Инфракрасное излучение

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – это не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны от 1 –2 мм до 0,74 мкм; наблюдается гл. обр. при работе у горячих печей расплавленным металлом или стеклом, а также в технологических процессах с применением электрической дуги. Оказывает в основном тепловое воздействие и приводит к усилению обмена веществ, изменению состава крови, поляризации кожи человека и др. последствиям.

И. и. – тепловые лучи, названные Э. Беккерелем (в 1869 г.) инфракрасными: охватывают область спектра оптического излучения в пределах от 0,76 до 100 мкм. По физической природе инфракрасные (ИК) лучи являются потоком материальных частиц, обладающих волновыми и квантовыми свойствами. Они представляют собой периодические электромагнитные колебания и в то же время являются потоками квантовых фотонов. Источником ИК-лучей служит любое нагретое тело. Различают естественные и искусственные источники. Летом в условиях реальной атмосферы на поверхности Земли наибольшая измеренная величина солнечной радиации в околополуденные часы составляет 1049 Вт/м2. Напр., в Якутске, Москве, Евпатории эти величины соответственно составляют 797, 812 и 776 Вт/м2, при этом доля ИК-радиации – не менее 50%. Среди источников искусственного излучения наиболее высокими температурами обладают электрические дуги (2000 –4000°C). В лабораторных условиях могут быть достигнуты температуры до 20 000°C (ртутные лампы сверхвысокого давления). Большинство температурных источников радиации, применяемых в производстве и в быту, излучают в основном ИК-лучи. К ним относятся и источники лучистого отопления. С повышением температуры излучающего тела изменяется и спектральный состав его излучения. Источник с преобладанием лучей длиной волны 1,1 мкм соответствует расплавленному металлу, а источник с преобладанием лучей длиной волны 3,4 мкм – металлу к концу прокатки, ковки.

ИК-лучи (ИК-А) в диапазоне от 0,48 до 1,0 мкм обладают большой проницаемостью: 14% лучей этой длины проходят через кожу, 1% лучей проникает через кости черепа и твердую мозговую оболочку. Следующие 2 области – ИК-В (γмакс от 1,4 до 3,0 мкм) и ИК-С (γмакс от 3,0 до 30 мкм) – длинноволновые. Спектр ИК-излучения тела человека принимается в пределах от 2,5 до 20 –25 мкм с γмакс около 9,3 –9,4 мкм. Длинноволновая инфракрасная радиация не оказывает неблагоприятного действия на организм, если ее величина не превышает величины, излучаемой самим человеком. Приемниками энергии ИК-лучей являются глаза и кожа. Действие на них радиации проявляется только в том случае, если происходит ее поглощение. Коэффициент поглощения ИК-лучей связан с длиной волны, определяющей глубину их проникновения.

Биохимический эффект от воздействия ИК-лучей объясняется фотохимическим действием, которое проявляется при поглощении их белками кожи и активации ферментативных процессов. Под воздействием ИК-излучения понижается тонус вегетативной нервной системы и повышается содержание кальция в крови. Увеличение концентрации кальция в плазме характерно при интенсивности 350 Вт/м2 и выше (от 0,7 до 1,3 ммоль/л, р < 0,05). При интенсивности облучения обнаженной поверхности тела до 175 Вт/м2 отмечено наличие денатурационных процессов в молекулах белка в сочетании с нарушением проницаемости клеточных мембран, что, вероятно, может быть причиной изменения мембранного потенциала клеток крови, появления аутоантигенных свойств. При интенсивности облучения, равной 70 –100 Вт/м2, обнаженной поверхности тела площадью 0,2 м2 (область груди) преобладает оптимизирующий эффект, сопровождающийся возбуждением свободнорадикальных процессов и высоким уровнем антиоксидантной защиты, а также повышением антимикробной резистентности организма.

Многочисленные данные указывают на участие сердечно-сосудистой системы в ответной реакции на ИК-облучение: отмечается учащение сердцебиения, повышение систолического и понижение диастолического АД.

Среди рабочих горячих цехов, в которых наблюдается высокая интенсивность ИК-излучения, часты случаи заболеваний сердечно-сосудистой системы и органов пищеварения. В 2 –2,5 раза чаще, чем у работающих в микроклимате с допустимыми значениями температуры, наблюдаются дистрофические изменения миокарда; в 1,5 –1,7 раза – гипертензия; в 7 –8 раз – артериальная гипертония. Удельный вес болезней системы кровообращения среди причин инвалидности рабочих-металлургов составляет 23,6%. Через 1 год работы в горячих цехах у людей наблюдается снижение иммунной реактивности. Процесс приспособления организма рабочих к высокой внешней температуре воздуха сопровождается нарушениями в белковом обмене. У стажированных рабочих горячих цехов наблюдаются стойкие сдвиги в иммунной реактивности организма, свидетельствующие о постоянном напряжении его функционального состояния, что ведет к росту заболеваний органов дыхания простудного характера. В цехах, где микроклимат характеризуется высоким уровнем ИК-излучения (до 1568 ± 240 Вт/м2) и высокой температурой воздуха (32,5 ± 2,0°C), у рабочих наблюдается достоверное увеличение относительного риска смерти от ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, болезней артерий, артериол и капилляров.

При чрезмерном воздействии ИК-излучения происходит термальное поражение сетчатой оболочки глаз, а также хрусталика глаза, что может привести к развитию катаракты. В основе действия ИК-радиации на орган зрения лежит гл. обр. тепловой эффект. Было обнаружено, что отдельные части глаза пропускают разное количество падающего потока, а именно роговица – 20 –25%, камерная влага – 20 –30%, хрусталик – до 30%, стекловидное тело – до 60% лучей. До сетчатки доходят лучи спектрального состава от 0,34 до 1,32 мкм. Наиболее частое и тяжелое поражение глаза вследствие воздействия ИК-лучей – катаракта, характерной чертой которой является ее локализация: она всегда начинается в центре задней поверхности хрусталика.

СанПиН 2.2.4.548 –96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» регламентируют допустимую интенсивность ИК-облучения поверхности тела человека. Классификация интенсивности ИК-облучения по показателям вредности и опасности (Руководство Р 2.2.2.755 –99 «Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса») представлена с учетом эффективности используемых средств индивидуальной защиты.

Допустимая интенсивность ИК-облучения, Вт/м2

Меры профилактики неблагоприятного воздействия ИК-излучения направлены:

на недопущение ИК-облучения человека на рабочем месте;

снижение интенсивности ИК-облучения, а также температуры воздуха на рабочем месте;

нормализацию (улучшение) теплового состояния работающих в нагревающей среде и профилактику неблагоприятного действия ИК-излучения на кожные покровы (ожоги) и глаза.

Внедрение новых технологических процессов и оборудования, автоматизация производства могут исключить неблагоприятное воздействие ИК-излучения на организм работников. В частности, автоматизация, дистанционное управление процессом непрерывной разливки и прокатки стали ликвидировали ряд «горячих» профессий металлургического производства, обеспечив на рабочих местах операторов комфортный микроклимат. Снижение температурной нагрузки достигается также соответствующей планировкой и размещением оборудования в производственных помещениях, уменьшением времени пребывания работников в нагревающей среде. С целью локализации тепловыделений от открытых проемов, нагретых поверхностей оборудования используются экраны (отражающие, поглощающие, отводящие), посредством которых можно снизить интенсивность теплового излучения примерно в 10 раз.

Если на рабочих местах не представляется возможным установить регламентируемую интенсивность теплового облучения работников (из-за технологических требований к производственному процессу, экономической нецелесообразности или технической недостижимости), то следует использовать средства, направленные на увеличение теплопотерь организма либо радиацией, либо конвекцией – установкой экранов с охлаждающей поверхностью или устройств для увеличения подвижности воздуха. При тепловом облучении от 150 до 350 Вт/м2 необходимо увеличение скорости движения воздуха на 0,2 м/с свыше нормируемых величин. При тепловом облучении 350 Вт/м2 и выше целесообразно применять воздушное душирование рабочих мест. В зависимости от облучаемого участка поверхности тела и его площади могут использоваться костюмы, накладки, фартуки, отдельно куртки или брюки и т. д. Напр., сталевары (особенно при выпуске металла) должны быть одеты в комплект, включающий костюм, обувь, головной убор, рукавицы, средства защиты лица и глаз. Для защиты работающих в кузнечно-прессовых цехах достаточно фартука, изготовленного из материала с металлизированным покрытием.

Источники ИК-излучения могут быть использованы в системах лучистого отопления и обогрева в целях компенсации повышенных теплопотерь человека в условиях пониженной температуры воздуха. При этом должны быть соблюдены требования к интенсивности теплового излучения, исключающие его неблагоприятное влияние на человека.