Согласно основному закону термодинамики, тепловая энергия передается от более нагретого тела менее нагретому, что имеет большое значение в теплообмене человека. Если температура поверхности тела человека выше температуры окружающих поверхностей, человек отдает тепло излучением, если окружающие поверхности имеют более высокую температуру, то человек получает от них тепло. Радиационные теплопотери организма можно рас считать по следующему уравнению
Q = crS1(KtTn в.т- К2Тn ед),
где Q - величина потерь теплоты излучением, Дж; а - постоян ная Стефана-Больцмана; S- площадь радиационной поверхнос ти тела, м2; 1 - время, ч; К1 и К2 - коэффициенты "Черноты" (излучения) поверхностей (для тела и большинства поверхностей равны 0,8-0,96); Тnов.т и Тnред - абсолютные температуры соответствующих поверхностей, К.
В обычных условиях у человека существуют определенные механизмы, предотвращающие вредное воздействие ИК-излучения на орган зрения - мигательный, зрачковый и другие рефлексы. В естественных условиях ИК-излучение обычно сочетается с интенсивным излучением видимого диапазона, и это совместное действие достаточно эффективно ограничивает дозу излучения, проникающего внутрь глаза.
Поглощение ИК-излучения в коже человека в значительной степени зависит от оптических характеристик кожного покрова - от его спектральных характеристик отражения, поглощения и пропускания. Основным биологическим эффектом при воздействии ближнего ИК-излучения являются ожоги, усиление пигментации кожи. При хронических, многократно повторяющихся обручениях изменение пигментации может становиться стойким ("Эритема подобный" цвет лица у рабочих- стеклодувов, сталеваров).
Воздействие ИК-излучения на организм может проявляться не только в виде местных, но и общих реакций, причем коротковолновое ИК-излучение обладает более выраженным общим воздействием. Большое количество поглощенного ИК-света приводит к перегреву и повышению температуры организма вследствие нарушения гамеастатических механизмов терморегуляции. При этом происходит снижение физической работоспособности, функциональных возможностей организма.
Колебания теплового облучения человека на рабочих местах зависят от многих причин: характера технологического процесса, температуры источника излучения, расстояния рабочего места от источника излучения, степени теплоизоляции, наличия средств индивидуальной и коллективной защиты.
Гигиеническое нормирование и профилактика. Основными направлениями рекомендаций по оздоровлению условий труда являются совершенствование технологических процессов с учетом гигиенических требований, снижение интенсивности тепловых излучений, совершенствование систем вентиляции, кондиционирования воз духа, организация физиологически обоснованных режимов труда и отдыха, питьевого режима, обеспечение работников средствами индивидуальной защиты (СИЗ).
В целях профилактики неблагоприятного действия ИК-излучений для работ разной степени тяжести установлены сочетания температуры и скорости движения воздуха при воздушном душировании. Разработаны рекомендации по обеспечению СИЗ в зависимости от величины теплового излучения, продолжительности периодов непрерывного облучения и пауз при различных уровнях ИК излучения (табл. 5.15).
В СанПиИ 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микро климату производственных помещений" указаны ПДУ теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников, Втjм 2 , для поверхности тела 25-50%:
50 % и более - 35
25-50% - 70
Не более 25% - 100
Допустимые значения интенсивности теплового облучения работников от источников излучения, нагретых до белового и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и пр.) не должны превышать 140 Втjм2 * При этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе защиты лица и глаз.
Рекомендуемая продолжительность непрерывного ИК-облучення
|
Интенсивность облучения, Втjм2 |
Продолжительность непрерывно- го облучения, мин |
Продолжительность паузы, мин |
Соотношение времени облучения и пауз |
|
|
350 |
20 |
8 |
2,5 |
|
|
700 |
15 |
10 |
1,5 |
|
|
1050 |
12 |
12 |
1,0 |
|
|
1400 |
9 |
13 |
0,7 |
|
|
1750 |
7 |
14 |
0,5 |
|
|
2100 |
5 |
15 |
0,33 |
2450
3,5
12
0,30
При наличии теплового облучения работающих температура воздуха на рабочих местах не должны превышать в зависимости от категории работ следующих значений: 25 ос - при категории работ Ia; 24 ос - при категории работ lб; 22 ос -при категории работ Па; 21 ос -при категории работ Пб; 20 ос - при категории работ 111.
Предварительные перед поступлением на работу и периодические (раз в полгода, год, два) медицинские осмотры проводятся во избежание возникновения профессиональных и повышения уровня производственно обусловленных заболеваний. На работы, где работники имеют контакт с ИК-излучением, нельзя принимать лиц с хроническими повторяющимися заболеваниями глаз, выраженной вегетативно-сосудистой дистонией и катарактой (помутнением хрусталика глаза).
Оптическое (видимое) излучение. Несмотря на то, что оптическое излучение в спектре ЭМИ занимает очень узкий (400-700 нм), по физиологическому и гигиеническому значению оно занимает ведущее место. Основное свойство оптического излучения - способность вызывать световое ощущение. По С.И. Вавилову, "свет- необходимое условие для работы глаза, самого тонкого, универсального и могучего органа чувств".
Свет дает около 80% информации из внешнего мира. Он оказывает благоприятное влияние на организм, стимулирует его деятельность, усиливает обмен веществ, улучшает общее самочувствие, эмоциональное настроение, повышает работоспособность. Свет обладает также тепловым действием: на долю видимого излучения в солнечном спектре приходится около половины общей тепловой энергии.
Свет оздоровляет окружающую среду. Где лучше освещение, там чище, суше, опрятнее, эстетичное помещение. Нерациональное, включая недостаточное, освещение отрицательно сказывается на функции зрительного анализатора, повышает утомляемость, снижает работоспособность человека и производительность его труда, способствует росту производственного травматизма. Длительное отсутствие или недостаточность видимого излучения может приводить к развитию патологических состояний (аномалии рефракции, нарушения биологических ритмов, изменения в центральной нервной системе, нарушения биохимических и иммунных реакций).
Физические основы освещения. Электромагнитное излучение, вызывающее световое ощущение, называется оптическим излучением, а мощность такого излучения - световым потоком. Излучения равной мощности, но разной длины волны обладают неодинаковой световой эффективностью, т.е. вызывают неодинаковое светоощущение.
Освещенность- мера количества света, падающего на поверхность от окружающей среды и локальных источников. Яркость- это фотометрическая величина, соответствующая психологическому ощущению светимости. Уровнем яркости светящейся поверхности определяется ее блескость. Яркость, превышающая 5000 кд/м2 , вызывает чувство слепимости.
Зрительные функции. Интегральной функцией зрительного анализатора является восприятие освещенного объекта. В основе этого лежат следующие зрительные функции.
Острота зрения - способность глаза различать наименьшие детали объекта. С увеличением освещенности до 100-150 лк острота различения быстро возрастает, при дальнейшем увеличении ее рост замедляется.
Контрастная чувствительность - способность глаза различать минимальную разность яркостей рассматриваемого объекта и фона. Если рабочая поверхность отражает не более 30-40% падающего света, то контрастная чувствительность наиболее высока при освещенностях 1000-500 лк.
Быстрота различения - наименьшее время, необходимое для различения деталей объекта. Быстрота различения заметно возрастает при увеличении освещенности до 100-150 лк, затем ее рост замедляется (но не заканчивается) до 1000 лк и выше.
Все перечисленные функции тесно взаимосвязаны и определяют интегральную функцию зрительного анализатора - видимость.
Устойчивость ясного видения - определяется отношением времени ясного видения деталей объекта к суммарному времени рассматривания. Эта функция характеризует утомление наго анализатора, возрастающее в процессе зрительной раб Утомление наступает тем быстрее, чем хуже освещенность, и достигает оптимальных значений при освещенности, равной 600-1000 лк.
Функция цветаразличения играет большую роль при работе окрашенными объектами и фоном. Белый, черный, серый цвета ахроматические, различаются только яркостью и образуются интегральным потоком световой энергии. Хроматические цвета характеризуются и яркостью, и цветностью.
Для различных участков видимого спектра величина порога неодинакова. Глаз наиболее чувствителен к средней видимого спектра и имеет максимальную чувствительность длине волны 555 нм (желто-зеленый участок). Эта принята за единицу.
При сумеречном освещении цветовая чувствительность снижается вплоть до нуля.
Адаптация - свойство глаза уменьшать и увеличивать свою ствительность при переходе от низкой к высокой освещенности и наоборот.
К первой группе следует отнести все работы, при выполнении которых не требуется использование оптических приборов. При этом объект различения может находиться как близко, так и далеко от глаз. Чем ближе находится объект, тем большие требования предъявляются к разрешающей способности глаза, т.е. к аккомодационному рефлексу.
Ко второй группе относятся такие работы, при выполнении которых требуется использование оптических приборов (лупы, микроскопа и т.д.), ибо размер рассматриваемого объекта не может быть воспринят даже при высоких уровнях яркости.
К третьей группе относятся работы, связанные с восприятием информации с экрана, при которых имеются особые требования к организации освещения. Существует зависимость между уровнем видимого излучения, характером зрительной работы и функциональным состоянием зрительного анализатора. На рис. 5.10 показана связь между производительностью труда и освещенностью рабочего места. Установлен о, что при выполнении зрительной работы любой степени точности понижение освещенности неизбежно ведет к зрительному утомлению и снижению работоспособности на 10-50%.
Выполнение зрительной работы при нерациональном (низкой освещенности, повышенной яркости, слепимости и пр.) освещении может вести к развитию утомления зрительного анализатора, и, как следствие, развитию близорукости.
При рассматривании предметов, расположенных на близком расстоянии от глаз (часовщик, наборщик, специалист, работающий с оптическими приборами - лупой, микроскопом), когда не требуется восприятия объектов "ПО глубине", статическое напряжение мышц глаза может привести к их длительному сокращению - появляется спазм аккомодации. При этом форма хрусталика остается постоянной при переводе взгляда с близкой поверхности на далеко расположенную. При этом близкие предметы фокусируются на сетчатке, а далекие - перед ней, т.е. глаз становится близоруким. При ликвидации спазма аккомодации, т.е. при расслаблении мышц глаза, зрение становится нормальным. Чаще спазм аккомодации проявляется в зимне-весенний период года после длительной зрительной работы.
Сила аккомодации зависит исключительно от способности хрусталика менять свою кривизну. Эта способность с возрастом изменяется и тем быстрее, чем сложнее при низких уровнях видимого излучения выполняется зрительная работа. Если молодой·работник при недостаточной освещенности может рассматривать предметы на расстоянии 30-40 см от глаза, то работник со старческой дальнозоркостью должен или использовать очки, или увеличить освещенность до оптимальных величин, при которых усиление оптической силы глаза происходит за счет зрачкового рефлекса.
Прогрессирующая близорукость относится к профессиональным заболеваниям, если у работника в течение года она увеличивается не менее чем на одну диоптрию. Субъективно она выражается прежде всего в снижении остроты зрения, появлении в зрительном поле плавающих темных точек, полос, "мушею", искажении рассматриваемых предметов, быстрой зрительной утомляемости. Близорукость может сопровождаться осложнениями вплоть до кровоизлияний в глазном яблоке и последующем снижении зрения.
Освещенность рабочей поверхности должна быть достаточной для проведения конкретной работы. Необходимые уровни освещенности нормируются в зависимости от точности выполняемых операций, световых свойств рабочей поверхности и рассматриваемой детали, системы освещения. Достаточность освещенности является количественным показателем.
К гигиеническим требованиям, отражающим качество освещения, относятся достаточная освещенность рабочего места и окружающего пространства в соответствии с нормативными значения ми; равномерное распределение яркостей в поле зрения и ограничение теней. Это имеет важное значение для поддержания работоспособности человека.