідливі речовини чи промислові отрути у виді пари, газів, пилу зустрічаються в багатьох галузях промисловості. Наприклад, у шахтах присутні шкідливі гази (оксиди азоту, вуглецю), джерелом яких є підривні роботи. У металургійній промисловості, крім здавна відомих газів (оксиду вуглецю і сірчистого газу) з'являються нові токсичні речовини (рідкісні метали), які застосовуються у ливарному виробництві для одержання різних сплавів (вольфрам, молібден, хром, берилій, літій і ін.). У металообробній промисловості поширені процеси травлення металів кислотами, гальванічне покриття, ціанування, кадміювання, азотування, покриття фарбами, при яких можливе виділення в повітря шкідливих газів і пари органічних розчинників. Значним джерелом шкідливих речовин у навколишнім середовищі є хімічна промисловість – основна хімія, коксохімія, промисловість, що призначена для виробництва синтетичних смол, фарб, пластмас, каучуку, синтетичних волокон. У сільському господарстві основним джерелом шкідливих речовин є застосування отрутохімікатів.

По ступені потенційної небезпеки впливу на організм людини шкідливі речовини можна підрозділити на 4 класи: 1 – надзвичайно небезпечні, 2 – сильно небезпечні, 3 – помірно небезпечні, 4 – слабо небезпечні. Критеріями при визначенні класу небезпеки служать ГДК, середня смертельна токсодоза, середня смертельна концентрація й інші. Визначення проводиться по показнику, значення якого відповідає найбільш високому класу небезпеки.

Токсична дія отруйних речовин різноманітна, однак встановлено ряд загальних закономірностей у відношенні шляхів надходження їх в організм, сорбції, розподілу і перетворення в організмі, виділення з організму, характеру дії на організм відповідно з їхньою хімічною структурою і фізичними властивостями.

Шкідливі речовини можуть надходити в організм трьома шляхами: через легені при диханні, через шлунково-кишковий тракт із їжею і водою, через неушкоджену шкіру шляхом резорбції, а також при ін’єкціях та через рани.

Надходження шкідливих речовин через органи дихання є основним і найбільш небезпечним шляхом. Поверхня легеневих альвеол при середньому їхньому розширенні (тобто при спокійному, рівному диханні) складає від 90 до 100 м², товщина ж альвеолярної стінки коливається від 0,001…0,004 мм. Завдяки цьому у легенях створюються найбільш сприятливі умови для проникнення газів, пари, пилу безпосередньо у кров. Надходять хімічні речовини в кров шляхом дифузії, унаслідок різниці парціального тиску газів чи пари у повітрі і крові.

Розподіл і перетворення шкідливої речовини в організмі залежить від її хімічної активності. Розрізняють групу так називаних не реагуючих газів, які у силу своєї низької хімічної активності в організмі не розподіляються на складові елементи або розподіляються дуже повільно. В наслідок чого вони досить швидко накопичуються у крові. До них відносяться пари усіх вуглеводнів ароматичного і жирного рядів та їхні похідні.

Іншу групу складають реагуючі речовини. Вони легко розчиняються в рідинах організму і приймають участь у хімічних взаємодіях. До них відносяться аміак, сірчистий газ, оксиди азоту та інші.

Спочатку насичення крові шкідливими речовинами відбувається швидко унаслідок великої різниці парціального тиску, потім сповільнюється і при рівновазі парціального тиску газів чи парів в альвеолярному повітрі і крові насиченість припиняється. Після видалення потерпілого з забрудненої атмосфери починається десорбція газів і пари та видалення їх через легені. Десорбція також відбувається на основі законів дифузії.

Небезпека отруєння пилоподібними речовинами не менша, ніж паро-газоподібними. Ступінь отруєння при цьому залежить від розчинності твердої хімічної речовини. Якщо вона добре розчиняється у воді та жирах, то усмоктується вже в верхніх дихальних шляхах, наприклад, у порожнині носа (речовини наркотичної дії). Зі збільшенням обсягу легеневого подиху і швидкості кровообігу сорбція хімічних речовин відбувається швидше. Таким чином, при виконанні фізичної роботи або перебуванні в умовах підвищеної температури повітря, отруєння настає значно швидше.

Надходження шкідливих речовин через шлунково-кишковий тракт можливе з забруднених рук, з їжею і водою. Класичним прикладом такого шляху інкорпорації в організм отрути може служити свинець. Це м'який метал, він легко стирається, забруднює руки, погано змивається водою і при вживанні їжі чи палінні легко проникає в організм. У шлунково-кишковому тракті хімічні речовини всмоктуються сутужніше в порівнянні з легенями, тому що шлунково-кишковий тракт має меншу поверхню і тут виявляється виборчий характер усмоктування: найкраще всмоктуються речовини, добре розчинні в жирах. Однак, у шлунково-кишковому тракті токсичні речовини під впливом ферментів та вмісту можуть перетворитися в ще більш несприятливу для організму форму. Наприклад, ті ж з'єднання свинцю, що погано розчинні у воді – добре розчиняються в соку шлунку і тому легко всмоктуються. Усмоктування шкідливих речовин відбувається в шлунку і найбільшою мірою в тонкому кишечнику. Велика частина хімічних речовин, що надійшли в організм через шлунково-кишковий тракт, попадає через систему ворітної вени в печінку, де вони затримуються і деякою мірою знешкоджуються.

Через неушкоджену шкіру (епідерміс, потові і сальні залози, волосяні мішечки) можуть проникати шкідливі речовини, добре розчинні в жирах і ліпоїдах, наприклад, значна частина лікарських речовин, речовини нафталінового ряду й інші. Ступінь проникнення хімічних речовин через шкіру залежить від їхньої розчинності, величини поверхні зіткнення зі шкірою, обсягу і швидкості кровотоку в ній. Наприклад, при роботі в умовах підвищеної температури повітря, коли кровообіг у шкірі підсилюється, кількість отруєнь через шкіру збільшується. Велике значення при цьому мають консистенція і летючість речовини: рідкі летючі речовини швидко випаровуються з поверхні шкіри і не встигають усмоктуватися; найбільшу небезпеку представляють маслянисті мало летючі речовини. Вони тривалий час затримуються на шкірі, що сприяє їх резорбції.

Знання шляхів проникнення шкідливих речовин в організм визначає заходи профілактики отруєнь.

Шкідливі хімічні речовини, що надійшли в організм, піддаються різноманітним перетворенням, майже всі органічні речовини вступають у різні хімічні реакції, такі як окислювання, відновлення, гідролізу, дезамінування, метилування, ацетилування, утворення парних з'єднань з деякими кислотами. Не піддаються перетворенням тільки хімічно інертні речовини, наприклад, бензин, що виділяється з організму в незмінному виді.

Неорганічні хімічні речовини також піддаються в організмі різноманітним змінам. Характерною рисою цих речовин є здатність відкладатися в якому-небудь органі, найчастіше в кістках, утворюючи депо. Наприклад, у кістках відкладаються свинець і фтор. Деякі неорганічні речовини окисляються, наприклад, нітрити – у нітрати, сульфіди – у сульфати.

Результатом перетворення отрут в організмі здебільшого є їхнє знешкодження. Однак існують виключення з цього правила, коли в результаті перетворення формуються більш токсичні речовини. Наприклад, метиловий спирт окисляється до формальдегіду і мурашиної кислоти, які дуже токсичні.

Знання процесів перетворення хімічних речовин в організмі дає можливість втручання в ці процеси з метою попередження порушення процесів життєдіяльності.

Важливе значення для безпеки існування організму має співвідношення між надходженням шкідливої речовини в організм і її виділенням. Якщо виділення речовини і її перетворення в організмі відбувається повільніше, ніж надходження, то речовина накопичується в організмі, кажуть вона акумулюється і може довгостроково діяти на органи і тканини. Такими типовими речовинами є свинець, ртуть, фтор і інші. Речовини, добре розчинні у воді і крові, повільно накопичуються і також повільно виділяються з організму; летючі органічні речовини (бензин, бензол) – швидко поглинаються і також швидко виділяються з нього не накопичуючись (рис. 2.1).

В даний час, у зв'язку з розвитком промисловості і наростанням процесів урбанізації, створюються умови надходження в організм людини одночасно декількох шкідливих хімічних речовин. У зв'язку з цим з'явилося таке поняття, як комбінована дія хімічних речовин на організм.

Можливі три основних типи комбінованої дії хімічних речовин: синергізм, коли одна речовина підсилює дію іншої, антагонізм, коли одна речовина послабляє дію іншої та сумація чи адитивна дія, коли дія речовин у комбінації сумується. Накопичені токсикологічними дослідженнями дані свідчать про те, що в більшості випадків промислові отрути в комбінації діють по типу сумації, тобто дія їх інтегрується. Це важливо враховувати при оцінці якості повітряного середовища. Наприклад, якщо в повітрі присутні пари двох речовин, для яких установлена ГДК 0,1 мг/л для кожного, то в комбінації вони зроблять такий же вплив на організм, як 0,2 мг/л кожної з них окремо.

Для оцінки повітряного середовища за умови комбінованої дії хімічних речовин запропонована формула:

де А₁, А₂, А₃ – виявлені в повітрі концентрації шкідливих речовин 1, 2, 3;

х₁, х₂, х₃ – гранично допустимі концентрації речовин 1, 2, 3.

Якщо сума в лівій частині більше одиниці, стан повітряного середовища оцінюється як незадовільний. Можливість адитивної дії хімічних речовин у комбінації враховується при оцінці повітряного середовища і при проектуванні промислових підприємств.

Рис. 2.1. Динаміка насичення крові парами бензолу – 1 і бензину – 2 при диханні.

Т − час, С – концентрація.

Яка ж межа вмісту хімічних речовин у навколишнім середовищі, де кількісні границі цієї межі для безпеки життєдіяльності? У зв'язку з цією проблемою і виникло поняття гранично допустимих концентрацій (ГДК).

Згідно визначенню гранично допустимою концентрацією хімічної сполуки в зовнішнім середовищі називають таку її максимальну концентрацію, при впливі якої на організм періодично чи протягом усього життя, прямо або опосередковано через екологічні системи, а також через можливий економічний збиток, не виникає соматичних чи психічних захворювань схованих або тимчасово компенсованих, а також яких-небудь змін у стані здоров'я, що виходять за межі пристосувальних фізіологічних коливань, котрі виявляються сучасними методами дослідження відразу чи у віддалений термін життя теперішнього і наступних поколінь.

Гранично допустимі концентрації у виді санітарних нормативів є юридичною основою для проектування, будівництва й експлуатації промислових підприємств, планування і забудови житла, створення і застосування індивідуальних засобів захисту.

Обґрунтуванню гранично допустимих концентрацій повинна приділятися велика увага, дослідження мають бути виконані ретельно, тому що найменші помилки можуть привести або до втрати здоров'я, або до значних економічних збитків.

Відомий парадокс Гадамера говорить: “Отрут як таких не існує”. Як правило, причиною отруєння є кількість речовини, що надає їй у визначених умовах якісно нові властивості. Тут доречно нагадати знамените формулювання Парацельса: “Усе є отрутою, ніщо не позбавлене отруйності, одна лише доза робить отруту непомітною”.

На думку токсикологів, отрутою називається хімічний компонент середовища існування, який надходить в організм у кількості (рідше в якості), не відповідній уродженим та придбаним властивостям організму, і тому несумісний з життям. Отрути можуть чинити на організм як загально токсичну так і специфічну дію: сенсибілізуючу (зухвале підвищену чутливість), бластомогенну (утворення пухлин), гонадотропну (дія на статеві залози), ембріотропну (дія на зародок і плід), тератогенну (викликає каліцтва), мутагенну (дія на генетичний апарат). Отрути можуть викликати як гострі, так і хронічні отруєння.

Гострі отруєння носять переважно побутовий, а хронічні – професійний характер. Гостре отруєння – це таке отруєння, при якому симптомокомплекс розвивається при однократному надходженні великої кількості шкідливої речовини в організм. Хронічним називають отруєння, що виникає поступово при повторному чи багаторазовому надходженні шкідливої речовини в організм у відносно невеликих кількостях.

При встановленні гранично допустимих концентрацій хімічних речовин у навколишнім середовищі вирішуються наступні задачі:

здійснюється розробка методики виявлення і кількісного визначення шкідливого хімічного компонента і встановлення його фізико-хімічних властивостей;

виконується попередня оцінка токсичності і встановлюється орієнтовно безпечний рівень впливу токсичної речовини;

здійснюється моделювання взаємодії організму з досліджуваною хімічною речовиною і вивчення реакції організму на її вплив; якісна і кількісна оцінка реакції організму; обґрунтування щодо рекомендації ГДК, а також інших заходів, спрямованих на попередження захворювань і підтримки оптимального самопочуття людини;

організується впровадження ГДК у практику і перевірка її ефективності на підставі вивчення стану здоров'я і самопочуття осіб, що контактують з досліджуваною хімічною речовиною.

Виходячи з поставлених задач стає очевидним, що організація настільки різнобічного дослідження вимагає великих матеріальних витрат і залучення великого кола фахівців різного профілю: хіміків, токсикологів, біохіміків, гістологів, лікарів, економістів.

Важливе значення при вивченні токсичності будь-якого компонента навколишнього середовища має вивчення його фізико-хімічних властивостей, що дозволяють по наявним у розпорядженні хіміків і токсикологів формулам розрахувати параметри, котрі дають первісні уявлення про токсичність речовини і які можуть бути використані на стадії розробки технологічного процесу дослідної установки.

Наступним етапом дослідження є визначення токсичності речовини шляхом впливу на лабораторних тварин у однократних дослідах для вивчення гострої дії речовини і при повторному введенні речовини різними шляхами для вивчення можливості хронічного отруєння.

У токсикологічних експериментах звичайно використовуються лабораторні тварини, реакція для котрих на вплив хімічних речовин найбільш близька до реакції організму людини. Як правило використовується не менш двох видів лабораторних тварин. Найчастіше це білі миші, білі пацюки, кішки, кролики, морські свинки й інші тварини. Немаловажне значення має фактор вартості – більш великі тварини коштують дорожче. Якщо врахувати, що для повного обґрунтування ГДК хоча б в одному середовищі (наприклад, у повітрі робочої зони) потрібно біля 4-х тисяч тварин, стає зрозумілим значення їхньої вартості.

При моделюванні на лабораторних тваринах взаємодії хімічної речовини з організмом переслідуються наступні цілі:

1) виявлення можливості гострого отруєння;

2) якщо отруєння виникло – виявлення його симптомів і клінічної картини загибелі тварин;

3) шляхом дослідження трупів загиблих тварин з'ясовують критичні органи ураження речовиною;

4) установлення параметрів гострої токсичної дії речовини при різних шляхах надходження в організм: середньо-смертельної токсичної дози (токсодози) (L_D50), середньо-смертельної концентрації (L_Ct50), порога гострої дії (P_Ct50). При цьому досліджуються всі можливі шляхи надходження речовини в організм. Отримані значення параметрів необхідні для уточнення орієнтованого рівня впливу, розрахованого раніше аналітичними методами.

Одним з найважливіших етапів дослідження є визначення порога гострої дії речовини на організм. По величині цього показника токсичності можна судити про можливість гострого отруєння речовиною, ступеня її небезпеки в різних умовах. Поріг гострої дії необхідно знати для вибору концентрацій при моделюванні хронічного отруєння.

Поріг гострої дії – це та найменша концентрація хімічної речовини, що викликає статистично достовірні зміни в організмі при одноразовому впливові. Знаючи поріг гострої дії, можна визначити зону гострої дії і коефіцієнт можливості інгаляційного отруєння.

Важливим моментом являється встановлення здатності речовини акумулюватись в організмі при повторному впливі. Кумуляція вивчається при такому шляху введення речовини в організм тварин, що найбільш характерний в умовах контакту людини з даною речовиною.

Вивчається також здатність речовини проникати через неушкоджену шкіру та наявність резорбтивної дії.

Важливою характеристикою токсичної речовини є поріг хронічної дії речовини і характер її впливу при повторному надходженні в організм. Поріг хронічної дії – це та мінімальна концентрація, що при хронічному впливі викликає істотні (достовірні) зміни в організмі лабораторних тварин. Поріг хронічної дії є основним показником при встановленні ГДК хімічної речовини.

Специфічним параметром небезпеки речовини є коефіцієнт запасу – це величина, на яку потрібно розділити поріг хронічної дії, щоб забезпечити повну безпеку речовини. Величина коефіцієнта запасу залежить від ступеня токсичності речовини, здатності до кумуляції, наявності специфічних видів дії. Він може коливатися від 2 до 20, у залежності від перерахованих вище факторів.

Рекомендована ГДК, що обґрунтована експериментальним шляхом, корегується при вивченні стану здоров'я персоналу та населення в цілому і тільки після цього стає державним стандартом.

Таким чином, гранично допустима концентрація – це максимальна концентрація шкідливих речовин, що не робить впливу на здоров'я людини. Визначають її лікарі-гігієністи на підставі даних експериментальних досліджень над тваринами, а також за даними спостережень стану здоров'я людей, які знаходяться під впливом шкідливих речовин.

ГДК шкідливих речовин, що забруднюють повітряне середовище, регламентується керівними документами.

Для атмосферного повітря введена гранично допустима максимальна разова концентрація шкідливих речовин ГДРК. Разова концентрація визначається по пробах, відібраних на протязі 20 хвилин.

Для деяких шкідливих речовин установлений норматив середньо змінних ГДК, а для повітря населених пунктів – середньодобових ГДК_сд. Уведенням цих нормативів контролюється вміст у повітрі речовин, що накопичують свій шкідливий вплив на людину.

Питання для контролю засвоєння навчального матеріалу.

1. Небезпечні хімічні речовини.

2. Класифікація небезпечних хімічних речовин.

3. Шляхи надходження небезпечних хімічних речовин в організм людини.

4. Комбінована дія небезпечних хімічних речовин.

5. Принципи нормування небезпечних хімічних речовин.

2.3. Фізично небезпечні фактори – вібрація, шум, інфразвук та ультразвук

Коливання – це багаторазове повторення однакових чи майже однакових процесів, які супроводжують більшість природних явищ та викликаних людською діяльністю.

Механічні коливання – це періодично повторювані, обертальні чи зворотно поступові рухи. Це теплові коливання атомів, биття серця, коливання моста під ногами, землі від проїжджаючого поруч потяга.

Будь який процес механічних коливань можна звести до одного чи декількох гармонічних синусоїдальних коливань. Основними параметрами гармонічного коливання є: амплітуда – максимальне відхилення від положення рівноваги; швидкість коливань; прискорення; період коливань – час одного повного коливання; частота коливань – число повних коливань за одиницю часу.

Усі види техніки, що мають вузли, які рухаються, створюють механічні коливання. Збільшення швидкодії і потужності техніки призвело до різкого підвищення рівня, що називають вібрацією. Вібрація – це малі механічні коливання, що виникають у пружних тілах під впливом перемінних сил. Так, електродвигун передає на фундамент вібрацію, викликану неврівноваженим ротором. Ідеально зрівноважити елементи механізмів практично неможливо, тому в механізмах з обертовими частинами майже завжди виникає вібрація. Вібрація по землі поширюється у виді пружних хвиль і викликає коливання будинків і споруджень.

Вібрація машин може приводити до порушення функціонування техніки і викликати серйозні аварії. Встановлено, що вібрація є причиною 80% аварій у машинах, зокрема, вона приводить до нагромадження втомлюючих ефектів у металах, появі тріщин.

При вивченні впливу вібрації на людину її тіло розглядають як складну динамічну систему. Чисельні дослідження показали, що ця динамічна система міняється в залежності від пози людини, її стану – розслабленості, напруженості і інших факторів. Для такої системи існують небезпечні, резонансні частоти, і якщо зовнішні сили впливають на людину з частотами, близькими чи рівними резонансним, то різко зростає амплітуда коливань як усього тіла, так і окремих його органів.

Для тіла людини в положенні сидячи резонанс настає при частоті 4…6 Гц, для голови 20…30 Гц, для очних яблук 60…90 Гц. При цих частотах інтенсивна вібрація може привести до травми хребта і кісткової тканини, порушення зору, у жінок викликати передчасні пологи.

Коливання викликають у тканинах організму перемінні механічні напруги. Зміни напруги уловлюються безліччю рецепторів і трансформуються в енергію біоелектричних і біохімічних процесів. Інформація про діючу на людину вібрацію сприймається особливим органом почуттів – вестибулярним апаратом.

Вестибулярний апарат розташовується в скроневій кістці черепа і складається з переддвір’я і напівкружних каналів, розташованих у взаємо перпендикулярних площинах. Вестибулярний апарат забезпечує аналіз положень і переміщень голови в просторі, активізацію тонусу м'язів і підтримку рівноваги тіла. У переддвір’ї і напівкружних каналах розташовані рецептори і ендолімфа (рідина, що заповнює канали і переддвір’я). При переміщенні тіла і рухах голови ендолімфа робить неоднаковий тиск на чуттєві клітки. Оскільки напівкружні канали розташовуються в трьох взаємо перпендикулярних площинах, то при будь-якім переміщенні тіла і голови збуджуються нервові клітки різних відділів вестибулярного апарата. Нервові волокна, що йдуть від рецепторів вестибулярного апарата, утворюють вестибулярний нерв, що приєднується до слухового нерва і направляється в головний мозок. У відповідній ділянці кори головного мозку в скроневій частині аналізуються сигнали від рецепторів вестибулярного апарата та приймається рішення щодо включення тих чи інших м’язів у роботу для відповідного розташування тіла відносно вектора дії гравітаційного поля.

Перезбудження рецепторів виражається в так називаній “повітряній” чи “морській” хворобах.

Якщо на людину діють вібрації широкого спектру, вестибулярний апарат може подавати у центральну нервову систему помилкову інформацію. Це зв'язано з особливостями гідродинамічного пристрою вестибулярного апарата, що не пристосувався в ході біологічної еволюції до функціонування в умовах високочастотних коливань. Така помилкова інформація викликає стан заколисування у деяких людей, дезорганізує роботу багатьох систем організму, що необхідно враховувати при професійній підготовці.

Вплив вібрації на організм людини визначається рівнем віброшвидкості і віброприскорення, діапазоном діючих частот, індивідуальними особливостями людини. За нульовий рівень віброшвидкості прийнята величина 5·10^-8 м/с, а за нульовий рівень коливального прискорення − 3·10^-4 м/с², які розраховані по порогу чутливості організму.

Згідно способу передачі на людину вібрація підрозділяється на загальну, що передається через опорні поверхні на тіло сидячої чи стоячої людини, та локальну − вібрацію, яка передається через руки людини. Тривалий вплив вібрацій веде до вібраційної хвороби, досить розповсюдженого професійного захворювання. Важливо знати, що в перебігу вібраційної хвороби, у залежності від ступеня поразки, розрізняють чотири стадії.

На першій, початковій стадії симптоми незначні: слабко виражений біль у руках, зниження порогу вібраційної чутливості, спазм капілярів, біль у м'язах плечового пояса.

На другій стадії підсилюється біль у верхніх кінцівках, спостерігається розлад чутливості, знижується температура і синіє шкіра кистей рук, з'являється пітливість. За умови виключення вібрації на першій і другій стадіях лікування ефективне і зміни зворотні. Третя і четверта стадії характеризуються інтенсивним болем та різким зниженням температури кистей рук. Відзначаються зміни з боку нервової та ендокринної систем, судинні зміни. Порушення здобувають генералізований характер, спостерігаються спазми мозкових судин і судин серця. Хворі страждають запамороченням, головним і загрудинним болем, зміни мають стійкий характер і, як правило, незворотні.

Віброзахист людини являє собою складну проблему біомеханіки. При розробці методів віброзахисту необхідно враховувати емоційний стан людини, напруженість роботи і ступінь її стомлення.

Основним заходом захисту від вібрації є віброізоляція джерела коливань. Прикладом можуть бути автомобільні і вагонні ресори. Віброактивні агрегати встановлюються на віброізоляторах (пружинах, пружних прокладках, пневматичних чи гідравлічних пристроях), що захищають фундамент від впливу механічних коливань.

Санітарні норми і правила регламентують гранично допустимі рівні вібрації, заходи для її зниження, профілактику та лікувальні заходи. Санітарними правилами передбачається обмеження тривалості контакту людини з вібронебезпечним устаткуванням.

Біологічна активність вібрації використовується для лікувальних цілей. Відомо, що фактори, які діють на живі об'єкти, викликають, у залежності від інтенсивності дії, протилежні за значенням явища: стимуляцію біопроцесів чи їхнє гноблення. Правильно дозовані вібрації визначених частот не тільки не шкідливі, але, навпаки, збільшують активність життєво важливих процесів в організмі. При короткочасній дії вібрації спостерігається зниження болевої чутливості. Спеціальний вібромасажер знімає м'язову втому і застосовується для прискорення відбудовних нервово-м'язових процесів у спортсменів.

Механічні коливання в пружних середовищах викликають поширення в них пружних хвиль, які називають акустичними коливаннями.

Енергія від джерела коливань передається часткам середовища. В процесі поширення хвилі частинки середовища утягуються у коливальний рух з частотою, що дорівнює частоті коливань джерела, і з запізненням по фазі, що залежить від відстані до джерела і від швидкості поширення хвилі. Відстань між двома найближчими частками середовища, що коливаються в одній фазі, називається довжиною хвилі. Довжина хвилі – це шлях, пройдений хвилею за час, рівний періоду коливань.

Пружні хвилі з частотами від 16 до 20 000 Гц у газах, рідинах і твердих тілах називаються звуковими хвилями. Швидкість звуку в повітрі при нормальних умовах складає 330 м/с, у воді – 1 400 м/с, у сталі – 5 000 м/с. При сприйнятті людиною звуки розрізняють по висоті і голосності. Висота звуку визначається частотою коливань: чим більше частота коливань, тим вище звук. Голосність звуку визначається його інтенсивністю, що виражається у Вт/м2. Однак суб'єктивно оцінювана голосність (фізіологічна характеристика звуку) зростає набагато повільніше, ніж інтенсивність (фізична характеристика) звукових хвиль. При зростанні інтенсивності звуку в геометричній прогресії сприймана голосність зростає приблизно лінійно. Тому звичайно рівень голосності L виражають у логарифмічній шкалі L=10Ig(1/10), де 1 і 10 – діючий та умовно прийнятий за основу рівень інтенсивності, рівний 10^-12 Вт/м², і оцінюваний як поріг чутності людського вуха при частоті звуку 1 000 Гц (людське вухо найбільш чуттєве до частот від 1 000 до 4 000 Гц). По цій шкалі кожна наступна ступінь звукової енергії (рівня роздратування) більше попередньої в 10 разів. Якщо інтенсивність звуку більше в 10, 100, 1 000 разів, то по логарифмічній шкалі це відповідає збільшенню голосності (рівня сприйняття) на 1, 2, 3 одиниці. Одиниця виміру голосності в логарифмічній шкалі називається децибелом (дБ). Вона приблизно відповідає мінімальному приросту сили звуку, що розрізняється вухом.

Для порівняльної оцінки можна вказати, що середній рівень голосності мови складає 60 дБ, а мотор літака на відстані 25 м утворює шум у 120 дБ.

Мінімальна інтенсивність звукової хвилі, що викликає відчуття звуку, називається порогом чутності. Поріг чутності в різних людей різний і залежить від частоти звуку.

Інтенсивність звуку, при якій вухо починає відчувати тиск і біль, називається порогом болючого відчуття. На практиці як поріг болючого відчуття прийнята інтенсивність звуку 100 Вт/м², що відповідає 140 дБ.

Шум – це сукупність звуків різної частоти й інтенсивності, що безладно змінюються в часі. Для нормального існування, щоб не відчувати себе ізольованим від світу, людині потрібен шум у 10...20 дБ. Це шум листя у лісі. Розвиток техніки і промислового виробництва супроводжується підвищенням рівня шуму. В умовах виробництва вплив шуму на організм часто сполучається з іншими негативними впливами: токсичними речовинами, перепадами температури, вібрацією і так далі.

До фізичних характеристик шуму відносяться: частота, звуковий тиск, рівень звукового тиску.

По частотному діапазоні шуми підрозділяються на низькочастотні – до 350 Гц, середньо частотні − 350...800 Гц і високочастотні – вище 800 Гц.

За характером спектра шуми бувають широкополосні, з безупинним спектром і тональні. У останніх в спектрі є чутні тони.

По тимчасових характеристиках шуми бувають постійні, переривчасті, імпульсні та коливні в часі.

Звуковий тиск (Р) – це середній за часом надлишковий тиск на перешкоду, яка перетинає шлях хвилі. На порозі чутності людське вухо сприймає при частоті 1 000 Гц звуковий тиск P₀ = 2·10^-5Па. На порозі болючого відчуття звуковий тиск досягає 2·10² Па. Для практичних цілей зручною характеристика звуку є величина, що вимірювана в децибелах, – рівень звукового тиску. Рівень звукового тиску N – це виражене по логарифмічній шкалі відношення величини даного звукового тиску Р до граничному тиску Р₀:

N = 20 Lg(P/P₀).

Для оцінки фізіологічного впливу шуму на людину використовується величина, яка називається голосність та рівень голосності. Поріг чутності змінюється з частотою звуку: він зменшується зі збільшенням частоти від 16 до 4 000 Гц, потім зростає із збільшенням частоти до 20 000 Гц. Наприклад, звук, що утворює рівень тиску у 20 дБ на частоті 1 000 Гц має таку ж голосність, як і звук у 50 дБ на частоті 125 Гц. Тому звук одного рівня голосності на різних частотах має різні інтенсивності.

Джерела шуму різноманітні. Це − літаки, двигуни внутрішнього згоряння, пневматичні інструменти, генератори звукових коливань музичних інструментів...

Шум шкідливо впливає на організм людини, особливо на її нервову систему, що приводить до перевтомлення і виснаження клітин головного мозку. Під впливом шуму виникає безсонниця, швидко розвивається втомленість, знижується увага, працездатність. Довгострокова дія шуму викликає гіпертонічну хворобу.

Під впливом шуму відбувається перевтома слуху і може розвинутися навіть туговухість.

Так, короткочасний вплив рівня 120 дБ (ревіння літака), не приводить до не зворотних наслідків. Тривалий вплив шуму 80…90 дБ сприяє професійній глухоті.

Туговухість – це стійке зниження слуху, що утрудняє сприйняття мови оточуючих у звичайних умовах. Оцінка стану слуху виконується за допомогою аудіометрії. Аудіометрія – зміна гостроти слуху, проводиться за допомогою спеціального апарата – аудіометра. Зниження слуху на 10 дБ людиною практично не відчувається, серйозне ослаблення розбірливості мови і втрата здатності чути слабкі, але важливі для спілкування звукові сигнали, настає при зниженні слуху на 20 дБ.

Якщо встановлено методами аудіометрії, що в результаті професійної діяльності відбулося зниження слуху в області мовного діапазону на 11 дБ, то настає факт професійного захворювання – зниження слуху. Найчастіше зниження слуху розвивається протягом 5…7 років перевтоми слуху і більше.

Рівень шуму нормується санітарними нормами і державними стандартами і не повинний перевищувати припустимих значень.

Пружні хвилі з частотою менше 16 Гц називають інфразвуком. Медичні дослідження показали, яку небезпеку таять у собі інфразвукові коливання. Невидимі і нечутні хвилі викликають у людини почуття глибокої пригніченості і непоясненого страху. Особливо небезпечний інфразвук з частотою близько 8 Гц через його можливий резонансний збіг з ритмом біострумів. Інфразвук шкідливий у всіх випадках. Слабкий діє на внутрішнє вухо і викликає симптоми морської хвороби. Сильний – змушує внутрішні органи вібрувати, викликає їхнє ушкодження і навіть зупинку серця. При коливаннях середньої інтенсивності 110…150 дБ спостерігаються внутрішні розлади органів травлення і мозку з усілякими наслідками: непритомностями, загальною слабістю тощо. Інфразвук середньої сили може викликати сліпоту.

Найбільш могутніми джерелами інфразвуку є реактивні двигуни. Двигуни внутрішнього згоряння також генерують інфразвук, природні джерела інфразвуку – дія вітру і хвиль на різноманітні природні об'єкти і спорудження.

У звичайних умовах міського і виробничого середовища рівні інфразвуку невеликі, але навіть слабкий інфразвук від міського транспорту входить у загальне шумове тло міста і служить однією з причин нервової втоми мешканців великих міст.

Рівень інфразвуку в умовах міського середовища і на робочих місцях повинен відповідати санітарним нормам.

Пружні коливання з частотою більше 16 000 Гц називаються ультразвуком. Потужні ультразвукові коливання низької частоти 18…30 кГц і високої інтенсивності використовуються у виробництві для очищення деталей, зварювання, пайки, свердління, більш слабкі – в дефектоскопії, у діагностиці, для дослідницьких цілей.

Під впливом ультразвукових коливань у тканинах організму відбуваються складні процеси: коливання частинок тканини з великою частотою, які при невеликих інтенсивностях ультразвуку можна розглядати як мікро масаж; утворення внутрішнього тканинного тепла в результаті тертя частинок між собою, розширення кровоносних судин і посилення кровообігу по них; прискорення біохімічних реакцій, роздратування нервових закінчень.

Ці властивості ультразвуку використовуються в ультразвуковій терапії на частотах 800…1 000 кГц при невисокій інтенсивності 80…90 дБ, що поліпшує обмін речовин і постачання у тканини крові.

Ультразвук поглинається в повітрі тим більше, чим більше його частота. Низькочастотні технологічні ультразвукові хвилі здійснюють на людей акустичний вплив через повітря.

При поширенні ультразвуку в біологічних середовищах відбувається його поглинання і перетворення акустичної енергії в теплову.

Підвищення інтенсивності ультразвуку і збільшення тривалості його впливу можуть приводити до надмірного нагрівання біологічних структур і їхнього ушкодження, що супроводжується функціональним порушенням нервової, серцево-судинної та ендокринної систем, зміною властивостей і складу крові. Ультразвук може розривати молекулярні зв'язки. Відомо, що молекула води при цьому розпадається на радикали, наприклад ОН^– і Н⁺. У такий же спосіб розщеплюються ультразвуком високомолекулярні з'єднання. Уражаюча дія ультразвуку має місце при інтенсивності вище 120 дБ.

При безпосередньому контакті людини із середовищем, по якому поширюється ультразвук, виникає його контактна дія на організм людини. При цьому уражається периферійна нервова система і суглоби в місцях контакту, порушується капілярний кровообіг у кистях рук, знижується больова чутливість. Установлено, що ультразвукові коливання, проникаючи в організм, можуть викликати серйозні місцеві зміни в тканинах – запалення, крововиливи, некроз (загибель кліток і тканин). Ступінь ураження залежить від інтенсивності і тривалості дії ультразвуку, а також від наявності інших негативних факторів.

Слід зазначити, що шум і вібрація підсилюють токсичний ефект промислових отрут. Наприклад, одночасна дія етанолу та ультразвуку приводить до посилення його несприятливого впливу на центральну нервову систему.

Існування людини в будь-якому середовищі пов'язано з впливом на неї і середовище електромагнітних полів. У випадках нерухомих електричних зарядів ми маємо справу з електростатичними полями. При терті діелектриків на їхній поверхні з'являються надлишкові заряди, наприклад, на сухих руках накопичуються електричні заряди, що створюють потенціал до 500 В. Земна куля заряджена негативно так, що між поверхнею Землі і верхніми шарами атмосфери різниця потенціалів складає понад 400 000 В. Це електростатичне поле створює між двома рівнями, що відстоять на ріст людини різницю потенціалів порядку 200 В. Разом з тим ми цього не відчуваємо, тому що добре проводимо електричний струм і всі частинки нашого тіла знаходяться під одним потенціалом.

В процесі руху хмари заряджаються в результаті тертя. Різні частини грозової хмари несуть заряди різних знаків. Найчастіше її нижні шари заряджені негативно, а верхні – позитивно. Якщо хмари зближаються різнойменно зарядженими частинами, між ними проскакує блискавка – електричний розряд. Проходячи над Землею, грозова хмара створює на її поверхні великі наведені заряди. Різниця потенціалів між хмарою і Землею досягає величезних значень, вимірюваних сотнями мільйонів вольт, і в повітрі виникає сильне електричне поле. При сприятливих умовах виникає пробій. Блискавка іноді уражає людей і викликає пожежі.

Заряди мають властивість у більшій ступені накопичуватися на вістрях або тілах, близьких до них за формою. Поблизу цих вістрів утворюються високо напружені електричні поля. З цієї причини блискавки попадають у високі окремо стоячи об'єкти (вежі, дерева і т.п.), і з цієї причини людині небезпечно знаходитися на відкритому просторі під час грози поблизу окремих дерев, чи металевих предметів. Блискавки є також причиною половини всіх аварій у лініях електропередачі. Для захисту будинків і різних споруджень від статичної атмосферної електрики застосовуються блискавковідводи. Це високий металевий стрижень із загостреним кінцем чи кінцем у вигляді мітелки та тонких металевих лозин. Стрижень повинний проходити уздовж стіни будинку і внизу з’єднується з мідною пластиною, яка закопується у землю. Якщо на об’єкті, що захищається, хмарою наводиться заряд, він стікає через вістря блискавковідводу у землю, зменшуючи небезпеку влучення блискавки. Якщо ж розряд відбудеться, то блискавка потрапить у блискавковідвід і піде також у землю, не зашкодивши споруду.

Поряд із природними статичними електричними полями в умовах техносфери й у побуті людина піддається впливу штучних статичних електричних полів.

Штучні статичні електричні поля обумовлені зростаючим застосуванням предметів домашнього побуту (іграшок, взуття, одягу, інтер'єрів житлових і суспільних будинків, деталей виробничого устаткування, апаратури, інструментів, деталей машин), котрі вироблені з різних синтетичних полімерних матеріалів, яки є діелектриками.

При терті діелектриків, у результаті поділу зарядів, на їхній поверхні можуть з'являтися значні не скомпенсовані позитивні чи негативні заряди. Величина заряду визначається видом діелектрика. Особливо сильно, наприклад, електризується поліетилен.

Електричні поля від надлишкових зарядів на предметах, одязі, тілі людини є причиною великого навантаження на її нервову систему. Дослідження показують, що найбільш чутлива до електростатичних полів центральна нервова і серцево-судинна системи організму. Встановлено також сприятливий вплив на самопочуття зняття надлишкового електростатичного заряду з тіла людини (заземлення, ходіння босоніж).

При функціональних захворюваннях нервової системи застосовують лікування постійним електричним полем. Під дією зовнішнього строго дозованого електричного поля відбувається перерозподіл зарядів у тканинах організму, що поліпшує окислювально-відновлювальні процеси, краще використовується кисень, гояться рани.

Постійні магнітні поля в звичайних умовах не представляють небезпеки і знаходять застосування в різних приладах магнітної терапії.

Однак, у виробничих умовах при роботі з постійними магнітами, у працюючих можуть виникнути порушення в стані здоров'я (сплощення долонь, порушення у вегетативній нервовій системі й інші).

Постійні магнітні поля можуть бути однорідними і неоднорідними. Вони характеризуються напруженістю, магнітним потоком, магнітною проникністю й іншими критеріями.

Значний інтерес викликає вплив на людину електромагнітних полів промислової частоти і радіочастот

Лінії електропередачі, електроустаткування, різні електроприлади – усі технічні системи, генеруючи, передавальні і використовуючи електромагнітну енергію, створюють у навколишнім середовищі електромагнітні поля.

Дія на організм людини електромагнітних полів визначається частотою випромінювання, його інтенсивністю, тривалістю і характером впливу, а також індивідуальними особливостями організму. Спектр електромагнітних полів включає низькі частоти до 3 Гц, промислові частоти від 3 до 300 Гц, радіочастоти від 300 Гц до 300 МГц, а також ультрависокі частоти (УВЧ) від 30 до 300 МГц і надвисокі частоти (НВЧ) від 300 МГц до 300 ГГц.

Електромагнітне випромінювання радіочастот широко використовується у зв'язку, телерадіомовленні, у медицині, радіолокації, радіонавігації й інших галузях.

Електромагнітні поля здійснюють на організм людини тепловий і біологічний вплив. Перемінне електричне поле викликає нагрівання діелектриків (хрящів, сухожиль і інших) за рахунок струмів провідності і за рахунок перемінної поляризації. Виділення теплоти може приводити до перегрівання, особливо тих тканин і органів, що мають недостатньо кровоносних судин (кришталик ока, жовчний міхур, сечовий міхур). Найбільш чутливі до біологічного впливу радіохвиль центральна нервова і серцево-судинна системи. При тривалій дії радіохвиль не занадто великої інтенсивності (порядку 10 Вт/м²) з'являється головний біль, швидка стомлюваність, зміна тиску і пульсу, нервово-психічні розлади. Може спостерігатися схуднення, випадіння волосся, зміна у складі крові.

Вплив НВЧ - випромінювання інтенсивністю більш 100 Вт/м² може привести до помутніння кришталика ока і втрати зору, подібний результат може дати тривале опромінення помірної інтенсивності (порядку 10 Вт/м²), при цьому можливі порушення з боку ендокринної системи, зміни вуглеводного і жирового обміну, що супроводжуються схудненням, підвищення збудженості, зміною ритму серцевої діяльності, формули крові (наприклад, зменшенням кількості лейкоцитів).

Дії електромагнітних полів промислової частоти людина піддається у виробничій, міській і побутовій зонах. Санітарними нормами встановлені гранично допустимі рівні напруженості електричного поля у середині житлових будинків, на території житлової зони. Люди, що страждають від порушень сну і головного болю, повинні перед сном відключати від мережі електричні прилади, що генерують електромагнітні поля.

Вплив електромагнітних полів може бути ізольованим – від одного джерела, доданим – від двох і більш джерел одного частотного діапазону, змішаним – від двох і більш джерел електромагнітних полів різних частотних діапазонів, і комбінованим – у випадку одночасної дії якого-небудь іншого несприятливого фактора.

Вплив може бути постійним чи переривчастим, загальним (опромінюється все тіло) і місцевим (підпадає під вплив електромагнітного поля частина тіла). У залежності від місця перебування людини щодо джерела випромінювання вона може піддаватися впливу електричної чи магнітної складових поля або їхньому сполученню, а у випадку перебування в хвильовій зоні – впливу сформованої електромагнітної хвилі. Контроль рівнів електричного поля здійснюється за величиною його напруженості, яка виражається в В/м. Контроль рівнів магнітного поля здійснюється за значенням напруженості магнітного поля, що виражається в А/м.

Енергетичним показником для хвильової зони випромінювання є щільність потоку енергії, чи інтенсивність, – енергія, що проходить через одиницю поверхні перпендикулярної до напрямку поширення електромагнітної хвилі за одну секунду. Виміряється вона у Вт/м².

Тривала дія електричних полів може викликати головний біль у скроневій і потиличній області, відчуття млявості, розлад сну, погіршення пам'яті, депресію, апатію, дратівливість, біль в області серця. Для персоналу обмежується час перебування в електричному полі в залежності від його напруженості (180 хвилин на добу при напруженості 10 кВ/м, 10 хвилин на добу при напруженості 20 кВ/м).

Електромагнітні хвилі в діапазоні від 400 до 760 нм називаються світловими. Вони діють безпосередньо на людські очі, викликаючи специфічне роздратування їх сітківки, що призводить до світлового сприйняття. Електромагнітні хвилі з довжиною менше 400 нм – ультрафіолетове випромінювання, а хвилі з довжиною більше 800 нм – інфрачервоне випромінювання. Усі ці види випромінювання не мають принципового розходження по своїм фізичним властивостям і відносяться до оптичного діапазону електромагнітних хвиль. Людський організм пристосувався до сприйняття природного світлового випромінювання і виробив засоби захисту при перевищенні інтенсивності випромінювання допустимого рівня: звуження зіниці, зменшення чутливості за рахунок перебудови сприйняття.

Сучасні технічні засоби дозволяють підсилювати оптичне випромінювання, рівень якого може значно перевищувати адаптаційні можливості людини. З 60-х років у наше життя ввійшли оптичні квантові генератори – лазери. Лазер це пристрій, що генерує спрямований пучок електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. Широке застосування лазерів обумовлене можливістю одержати велику потужність, монохроматичного випромінювання, малої розходжуваності промінів (при висвітленні лазером із супутника, що знаходиться на висоті 1 000 км, на землі утворюється пляма діаметром всього 1,2 м). Лазери застосовуються в системах зв'язку, навігації, у технології обробки матеріалів, у медицині, контрольно-вимірювальній техніці, у військовій справі і багатьох інших галузях. В залежності від використовуваного активного елемента лазери оптичного діапазону генерують випромінювання від ультрафіолетової до далекої інфрачервоної області. Так, азотний лазер генерує випромінювання в ультрафіолетовій області, аргоновий – у синє зеленій області спектра, рубіновий – у червоній, лазер на двооксиді вуглецю – у інфрачервоній області.

По режиму роботи лазери поділяються на імпульсні і безупинної дії. Лазери можуть бути малої і середньої потужності, могутні і надпотужні. Велику потужність легше одержати в імпульсному режимі. Для обробки матеріалів у технологічних установках в імпульсі тривалістю порядку мілісекунд випромінюється енергія від одиниць до десятків джоулів. За рахунок фокусування досягається висока щільність енергії і можливість точної обробки матеріалів (різання, прошивання отворів, зварювання, термообробка).

Під дією лазерного випромінювання відбувається швидке нагрівання, плавлення і зварювання рідинних середовищ, що особливо небезпечно для біологічних тканин. Найбільш уразливі від дії лазера є очі і шкіра. Безупинне лазерне випромінювання робить в основному теплову дію, що приводить до згортання білка та випару тканинної рідини. В імпульсному режимі виникає ударна хвиля, імпульс стиску викликає ушкодження глибоко лежачих органів, що супроводжується крововиливами. Лазерне випромінювання впливає на біохімічні процеси. У залежності від енергетичної щільності опромінення може бути тимчасове осліплення або термічний опік сітківки ока, в інфрачервоному діапазоні - помутніння кришталика.

Ушкодження шкіри лазерним випромінюванням має характер термічного опіку з чіткими границями, оточеними невеликою зоною почервоніння. Можуть проявитися вторинні ефекти – реакція на опромінення: серцево-судинні розлади і розлади центральної нервової системи, зміни в складі крові й обміні речовин.

Гранично допустимі рівні інтенсивності лазерного опромінення залежать від характеристик випромінювання (довжини хвилі, тривалості і частоти імпульсів, тривалості впливу) і встановлюються таким чином, щоб виключити виникнення біологічних ефектів для всього спектрального діапазону і вторинних ефектів.

Ультрафіолетове випромінювання не сприймається органом зору. Жорсткі ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 290 нм затримуються шаром озону в атмосфері. Промені з довжиною хвилі більше 290 нм, аж до видимої області, сильно поглинаються у середині ока, особливо в кришталику, і лише незначна частка їх доходить до сітківки. Ультрафіолетове випромінювання поглинається шкірою, викликаючи почервоніння (еритему) і активізує обмінні процеси і тканинний подих. Під дією ультрафіолетового випромінювання в шкірі утворюється меланин, що сприймається як засмага і захищає організм від надлишкового проникнення ультрафіолетових променів.

Ультрафіолетове випромінювання може привести до згортання (коагуляції) білків і на цьому заснована його бактерицидна дія. Профілактичне опромінення приміщень і людей строго дозованими променями знижує імовірність інфікації. Недостача ультрафіолету несприятливо відбивається на здоров'ї, особливо в дитячому віці. Від недостатку сонячного опромінення у дітей розвивається рахіт, у шахтарів з'являються скарги на загальну слабість, швидку стомлюваність, поганий сон, відсутність апетиту. Це зв'язано з тим, що під впливом ультрафіолетових променів у шкірі з провітаміну утворюється вітамін Д, який регулює фосфорно-кальцієвий обмін. Відсутність вітаміну Д приводить до порушення обміну речовин. У таких випадках (наприклад, під час полярної ночі на крайній Півночі) застосовується штучне опромінювання ультрафіолетом як у лікувальних цілях, так і для загального загартовування організму.

Надлишкове ультрафіолетове опромінення під час високої сонячної активності викликає запальну реакцію шкіри, що супроводжується сверблячкою, набряклістю, іноді утворенням міхурів і змін у шкірі й у більш глибоко розташованих органах.

Тривала дія ультрафіолетових променів прискорює старіння шкіри, створює умови для злоякісного переродження кліток.

Ультрафіолетове випромінювання від потужних штучних джерел (плазма зварювальної дуги, дугової лампи, дугового розряду короткого замикання і т.п.) викликає тяжкі ураження очей – електрофтальмію. Через кілька годин після впливу з'являється сльозотеча, спазм вік, різь і біль в очах, почервоніння і запалення шкіри і слизуватої оболонки вік. Подібне явище спостерігається також при перебуванні у сніжних горах через високий вміст ультрафіолету в сонячному світлі.

На виробництві установлюються санітарні норми інтенсивності ультрафіолетового опромінення, крім того обов'язковим правилом є застосування захисних засобів (окуляри, маски, екрани) від його впливу.

Поиск по сайту: