Конспект лекций по курсу " промышленная санитария"

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по курсу “ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ” раздел “Электромагнитное, лазерное и ионизирующее излучения”. 2011 г. ВВЕДЕНИЕ Излучения, как физическое явление, есть способы передачи (испускания) энергии в виде электромагнитных, механических волн и радиоактивных излучений. Широкое применение в науке и технике электромагнитных полей различного диапазона длин волн, в том числе ионизирующего и лазерного излучений, связано с воздействием на организм человека целого ряда опасных и вредных факторов. Поэтому, для безопасной работы на технологических установках, устройствах и системах, использующих данные виды излучения, необходимо применение комплекса защитных мер. В настоящем конспекте лекций, посвященном электромагнитному, ионизирующему и лазерному излучениям, рассматриваются вопросы их вредного воздействия на человека, измерения их параметров и использования защитных средств. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ Основные характеристики электромагнитных излучений. Электромагнитные излучения (ЭМИ) представляют собой электромагнитные волны, описываемые в простейшем случае соотношением , где A – амплитуда колебаний, - круговая частота колебаний (f – частота, измеряемая в герцах (Гц)), - начальный фазовый сдвиг. Длина волны определяется в воздухе соотношением , где м – скорость света. По частоте ЭМИ делятся на ряд диапазонов, приведенных в таблице 1 (также приведены названия диапазонов и источники, области применения этих ЭМИ) . Таблица 1. NN п/п Наимено- вание ди-апазона частот Границы диапазона Наименова-ние вида волн Граница диапазона Источники излучения или область применения 1. Крайне низкие (КНЧ) 3 – 30 Гц Декамегаме-тровые 100–10Мм Преобразователи энергии, электрооборудование, источники энергии 2. Сверх-низкие (СНЧ) 30–300 Гц Мегаметро-вые 10–1 Мм Преобразователи энергии, электрооборудование, источники энергии, станки, электроинструмент, бытовая техника 3. Инфра-низкие (ИНЧ) 0,3–3кГц Гектокило-метровые 1000–100 км Источники энергии, электроинструмент, бытовая техника ламповые генераторы 4. Очень низкие частоты (ОНЧ) 3–30 кГц Мириамет-ровые 100–10 км Радионавигация, радио-телефонная связь, подвижная связь 5. Низкие частоты (НЧ) 30–300кГц Километро-вые (длинные) 10–1 км Радионавигация, многопрограммное радиовещание, подвижная и фиксированная связь 6. Средние частоты (СЧ) 0,3–3 МГц Гектометро-вые (средние) 1–0,1 км Радионавигация, воздушная, морская, сухопутная и железнодорожная радиосвязь, радио-локация, космические исследования 7. Высокие частоты (ВЧ) 3–30 МГц Декаметро-вые (короткие) 100–10 м Подвижная связь, метеорология, охранная сигнализация, служба космических исследований 8. Очень высокие частоты (ОВЧ) 30–300 МГц Метровые 10–1 м Телевидение, метеорология, подвижная радиосвязь, радиоастрономия, ж/д и с/х радиосвязь, служба космических исследовний 9. Ультра- высокие частоты (УВЧ) 0,3–3 ГГц Дециметровые 1–0,1 м Телевидение, метеорология, радиолокация, сотовая связь, радиоастрономия, спутниковая связь, служба космических исследований 10. Сверхвысокие частоты (СВЧ) 3–30 ГГц Сантиметровые 10–1 см Спутниковое телевидение, радиолокация, спутниковая связь, радионавигация, радиоастрономия, служба космических исследований 11. Крайне высокие частоты (КВЧ) 30–300 ГГц Миллиметровые 10–1 мм Радиоастрономия, радиолокация, радионавигация, служба космических исследований, спутниковые службы ЭМИ частот от 3 Гц до 300 ГГц относят к радиочастотному диапазону, а ЭМИ частот свыше 300 МГц носят общее название – СВЧ излучения. В качестве основных характеристик ЭМИ используют также: напряженность электрического поля E, измеряемая в вольтах на метр (В/м), напряженность магнитного поля – H (А/м – ампер на метр), или магнитную индукцию B, измеряемую в теслах (1 мкТл=0,8 А/м). Напряженности электрического и магнитного полей изменяются в пространстве по различным законам в зависимости от расстояния до источника излучения. С этой точки зрения различают ближнюю зону излучения (зона индукции) и дальнюю (волновую) зону. Зона индукции в зависимости от расстояния R определяется соотношением , а волновая зона – . Если размеры источника излучения (антенны) сравнимы с длиной волны, то граница волновой зоны рассчитывается по формуле , где - максимальный размер антенны. В волновой зоне в качестве основной характеристики используют плотность потока энергии (ППЭ), измеряемую в ваттах на квадратный метр (Вт/м2) и определяемую соотношением , где - коэффициент направленного действия антенны. Естественные источники ЭМИ. Жизнь живых существ на Земле проходит под непрерывным воздействием электромагнитных полей различного частотного диапазона. Это могут быть поля естественного происхождения: электрическое и магнитное поля Земли, электрические поля, образуемые в ее атмосфере, радиоизлучение Солнца и галактик. Магнитные поля (МП) в природе чрезвычайно разнообразны как по своим масштабам, так и по вызываемым ими эффектам. Средняя напряженность МП на поверхности Земли составляет около 40 А/м (индукция МП - 5·10–5 Тл). На поверхности Земли вертикальная составляющая индукции МП достигает максимума на магнитных полюсах, составляя примерно Тл (напряженность 49 А/м) в районе северного магнитного полюса; Тл (напряженность 57,2 А/м) в районе южного магнитного полюса и равна нулю на магнитном экваторе. Горизонтальная составляющая достигает максимума на магнитном экваторе, составляя около Тл (напряженность 32,6 А/м), и равна нулю на магнитном полюсе. Многолетние измерения напряженностей МП Земли показали, что все они не остаются постоянными ни в пространстве, ни во времени. Эти изменения напряженности МП Земли называются вариациями. Медленные изменения МП, происходящие в промежутке времени от 100 лет и более, называются вековыми вариациями. Спектр наблюдаемых вариаций МП Земли показывает, что основная часть вариаций имеет период порядка лет. Амплитуда вековых вариаций в среднем составляет 5,0·10―8 Тл. Южный геомагнитный полюс находится в северном полушарии. В настоящее время он расположен недалеко от северного географического полюса Земли в Северной Гренландии. Его координаты 78° северной широты, 70° западной долготы. Координаты северного магнитного полюса - 75 южной широты, 120 восточной долготы (в Антарктиде. В результате вековых вариаций геомагнитный полюс прецессирует относительно географического полюса с периодом около 1200 лет. На больших расстояниях МП Земли несимметрично. Под действием исходящего от Солнца потока плазмы (солнечного ветра) МП Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны. Происхождение МП Земли связывают с конвективными движениями проводящего жидкого вещества в земном ядре. Собственное МП Земли (геомагнитное поле) можно разделить на следующие основные части: 1. Основное МП Земли, испытывающее медленные изменения во времени (вековые вариации) с периодами от 10 до 10 000 лет. 2. Мировые аномалии ― отклонения от эквивалентного диполя до 20% напряженности отдельных областей с характерными размерами до 10 000 км. Эти аномальные поля испытывают вековые вариации, приводящие к изменениям со временем в течение многих лет и столетий. Примеры аномалий: Бразильская, Канадская, Сибирская, Курская. 3. МП локальных областей внешних оболочек с протяженностью от нескольких до сотен км. Они обусловлены намагниченностью горных пород в верхнем слое Земли, слагающих земную кору и расположенных близко к поверхности. Одна из наиболее мощных ― Курская магнитная аномалия. 4. Переменное МП Земли (называемое внешним) определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности и в ее атмосфере. Основными источниками таких полей и их изменений являются корпускулярные потоки намагниченной плазмы, приходящие от Солнца вместе с солнечным ветром, и формирующие структуру и форму земной магнитосферы. Структура МП земной атмосферы. Земное МП находится под воздействием потока намагниченной солнечной плазмы. В результате взаимодействия с полем Земли образуется внешняя граница околоземного МП, называемая магнитопаузой. Она ограничивает земную магнитосферу. Из-за воздействия солнечных корпускулярных потоков размеры и форма магнитосферы постоянно меняются, и возникает переменное МП, определяемое внешними источниками. Его переменность обязана своим происхождением токовым системам, развивающимся на различных высотах от нижних слоев ионосферы до магнитопаузы. Изменения МП Земли во времени, вызванные различными причинами, называются геомагнитными вариациями, которые различаются как по своей длительности, так и по локализации на Земле и в ее атмосфере. Магнитосфера ― область околоземного космического пространства, контролируемая МП Земли. Магнитосфера формируется в результате взаимодействия солнечного ветра с плазмой верхних слоев атмосферы и МП Земли.. Солнечный ветер ― истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц – несколько десятков в 1 см3. Магнитная буря. Локальные характеристики МП изменяются и колеблются иногда в течение многих часов, а потом восстанавливаются до прежнего уровня. Это явление называется магнитной бурей. Магнитные бури часто начинаются внезапно и одновременно по всему земному шару. Геомагнитные вариации. Изменение МП Земли во времени под действием различных факторов называются геомагнитными вариациями - разность между наблюдаемой величиной напряженности МП и средним ее значением за какой-либо длительный промежуток времени, например, месяц или год. Различают следующие основные вариации: Cуточные вариации. Cуточные вариации геомагнитного поля возникают регулярно в основном за счет токов в ионосфере Земли, вызванных изменениями освещенности земной ионосферы Солнцем в течение суток. Нерегулярные вариации. Нерегулярные вариации МП возникают вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, а также изменений внутри магнитосферы и взаимодействия магнитосферы с ионосферой. 27-дневные вариации. 27-дневные вариации существуют как тенденция к повторению увеличения геомагнитной активности через каждые 27 дней, соответствующих периоду вращения Солнца относительно земного наблюдателя. Эта закономерность связана с существованием долгоживущих активных областей на Солнце, наблюдаемых в течение нескольких оборотов Солнца. Эта закономерность проявляется в виде 27-дневной повторяемости магнитной активности и магнитных бурь. 11-летние вариации. Наиболее ярко связь между солнечной активностью и магнитной активностью проявляется при сопоставлении длинных рядов наблюдений, кратных 11 летним периодам солнечной активности. Наиболее известной мерой солнечной активности является число солнечных пятен. Найдено, что в годы максимального количества солнечных пятен магнитная активность также достигает наибольшей величины, однако возрастание магнитной активности несколько запаздывает по отношению к росту солнечной, так что в среднем это запаздывание составляет один год. Радиационные пояса и космические лучи. Радиационные пояса Земли – две области ближайшего околоземного космического пространства, которые в виде замкнутых магнитных ловушек окружают Землю. В них сосредоточены огромные потоки протонов и электронов, захваченных дипольным МП Земли. МП Земли оказывает сильное влияние на электрически заряженные частицы, движущиеся в околоземном космическом пространстве. Есть два основных источника возникновения этих частиц: космические лучи, т.е. энергичные (от 1 до12 ГэВ) электроны, протоны и ядра тяжелых элементов, приходящие с почти световыми скоростями, главным образом, из других частей Галактики. И корпускулярные потоки менее энергичных заряженных частиц (105–106 эВ), выброшенных Солнцем. Геомагнитное поле экранирует поверхность Земли и биосферу от потока заряженных частиц солнечного ветра и частично космических лучей. В околоземном пространстве МП Земли образует магнитную ловушку для заряженных частиц высоких энергий и образует радиационный пояс Земли. Помимо магнитных полей Земля характеризуется наличием электрических полей различного уровня и диапазонов частот. Электрические поля существуют в атмосфере и характеризует ее состояние. Изменение потенциала околоземного электрического поля (ЭП) в зависимости от высоты различно в разное время года и для разных местностей и имеет напряжённость в среднем вблизи земной поверхности около 130 В/м. По мере подъема над Землей это поле быстро ослабевает, и уже на высоте 1 км напряжённость его равна только 40 В/м, а на высоте 9 км составляет уже величину 5 В/м. Годовые изменения напряженности электрического поля Земли максимальны зимой (150 – 250 В/м в январе – феврале) и минимальны летом (100 – 120 В/м). Земля в целом обладает отрицательным зарядом, среднее значение которого оценивается в Кл. Этот заряд поддерживается приблизительно неизменным благодаря ряду процессов в атмосфере Земли и вне её. Положительный заряд, соответствующий отрицательному заряду Земли, находится на высоте от 100 до 200 км и представляет собой слой положительно заряженных (ионизированных) молекул ионосферы. Линии земного электрического поля идут от этого слоя к поверхности Земли. Емкость такого конденсатора оценивается примерно в 0,02…0,03 фарады. Из атмосферного электричества наиболее опасным для человека являются разряды молний, которые создают электромагнитные поля (ЭМП) называемые атмосфериками. Частотный диапазон атмосфериков – от сотен Гц до десятков МГц, а их уровень электрической составляющей ЭМП максимален на частоте 10 кГц и может достигать величины несколько десятков кВ/м. Наибольшая интенсивность атмосфериков характерна для континентов тропического пояса и убывает к более высоким широтам. Во время вспышек на Солнце атмосферики усиливаются. Следует также отметить, что поскольку разряды молнии стремятся достигнуть Земли по пути наименьшего сопротивления, то попадают в самую верхнюю точку предметов, имеющих контакт с Землей (деревьев, строений и т.д.). Поэтому заземленный молниеотвод, находящийся выше защищаемых объектов, принимает весь удар на себя, предотвращая, таким образом строения и людей от поражения молнией. Кроме вышеупомянутых к естественным источникам ЭМИ следует отнести излучения Солнца и галактик радиочастотного диапазона (10 МГц – 10 ГГц), уровень которых составляет . Во время активизации солнечной деятельности излучение возрастает в несколько десятков раз и соответственно может оказывать влияние на самочувствие человека.

Похожие:

	Конспект лекций по курсу хозяйственного права тема Понятие хозяйственного права Кафедра Истории, социологии и права Назаров Андрей Александрович конспект лекций по курсу хозяйственного права		Промышленная санитария и гистология Автор: кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры технологии производства и переработки молока
	Конспект лекций по курсу опд. Ф. 11. Операционные системы Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №23		Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций задание на... Промышленная теплоэнергетика. Дисциплина входит в региональный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной...
	Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов...		Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов...
	Конспект лекций по курсу сд. Ф корпоративные информационные системы Д. В. Колесов, Р. Д. Маш, И. Н. Беляев «Биология. Человек», Изд-во «Дрофа», Москва, 2010		Конспект лекций по курсу “Технология лекаственных форм и галеновых... Конспект лекций по курсу “Технология лекаственных форм и галеновых препаратов” для студентов специальности «Технология фармацевтических...
	План-конспект лекций по курсу: " Проектирование механосборочных цехов... Цели и задачи изучения темы		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В. Ф. Пресняков. Конспект лекций по курсу: Информационные технологии в управлении проектами, 2004
	Конспект лекций по курсу «эконометрика» для студентов III курса дневного... Печатается по решению кафедры прогнозирования и статистики: протокол №6 от 07. 03. 2003 г		Лекции по новому арбитражно-процессуальному кодексу Кафедра Истории, социологии и права Назаров Андрей Александрович конспект лекций по курсу хозяйственного права
	Учебно-методический комплекс по курсу «Сопротивление материалов» содержит конспект лекций, пра Специальность 190205. 65 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» Форма подготовки очная		Вопросы к гэк для магистрантов Гражданский процесс Кафедра Истории, социологии и права Назаров Андрей Александрович конспект лекций по курсу хозяйственного права
	С. П. Филин Концепции современного естествознания: конспект лекций Конспект лекций соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования РФ и...		Конспект лекций раскрывает содержание и структуру учебной дисциплины... Налоговое право : конспект лекций / сост доцент Р. В. Бобринев; Кузбасский институт экономики и права. – Кемерово, 2011 – 144 с