Металлообработка включает литье, сварку, пайку, ковку, пайку, изготовление и обработку поверхности металла. Металлообработка становится все более распространенной, поскольку художники в развивающихся странах также начинают использовать металл в качестве основного скульптурного материала. В то время как многие художественные мастерские находятся в коммерческом управлении, художественные литейные также часто являются частью художественных программ колледжей.

Опасности и меры предосторожности

Литье и литейное производство

Художники либо отправляют работу в коммерческие литейные цеха, либо могут отливать металл в собственных студиях. Процесс выплавляемого воска часто используется для отливки небольших деталей. Обычно используются такие металлы и сплавы, как бронза, алюминий, латунь, олово, железо и нержавеющая сталь. Золото, серебро и иногда платина используются для литья мелких изделий, особенно для ювелирных изделий.

Процесс выплавки воска включает несколько этапов:

1. создание положительной формы
2. изготовление инвестиционной формы
3. выгорание из воска
4. плавление металла
5. зашлакованность
6. заливка расплавленного металла в форму
7. удаление плесени

Позитивная форма может быть изготовлена ​​непосредственно из воска; его также можно сделать из гипса или других материалов, негативную форму сделать из резины, а затем окончательную позитивную форму отлить из воска. Нагревание воска может привести к возгоранию и разложению воска из-за перегрева.

Форма обычно изготавливается путем нанесения паковочной массы, содержащей кристобалитовую форму кремнезема, что создает риск развития силикоза. Смесь 50/50 гипса и песка 30 меш является более безопасной заменой. Формы также могут быть изготовлены с использованием песка и масла, формальдегидных смол и других смол в качестве связующих. Многие из этих смол токсичны при контакте с кожей и при вдыхании, что требует защиты кожи и вентиляции.

Восковая форма обжигается в печи. Для этого требуется местная вытяжная вентиляция для удаления акролеина и других раздражающих продуктов разложения воска.

Плавка металла обычно производится в газовых тигельных печах. Вытяжной колпак с вытяжкой наружу необходим для удаления угарного газа и паров металлов, включая цинк, медь, свинец, алюминий и так далее.

Затем тигель с расплавленным металлом вынимают из печи, удаляют шлак с поверхности и расплавленный металл заливают в формы (рис. 1). Для веса металла менее 80 фунтов ручной подъем является нормальным; для больших весов необходимо подъемное оборудование. Вентиляция необходима для операций шлакообразования и заливки для удаления паров металла. Смоляные песчаные формы также могут выделять опасные продукты разложения при нагревании. Необходимы лицевые щитки, защищающие от инфракрасного излучения и тепла, и средства индивидуальной защиты, устойчивые к теплу и брызгам расплавленного металла. Цементные полы должны быть защищены от брызг расплавленного металла слоем песка.

Рис. 1. Заливка расплавленного металла в художественном литейном цехе.

Тед Рикард

Отрыв формы может привести к воздействию кремнезема. Необходима местная вытяжная вентиляция или защита органов дыхания. Вариант процесса потери воска, называемый процессом испарения пены, включает использование пенополистирола или пенополиуретана вместо воска и испарение пены во время заливки расплавленного металла. Это может привести к выделению опасных продуктов разложения, включая цианистый водород из пенополиуретана. Художники часто используют металлолом из самых разных источников. Эта практика может быть опасной из-за возможного присутствия красок, содержащих свинец и ртуть, а также из-за возможного присутствия в металлах таких металлов, как кадмий, хром, никель и т. д.

Изготовление дверей

Металл можно резать, сверлить и подпиливать с помощью пил, сверл, ножниц и напильников по металлу. Металлические опилки могут раздражать кожу и глаза. Электрические инструменты могут привести к поражению электрическим током. Неправильное обращение с этими инструментами может привести к несчастным случаям. Очки нужны для защиты глаз от летящих стружек и опилок. Все электрооборудование должно быть надлежащим образом заземлено. Все инструменты требуют бережного обращения и хранения. Изготавливаемый металл должен быть надежно закреплен во избежание несчастных случаев.

Ковка

В холодной ковке используются молотки, молотки, наковальни и аналогичные инструменты для изменения формы металла. Горячая ковка предполагает дополнительный нагрев металла. Ковка может создавать сильный шум, который может привести к потере слуха. Мелкие металлические осколки могут повредить кожу или глаза, если не будут приняты меры предосторожности. Ожоги также представляют опасность при горячей ковке. Меры предосторожности включают в себя хорошие инструменты, защиту глаз, регулярную уборку, надлежащую рабочую одежду, изоляцию зоны ковки и ношение берушей или наушников.

Горячая ковка включает сжигание газа, кокса или другого топлива. Навес для вентиляции необходим для отвода угарного газа и возможных выбросов полициклических ароматических углеводородов, а также для уменьшения накопления тепла. Для защиты от инфракрасного излучения следует носить инфракрасные очки.

Обработка поверхности

Механическая обработка (чеканка, чеканка) производится молотками, гравировка острыми инструментами, травление кислотами, фототравление кислотами и фотохимикатами, гальваника (нанесение металлической пленки на другой металл) и гальванопластика (нанесение металлической пленки на неметаллический предмет). ) кислотами и растворами цианидов, а также окрашивание металлов многими химическими веществами.

При гальванике и гальванопластике часто используются соли цианидов, проглатывание которых может привести к летальному исходу. Случайное смешивание кислот и раствора цианида приведет к образованию цианистого водорода. Это опасно как при всасывании через кожу, так и при вдыхании — смерть может наступить в течение нескольких минут. Утилизация и управление отходами отработанных растворов цианидов строго регламентированы во многих странах. Гальваническое покрытие растворами цианидов должно производиться на коммерческом предприятии; в противном случае используйте заменители, не содержащие солей цианида или других цианидсодержащих материалов.

Кислоты вызывают коррозию, поэтому необходима защита кожи и глаз. Рекомендуется местная вытяжная вентиляция с кислотостойкими воздуховодами.

Анодирование металлов, таких как титан и тантал, включает их окисление на аноде электролитической ванны для их окрашивания. Плавиковую кислоту можно использовать для предварительной очистки. Избегайте использования плавиковой кислоты или используйте перчатки, защитные очки и защитный фартук.

Патины, используемые для окраски металлов, можно наносить холодным или горячим способом. Соединения свинца и мышьяка очень токсичны в любой форме, а другие могут выделять токсичные газы при нагревании. Растворы феррицианида калия выделяют газообразный цианистый водород при нагревании, растворы мышьяковой кислоты выделяют газообразный мышьяк, а растворы сульфидов выделяют газообразный сероводород. Для окраски металла необходима очень хорошая вентиляция (рис. 2). Следует избегать соединений мышьяка и нагревания растворов ферроцианида калия.

Рисунок 2. Нанесение патины на металл с щелевой вытяжкой.

Кен Джонс

Отделочные процессы

Очистка, шлифовка, опиловка, пескоструйная обработка и полировка — вот некоторые виды окончательной обработки металла. Очистка предполагает использование кислот (травление). Это связано с опасностями при работе с кислотами и газами, образующимися в процессе травления (такими как двуокись азота из азотной кислоты). Измельчение может привести к образованию тонкой металлической пыли (которую можно вдыхать) и тяжелых летающих частиц (опасных для глаз).

Пескоструйная обработка (абразивная очистка) очень опасна, особенно с настоящим песком. Вдыхание мелкой кремнеземной пыли от пескоструйной обработки может вызвать силикоз за короткое время. Песок следует заменить стеклянными шариками, оксидом алюминия или карбидом кремния. Литейные шлаки следует использовать только в том случае, если химический анализ показывает отсутствие кремнезема или опасных металлов, таких как мышьяк или никель. Необходима хорошая вентиляция или защита органов дыхания.

Полировка абразивами, такими как румяна (оксид железа) или трепел, может быть опасной, поскольку румяна могут быть загрязнены большим количеством свободного кремнезема, а трепел содержит кремнезем. Необходима хорошая вентиляция полировального круга.

сварка

Физические опасности при сварке включают опасность пожара, поражения электрическим током от оборудования для дуговой сварки, ожогов, вызванных искрами расплавленного металла, и травм, вызванных чрезмерным воздействием инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Сварочные искры могут распространяться на 40 футов.

Инфракрасное излучение может вызвать ожоги и повреждение глаз. Ультрафиолетовое излучение может вызвать солнечные ожоги; повторное воздействие может привести к раку кожи. В частности, электродуговые сварщики подвержены конъюнктивиту (конъюнктивиту), а у некоторых из-за воздействия УФ-излучения повреждается роговица. Необходимы средства защиты кожи и сварочные очки с линзами, защищающими от УФ- и ИК-излучения.

Оксиацетиленовые горелки производят угарный газ, оксиды азота и несгоревший ацетилен, который является легким опьяняющим веществом. Коммерческий ацетилен содержит небольшое количество других токсичных газов и примесей.

Баллоны со сжатым газом могут быть как взрывоопасными, так и пожароопасными. Все цилиндры, соединения и шланги необходимо тщательно обслуживать и проверять. Все газовые баллоны должны храниться в сухом, хорошо проветриваемом и защищенном от посторонних лиц месте. Топливные баллоны должны храниться отдельно от кислородных баллонов.

Дуговая сварка производит достаточно энергии для преобразования азота и кислорода воздуха в оксиды азота и озон, которые раздражают легкие. Когда дуговая сварка выполняется в пределах 20 футов от хлорированных обезжиривающих растворителей, под действием УФ-излучения может выделяться газ фосген.

Металлические пары образуются при испарении металлов, металлических сплавов и электродов, используемых при дуговой сварке. Флюсы фтора производят пары фтора.

Вентиляция необходима для всех сварочных процессов. В то время как разбавляющая вентиляция может быть достаточной для сварки низкоуглеродистой стали, местная вытяжная вентиляция необходима для большинства сварочных операций. Должны использоваться подвижные кожухи с фланцами или кожухи с боковыми щелями. Защита органов дыхания необходима, если вентиляция недоступна.

Многие виды металлической пыли и паров могут вызывать раздражение кожи и сенсибилизацию. К ним относятся латунная пыль (медь, цинк, свинец и олово), кадмий, никель, титан и хром.

Кроме того, возникают проблемы со сварочными материалами, которые могут быть покрыты различными веществами (например, свинцовой или ртутной краской).

Назад

С момента первого устойчивого полета самолета с двигателем в Китти-Хок, Северная Каролина (США) в 1903 году, авиация стала одним из основных международных направлений. Подсчитано, что с 1960 по 1989 год ежегодное количество авиапассажиров регулярных рейсов увеличилось с 20 миллионов до более чем 900 миллионов (Poitrast and deTreville, 1994). Военные самолеты стали незаменимыми системами вооружения для вооруженных сил многих стран. Достижения в области авиационной техники, в частности в разработке систем жизнеобеспечения, способствовали быстрому развитию космических программ с участием людей. Относительно часто происходят орбитальные космические полеты, астронавты и космонавты работают в космических кораблях и на космических станциях в течение длительного периода времени.

В аэрокосмической среде физические стрессоры, которые могут в некоторой степени повлиять на здоровье экипажа, пассажиров и космонавтов, включают снижение концентрации кислорода в воздухе, снижение барометрического давления, термический стресс, ускорение, невесомость и множество других потенциальных опасностей (DeHart 1992). ). В этой статье описываются аэромедицинские последствия воздействия гравитации и ускорения во время полета в атмосфере, а также эффекты микрогравитации, испытываемые в космосе.

Гравитация и ускорение

Сочетание силы тяжести и ускорения, возникающее во время полета в атмосфере, вызывает различные физиологические эффекты, с которыми сталкиваются экипажи и пассажиры. На поверхности земли силы гравитации воздействуют практически на все формы физической активности человека. Вес человека соответствует силе, с которой на массу человеческого тела действует гравитационное поле Земли. Символ, используемый для выражения величины ускорения тела в свободном падении, когда он падает вблизи поверхности земли, называется g, что соответствует ускорению примерно 9.8 м/с² (Глейстер, 1988а; Леверетт и Уиннери, 1985).

Ускорение происходит всякий раз, когда движущийся объект увеличивает свою скорость. Скорость описывает скорость движения (скорость) и направление движения объекта. замедление относится к ускорению, которое включает снижение установленной скорости. Ускорение (как и замедление) является векторной величиной (имеет величину и направление). Различают три вида ускорения: линейное ускорение, изменение скорости без изменения направления; радиальное ускорение, изменение направления без изменения скорости; и угловое ускорение, изменение скорости и направления. Во время полета самолеты способны маневрировать во всех трех направлениях, а экипаж и пассажиры могут испытывать линейные, радиальные и угловые ускорения. В авиации применяемые ускорения обычно выражаются как кратные ускорению свободного падения. Условно, G единица, выражающая отношение приложенного ускорения к гравитационной постоянной (Glaister, 1988a; Leverett and Whinnery, 1985).

биодинамики

Биодинамика — это наука, изучающая силу или энергию живой материи, и она представляет собой основную область интересов в области аэрокосмической медицины. Современные самолеты обладают высокой маневренностью и способны летать на очень высоких скоростях, воздействуя на пассажиров ускоренными силами. Влияние ускорения на организм человека зависит от интенсивности, скорости возникновения и направления ускорения. Направление ускорения обычно описывается с помощью трехосной системы координат (х, у, г), в котором вертикаль (z) параллельна длинной оси тела, x ось ориентирована спереди назад, а y ось ориентирована из стороны в сторону (Glaister 1988a). Эти ускорения можно разделить на два основных типа: устойчивые и кратковременные.

Устойчивое ускорение

Пассажиры летательных аппаратов (и космических аппаратов, работающих в атмосфере под действием силы тяжести при запуске и входе в атмосферу) обычно испытывают ускорения в ответ на аэродинамические силы полета. Продолжительные изменения скорости, включающие ускорения продолжительностью более 2 секунд, могут быть вызваны изменениями скорости или направления полета самолета. Физиологические эффекты длительного ускорения возникают в результате длительного искажения тканей и органов тела и изменений в кровотоке и распределении жидкостей организма (Glaister, 1988a).

Положительное или прямое ускорение вдоль z ось (+G_z) представляет серьезную физиологическую проблему. На гражданском воздушном транспорте G_z ускорения случаются нечасто, но иногда могут возникать в легкой степени при некоторых взлетах и ​​посадках, а также при полете в условиях воздушной турбулентности. Пассажиры могут испытывать кратковременное ощущение невесомости при внезапном падении (отрицательное G_z ускорений), если они не пристегнуты на своих местах. Неожиданное резкое ускорение может привести к тому, что незакрепленный экипаж или пассажиры отбросятся о внутренние поверхности салона самолета, что приведет к травмам.

В отличие от гражданской транспортной авиации, при эксплуатации высокопроизводительных военных самолетов, а также каскадерских и аэрографических самолетов могут возникать значительно более высокие линейные, радиальные и угловые ускорения. Значительные положительные ускорения могут создаваться, когда высокопроизводительный самолет меняет траекторию полета во время разворота или маневра подтягивания после крутого пикирования. +G_z летно-технические характеристики современных боевых самолетов могут подвергать пассажиров положительным ускорениям от 5 до 7 G от 10 до 40 секунд (Glaister 1988a). Экипаж может испытывать увеличение веса тканей и конечностей при относительно низких уровнях ускорения всего +2. G_z. Например, пилот весом 70 кг, выполнявший маневр самолета, сгенерировал +2 G_z будет наблюдаться увеличение массы тела с 70 кг до 140 кг.

Сердечно-сосудистая система является наиболее важной системой органов для определения общей толерантности и реакции на +G_z стресс (Glaister, 1988a). Влияние положительного ускорения на зрение и умственную работоспособность связано с уменьшением кровотока и доставки кислорода к глазам и мозгу. Способность сердца перекачивать кровь к глазам и мозгу зависит от его способности превысить гидростатическое давление крови в любой точке системы кровообращения и инерционных сил, создаваемых положительными импульсами. G_z ускорение. Ситуация может быть уподоблена вытягиванию вверх воздушного шара, частично наполненного водой, и наблюдению растяжения воздушного шара вниз из-за результирующей силы инерции, действующей на массу воды. Воздействие положительных ускорений может вызвать временную потерю периферийного зрения или полную потерю сознания. Военные пилоты высокопроизводительных самолетов могут рисковать развитием G-индуцированные затемнения при быстром начале или длительных периодах положительного ускорения в +G_z ось. Доброкачественные сердечные аритмии часто возникают после воздействия высоких устойчивых уровней +G_z ускорение, но обычно имеют минимальное клиническое значение, если не присутствует ранее существовавшее заболевание; –G_z ускорение происходит редко из-за ограничений конструкции и характеристик самолета, но может происходить во время перевернутого полета, вне петель и штопоров и других подобных маневров. Физиологические эффекты, связанные с воздействием –G_z ускорение в первую очередь связано с повышением сосудистого давления в верхней части тела, голове и шее (Glaister, 1988a).

Ускорения постоянной продолжительности, действующие под прямым углом к ​​длинной оси тела, называются поперечные ускорения и относительно редко встречаются в большинстве авиационных ситуаций, за исключением взлетов с катапульты и реактивных или ракетных двигателей с авианосцев, а также во время запуска ракетных систем, таких как космический шаттл. Ускорения, возникающие в таких военных действиях, относительно малы и обычно не оказывают существенного влияния на тело, поскольку силы инерции действуют под прямым углом к ​​длинной оси тела. В целом эффекты менее выражены, чем в G_z ускорения. Боковое ускорение в ±G_y оси встречаются редко, за исключением экспериментальных самолетов.

Переходное ускорение

Физиологические реакции людей на кратковременные кратковременные ускорения являются одним из основных вопросов в науке о предотвращении авиационных происшествий и защите экипажа и пассажиров. Переходные ускорения имеют такую ​​короткую продолжительность (значительно менее 1 секунды), что тело не может достичь стационарного состояния. Наиболее распространенная причина травм в авиакатастрофах связана с резким торможением, возникающим при столкновении самолета с землей или водой (Антон, 1988).

Когда самолет ударяется о землю, огромное количество кинетической энергии оказывает разрушительное воздействие на самолет и его пассажиров. Человеческое тело реагирует на эти приложенные силы комбинацией ускорения и деформации. Травмы возникают в результате деформации тканей и органов и травм анатомических частей, вызванных столкновением с конструкционными элементами кабины и/или салона летательного аппарата.

Толерантность человека к резкому замедлению различна. Характер травм будет зависеть от характера приложенной силы (в первую очередь это проникающий или тупой удар). При ударе возникающие силы зависят от продольного и горизонтального замедления, которые обычно действуют на человека. Резкие тормозящие силы часто подразделяются на допустимые, опасные и фатальные. терпимый силы вызывают травматические повреждения, такие как ссадины и ушибы; вредный силы вызывают умеренную или тяжелую травму, которая может не привести к потере трудоспособности. Подсчитано, что импульс ускорения приблизительно 25 G поддерживается в течение 0.1 секунды, является пределом переносимости вдоль +G_z оси, а то около 15 G на 0.1 сек – предел для –G_z ось (Антон 1988).

На толерантность человека к кратковременному ускорению влияет множество факторов. Эти факторы включают величину и продолжительность приложенной силы, скорость начала действия приложенной силы, ее направление и место приложения. Следует отметить, что люди могут выдерживать гораздо большие силы перпендикулярно длинной оси тела.

Защитные контрмеры

Физический осмотр членов экипажа для выявления ранее существовавших серьезных заболеваний, которые могут подвергать их повышенному риску в аэрокосмической среде, является ключевой функцией программ авиационной медицины. Кроме того, экипажам высокопроизводительных самолетов доступны контрмеры для защиты от неблагоприятных последствий экстремальных ускорений во время полета. Члены экипажа должны быть обучены распознавать, что многочисленные физиологические факторы могут снижать их переносимость. G стресс. Эти факторы риска включают усталость, обезвоживание, тепловой стресс, гипогликемию и гипоксию (Glaister, 1988b).

Три типа маневров, которые используют члены экипажа высокопроизводительного самолета, чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия длительного ускорения во время полета, — это напряжение мышц, форсированный выдох при закрытой или частично закрытой голосовой щели (задней части языка) и дыхание с положительным давлением (Glaister, 1988b; ДеХарт 1992). Форсированные сокращения мышц оказывают повышенное давление на кровеносные сосуды, уменьшая венозный пул и увеличивая венозный возврат и сердечный выброс, что приводит к увеличению притока крови к сердцу и верхней части тела. Хотя процедура эффективна, она требует экстремальных активных усилий и может быстро привести к утомлению. Выдох при закрытой голосовой щели, называемый Маневр Вальсальвы (или Процедура М-1) может повышать давление в верхней части тела и повышать внутригрудное давление (внутри грудной клетки); однако результат недолговечен и может быть вредным, если его продлить, поскольку он снижает венозный возврат крови и сердечный выброс. Форсированный выдох при частично закрытой голосовой щели является более эффективным средством противG натяжной маневр. Дыхание под положительным давлением представляет собой еще один метод повышения внутригрудного давления. Положительное давление передается в систему мелких артерий, что приводит к увеличению притока крови к глазам и мозгу. Дыхание под положительным давлением необходимо сочетать с использованиемG костюмы для предотвращения чрезмерного объединения в нижней части тела и конечностей.

Военные летные экипажи практикуют различные методы обучения для повышения G толерантность. Бригады часто тренируются в центрифуге, состоящей из гондолы, прикрепленной к вращающемуся рычагу, который вращается и генерирует +G_z ускорение. Экипажи знакомятся со спектром физиологических симптомов, которые могут развиться, и изучают надлежащие процедуры для их контроля. Тренировки по физической подготовке, особенно силовые тренировки всего тела, также оказались эффективными. Одно из самых распространенных механических приспособлений, используемых в качестве защитного средства для снижения воздействия +G экспозиция состоит из пневматически надутых анти-G костюмы (Glaister 1988b). Типичная одежда, похожая на брюки, состоит из пузырей на животе, бедрах и икрах, которые автоматически надуваются с помощью антифриза.G клапана в самолете. Анти-G клапан надувается в ответ на приложенное к самолету ускорение. При инфляции анти-G костюм вызывает повышение давления в тканях нижних конечностей. Это поддерживает периферическое сосудистое сопротивление, уменьшает скопление крови в брюшной полости и нижних конечностях и сводит к минимуму смещение диафрагмы вниз, чтобы предотвратить увеличение вертикального расстояния между сердцем и мозгом, которое может быть вызвано положительным ускорением (Glaister, 1988b).

Выживание временных ускорений, связанных с авиакатастрофами, зависит от эффективных удерживающих систем и поддержания целостности кабины/кабины, чтобы свести к минимуму попадание поврежденных компонентов самолета в жилое пространство (Антон, 1988). Функция поясных ремней, привязных ремней и других типов удерживающих систем заключается в том, чтобы ограничивать движение летного экипажа или пассажиров и смягчать последствия внезапного замедления во время удара. Эффективность удерживающей системы зависит от того, насколько хорошо она передает нагрузки между телом и сиденьем или конструкцией автомобиля. Энергопоглощающие сиденья и сиденья, обращенные назад, - это еще одна особенность конструкции самолета, которая ограничивает травмы. Другие технологии защиты от несчастных случаев включают конструкцию компонентов планера для поглощения энергии и улучшения конструкции сидений для уменьшения механических повреждений (DeHart 1992; DeHart and Beers 1985).

микрогравитация

С 1960-х годов астронавты и космонавты совершили множество полетов в космос, включая 6 высадок на Луну американцами. Продолжительность полета составляла от нескольких дней до нескольких месяцев, при этом несколько российских космонавтов совершали полеты примерно за год. После этих космических полетов врачами и учеными было написано большое количество литературы, описывающей физиологические отклонения во время полета и после полета. По большей части эти аберрации объясняются воздействием невесомости или микрогравитации. Хотя эти изменения носят временный характер, с полным восстановлением в течение от нескольких дней до нескольких месяцев после возвращения на Землю, никто не может с полной уверенностью сказать, будут ли астронавты так удачливы после миссий продолжительностью от 1 до 2 лет, как предполагалось для полета на Марс туда и обратно. Основные физиологические аберрации (и контрмеры) можно разделить на сердечно-сосудистые, скелетно-мышечные, нейровестибулярные, гематологические и эндокринологические (Nicogossian, Huntoon and Pool 3).

Сердечно-сосудистые опасности

До сих пор в космосе не было серьезных проблем с сердцем, таких как сердечные приступы или сердечная недостаточность, хотя у нескольких астронавтов развились аномальные сердечные ритмы временного характера, особенно во время выхода в открытый космос. В одном случае российскому космонавту пришлось вернуться на Землю раньше, чем планировалось, в качестве меры предосторожности.

С другой стороны, микрогравитация, по-видимому, вызывает лабильность кровяного давления и пульса. Хотя это не вызывает ухудшения здоровья или работоспособности экипажа во время полета, примерно половина астронавтов сразу после полета испытывает сильное головокружение и головокружение, а некоторые испытывают обморок (обморок) или почти обморок (предобморочное состояние). Считается, что причиной этой непереносимости вертикального положения является падение артериального давления при повторном входе в гравитационное поле Земли в сочетании с дисфункцией компенсаторных механизмов организма. Следовательно, низкое кровяное давление и учащение пульса, не противодействующие нормальной реакции организма на такие физиологические аберрации, приводят к этим симптомам.

Хотя эти пресинкопальные и обморочные эпизоды преходящи и не имеют последствий, они вызывают серьезную озабоченность по нескольким причинам. Во-первых, в случае, если возвращающийся космический корабль столкнется с чрезвычайной ситуацией, такой как пожар, при приземлении, астронавтам будет чрезвычайно трудно быстро спастись. Во-вторых, астронавты, приземляющиеся на Луну после периодов пребывания в космосе, в некоторой степени склонны к предобморочным состояниям и обморокам, даже несмотря на то, что гравитационное поле Луны составляет одну шестую от земного. И, наконец, эти сердечно-сосудистые симптомы могут быть намного хуже или даже смертельными после очень длительных миссий.

Именно по этим причинам ведутся активные поиски контрмер для предотвращения или, по крайней мере, ослабления воздействия микрогравитации на сердечно-сосудистую систему. Хотя в настоящее время изучается ряд многообещающих контрмер, ни одна из них пока не доказала свою эффективность. Исследования были сосредоточены на упражнениях в полете с использованием беговой дорожки, велоэргометра и гребного тренажера. Кроме того, исследования также проводятся с более низким отрицательным давлением тела (LBNP). Имеются данные о том, что снижение давления на нижнюю часть тела (с помощью компактного специального оборудования) повышает способность организма к компенсации (т. е. повышает артериальное давление и пульс, когда они падают слишком низко). Контрмера LBNP может быть даже более эффективной, если космонавт одновременно выпивает умеренное количество специально приготовленной соленой воды.

Если сердечно-сосудистая проблема должна быть решена, необходимо не только больше работать над этими контрмерами, но и найти новые.

Скелетно-мышечные опасности

Все астронавты, возвращающиеся из космоса, имеют некоторую степень истощения или атрофии мышц, независимо от продолжительности полета. Особому риску подвержены мышцы рук и ног, что приводит к уменьшению размера, а также силы, выносливости и работоспособности. Хотя механизм этих мышечных изменений до сих пор плохо определен, частичное объяснение заключается в длительном неиспользовании; работа, активность и движение в условиях микрогравитации практически не требуют усилий, поскольку ничто не имеет веса. Это может быть благом для астронавтов, работающих в космосе, но явно является проблемой при возвращении в гравитационное поле, будь то поле Луны или Земли. Мало того, что ослабленное состояние может помешать послеполетной деятельности (включая работу на поверхности Луны), оно также может поставить под угрозу быстрый аварийный побег с земли, если это потребуется после приземления. Еще одним фактором является возможное требование во время выхода в открытый космос для ремонта космического корабля, что может быть очень напряженным. Изучаемые контрмеры включают упражнения в полете, электрическую стимуляцию и анаболические препараты (тестостерон или тестостероноподобные стероиды). К сожалению, эти методы в лучшем случае только замедляют мышечную дисфункцию.

Помимо истощения мышц, в космосе также наблюдается медленная, но неумолимая потеря костной ткани (около 300 мг в день, или 0.5% от общего количества кальция в костях в месяц), с которой сталкиваются все космонавты. Это было подтверждено рентгеновскими снимками костей после полета, особенно тех, которые несут вес (т. е. осевого скелета). Это связано с медленной, но неуклонной потерей кальция с мочой и фекалиями. Серьезную озабоченность вызывает продолжающаяся потеря кальция, независимо от продолжительности полета. Следовательно, эта потеря кальция и эрозия кости могут быть ограничивающим фактором полета, если не будет найдена эффективная контрмера. Хотя точный механизм этой очень значительной физиологической аберрации до конца не ясен, он, несомненно, частично связан с отсутствием сил гравитации на костях, а также с неиспользованием, подобным истощению мышц. Если бы потеря костной ткани продолжалась бесконечно, особенно во время длительных миссий, кости стали бы настолько хрупкими, что в конечном итоге возник бы риск переломов даже при низком уровне стресса. Кроме того, при постоянном поступлении кальция с мочой через почки существует вероятность образования почечных камней, что сопровождается сильной болью, кровотечением и инфекцией. Ясно, что любые из этих осложнений были бы очень серьезными, если бы они произошли в космосе.

К сожалению, нет никаких известных контрмер, которые эффективно предотвращали бы потерю кальция во время космического полета. Испытывается ряд методов, в том числе упражнения (беговая дорожка, велоэргометр и гребной тренажер). Теория состоит в том, что такие добровольные физические нагрузки нормализуют метаболизм костей, тем самым предотвращая или, по крайней мере, уменьшая потерю костной массы. Другими изучаемыми контрмерами являются добавки кальция, витамины и различные лекарства (такие как дифосфонаты — класс лекарств, которые, как было показано, предотвращают потерю костной массы у пациентов с остеопорозом). Если ни одна из этих более простых контрмер не окажется эффективной, возможно, решение кроется в искусственной гравитации, которую можно создать путем непрерывного или прерывистого вращения космического корабля. Хотя такое движение может генерировать гравитационные силы, подобные земным, оно представляет собой инженерный «кошмар» в дополнение к крупным дополнительным затратам.

Нейровестибулярные опасности

Более половины космонавтов и космонавтов страдают космической болезнью движения (КМК). Хотя симптомы несколько различаются от человека к человеку, большинство из них страдают от ощущения боли в желудке, тошноты, рвоты, головной боли и сонливости. Часто наблюдается обострение симптомов с быстрыми движениями головы. Если у космонавта развивается СМС, это обычно происходит в течение от нескольких минут до нескольких часов после запуска с полной ремиссией в течение 72 часов. Интересно, что симптомы иногда повторяются после возвращения на землю.

СМС, особенно рвота, могут не только сбить с толку членов экипажа, но и привести к ухудшению работоспособности больного космонавта. Кроме того, нельзя игнорировать риск рвоты во время выхода в открытый космос в скафандре, поскольку рвотные массы могут вызвать сбой в работе системы жизнеобеспечения. Именно по этим причинам никакие действия в открытом космосе никогда не планируются в течение первых 3 дней космической миссии. Если выход в открытый космос потребуется, например, для аварийного ремонта космического корабля, экипажу придется взять на себя этот риск.

Многие нейровестибулярные исследования были направлены на поиск способов профилактики и лечения СМС. Различные методы, в том числе таблетки и пластыри от укачивания, а также использование тренажеров для предполетной адаптации, таких как вращающиеся стулья для привыкания космонавтов, предпринимались с очень ограниченным успехом. Однако в последние годы было обнаружено, что антигистаминный препарат фенерган, вводимый в виде инъекций, является чрезвычайно эффективным средством лечения. Следовательно, он находится на борту всех рейсов и выдается по мере необходимости. Его эффективность в качестве профилактического средства еще предстоит доказать.

Другие нейровестибулярные симптомы, о которых сообщали астронавты, включают головокружение, головокружение, нарушение равновесия и иллюзии собственного движения и движения окружающей среды, иногда затрудняющие ходьбу на короткое время после полета. Механизмы этих явлений очень сложны и до конца не изучены. Они могут быть проблематичными, особенно после посадки на Луну после нескольких дней или недель пребывания в космосе. На данный момент не существует известных эффективных контрмер.

Нейровестибулярные явления, скорее всего, обусловлены дисфункцией внутреннего уха (полукружных каналов и маточного мешочка) из-за невесомости. Либо в центральную нервную систему посылаются ошибочные сигналы, либо сигналы неправильно интерпретируются. В любом случае результатом являются вышеупомянутые симптомы. Как только механизм будет лучше понят, можно будет определить эффективные контрмеры.

Гематологические опасности

Микрогравитация оказывает влияние на красные и белые кровяные тельца организма. Первые служат транспортером кислорода к тканям, а вторые — иммунологической системой защиты организма от вторжения микроорганизмов. Следовательно, любая дисфункция может вызвать пагубные последствия. По непонятным причинам астронавты теряют примерно от 7 до 17% массы эритроцитов в начале полета. Эта потеря, по-видимому, стабилизируется в течение нескольких месяцев, возвращаясь к норме через 4–8 недель после полета.

До сих пор это явление не было клинически значимым, а скорее представляло собой любопытную лабораторную находку. Тем не менее, существует явная вероятность того, что эта потеря массы эритроцитов может быть очень серьезной аберрацией. Беспокойство вызывает возможность того, что в ходе очень длительных миссий, предусмотренных для двадцать первого века, эритроциты могут теряться ускоренными темпами и в гораздо больших количествах. Если бы это произошло, анемия могла бы развиться до такой степени, что космонавт мог бы серьезно заболеть. Есть надежда, что этого не произойдет, и потеря эритроцитов останется очень небольшой, независимо от продолжительности миссии.

Кроме того, микрогравитация влияет на некоторые компоненты системы лейкоцитов. Например, наблюдается общее увеличение лейкоцитов, в основном нейтрофилов, но уменьшение лимфоцитов. Имеются также данные о том, что некоторые лейкоциты не функционируют нормально.

На данный момент, несмотря на эти изменения, никакое заболевание не было связано с этими изменениями лейкоцитов. Неизвестно, приведет ли длительная миссия к дальнейшему уменьшению численности, а также к дальнейшей дисфункции. Если это произойдет, иммунная система организма будет подорвана, что сделает астронавтов очень восприимчивыми к инфекционным заболеваниям и, возможно, выведет из строя даже незначительное заболевание, которое в противном случае было бы легко парировано нормально функционирующей иммунной системой.

Как и в случае с изменениями эритроцитов, изменения лейкоцитов, по крайней мере, в миссиях продолжительностью около одного года, не имеют клинического значения. Из-за потенциального риска серьезного заболевания в полете или после полета крайне важно продолжать исследования воздействия микрогравитации на гематологическую систему.

Эндокринологические опасности

Было отмечено, что во время космического полета в организме происходит ряд изменений жидкости и минералов, отчасти из-за изменений в эндокринной системе. В целом происходит потеря общего количества жидкости в организме, а также кальция, калия и кальция. Точный механизм этих явлений ускользает от определения, хотя частичное объяснение дают изменения различных уровней гормонов. Еще больше запутывает дело то, что лабораторные данные у астронавтов, которых изучали, часто расходятся, что делает невозможным выделение единой гипотезы относительно причины этих физиологических аберраций. Несмотря на эту путаницу, эти изменения не вызвали известного ухудшения здоровья космонавтов и снижения работоспособности в полете. Какое значение имеют эти эндокринные изменения для очень длительного полета, а также возможность того, что они могут быть предвестниками очень серьезных последствий, неизвестно.

Благодарности: Авторы хотели бы отметить работу Аэрокосмической медицинской ассоциации в этой области.

Назад

Учителя составляют большой и растущий сегмент рабочей силы во многих странах. Например, в 4.2 году в Соединенных Штатах более 1992 миллиона работников были отнесены к дошкольным учреждениям учителями средних школ. Помимо классных учителей, в школах нанимаются другие профессиональные и технические работники, включая опекунов и обслуживающий персонал, медсестер, работников общественного питания и механика.

Преподавание традиционно не считалось занятием, связанным с воздействием опасных веществ. Следовательно, было проведено мало исследований проблем со здоровьем, связанных с профессиональной деятельностью. Тем не менее, школьные учителя и другой школьный персонал могут подвергаться воздействию широкого спектра общепризнанных физических, химических, биологических и других профессиональных опасностей.

Загрязнение воздуха внутри помещений является важной причиной острых заболеваний у учителей. Основным источником загрязнения воздуха внутри помещений является ненадлежащее техническое обслуживание систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ). Загрязнение систем HVAC может вызвать острые респираторные и дерматологические заболевания. Вновь построенные или отремонтированные школьные здания выделяют в воздух химические вещества, пыль и пары. Другими источниками загрязнения воздуха в помещении являются кровля, изоляция, ковры, шторы и мебель, краска, герметик и другие химические вещества. Неустраненные повреждения водой, такие как протечка кровли, могут привести к росту микроорганизмов в строительных материалах и вентиляционных системах и выбросу биоаэрозолей, поражающих дыхательные системы как учителей, так и учащихся. Загрязнение школьных зданий микроорганизмами может вызвать серьезные заболевания, такие как пневмония, инфекции верхних дыхательных путей, астма и аллергический ринит.

Учителя, специализирующиеся в определенных технических областях, могут подвергаться определенным профессиональным опасностям. Например, преподаватели декоративно-прикладного искусства часто сталкиваются с различными химическими веществами, включая органические растворители, пигменты и красители, металлы и соединения металлов, минералы и пластмассы (Rossol 1990). Другие художественные материалы вызывают аллергические реакции. Воздействие многих из этих материалов строго регулируется на производстве, но не в классе. Учителя химии и биологии работают с токсичными химическими веществами, такими как формальдегид и другие биологически опасные вещества, в школьных лабораториях. Учителя цеха работают в запыленной среде и могут подвергаться воздействию высоких уровней древесной пыли и чистящих средств, а также высокого уровня шума.

Преподавание – это занятие, которое часто характеризуется высокой степенью стресса, прогулов и эмоционального выгорания. Существует множество источников стресса для учителей, которые могут варьироваться в зависимости от класса. Они включают в себя административные и учебные проблемы, продвижение по службе, мотивацию учащихся, размер класса, ролевой конфликт и гарантии занятости. Стресс может также возникнуть из-за плохого поведения детей и, возможно, насилия и оружия в школах, в дополнение к физическим или экологическим опасностям, таким как шум. Например, желательный уровень звука в классе составляет от 40 до 50 децибел (дБ) (Сильверстоун, 1981), в то время как в ходе одного обследования нескольких школ средние уровни звука в классе составляли от 59 до 65 дБ (Орлоске и Леддо, 1981). Учителя, которые работают на второй работе после работы или летом, могут подвергаться дополнительным опасностям на рабочем месте, которые могут повлиять на производительность и здоровье. Тот факт, что большинство учителей составляют женщины (три четверти всех учителей в США — женщины), ставит вопрос о том, как двойная роль работника и матери может отразиться на здоровье женщин. Однако, несмотря на кажущийся высокий уровень стресса, уровень смертности от сердечно-сосудистых заболеваний среди учителей был ниже, чем среди представителей других профессий в нескольких исследованиях (Herloff and Jarvholm, 1989), что может быть связано с более низкой распространенностью курения и меньшим потреблением алкоголя.

Растет беспокойство по поводу того, что некоторые школьные среды могут содержать канцерогенные материалы, такие как асбест, электромагнитные поля (ЭМП), свинец, пестициды, радон и загрязнение воздуха внутри помещений (Регентский консультативный комитет по качеству окружающей среды в школах, 1994). Воздействие асбеста вызывает особую озабоченность у работников служб охраны и технического обслуживания. Высокая распространенность аномалий, связанных с заболеваниями, связанными с асбестом, была зарегистрирована у школьных смотрителей и обслуживающего персонала (Anderson et al., 1992). Сообщается, что в некоторых школах концентрация асбеста в воздухе выше, чем в других зданиях (Lee et al. 1992).

Некоторые школьные здания построены вблизи высоковольтных линий электропередач, являющихся источниками ЭМП. Воздействие ЭМП также исходит от видеодисплеев или открытой проводки. В некоторых исследованиях избыточное воздействие ЭМП было связано с заболеваемостью лейкемией, а также раком молочной железы и мозга (Savitz 1993). Еще одним источником беспокойства является воздействие пестицидов, которые применяются для борьбы с распространением популяций насекомых и паразитов в школах. Было высказано предположение, что остаточные количества пестицидов, измеренные в жировой ткани и сыворотке больных раком молочной железы, могут быть связаны с развитием этого заболевания (Wolff et al., 1993).

Большая доля учителей-женщин вызвала обеспокоенность по поводу возможного риска развития рака молочной железы. В нескольких исследованиях было обнаружено необъяснимое увеличение частоты рака молочной железы. Используя свидетельства о смерти, собранные в 23 штатах США в период с 1979 по 1987 год, пропорциональные коэффициенты смертности (ППС) от рака молочной железы составили 162 для белых учителей и 214 для чернокожих учителей (Rubin et al., 1993). Сообщалось также о повышении PMR рака молочной железы среди учителей в штате Нью-Джерси и в районе Портленд-Ванкувер (Rosenman, 1994; Morton, 1995). Хотя это увеличение наблюдаемых показателей до сих пор не было связано ни с конкретными факторами окружающей среды, ни с другими известными факторами риска рака молочной железы, оно привело к повышению осведомленности о раке молочной железы среди некоторых организаций учителей, что привело к проведению кампаний по скринингу и раннему выявлению.

Назад

В этой статье описываются основные проблемы со здоровьем и безопасностью, связанные с использованием лазеров, неоновой скульптуры и компьютеров в искусстве. Творческие художники часто работают очень тесно с технологией и экспериментальным путем. Этот сценарий слишком часто увеличивает риск получения травмы. В первую очередь заботятся о защите глаз и кожи, снижении вероятности поражения электрическим током и предотвращении воздействия токсичных химических веществ.

Лазеры

Лазерное излучение может быть опасным для глаз и кожи артистов и зрителей как при прямом наблюдении, так и при отражении. Степень поражения лазером зависит от мощности. Более мощные лазеры с большей вероятностью могут вызвать серьезные травмы и более опасные отражения. Лазеры классифицируются и маркируются производителем по классам с I по IV. Лазеры класса I не представляют опасности лазерного излучения, а класс IV очень опасны.

Художники использовали в своей работе все классы лазеров, и большинство из них используют видимые длины волн. Помимо контроля безопасности, необходимого для любой лазерной системы, художественные приложения требуют особого внимания.

В лазерных выставках важно изолировать аудиторию от прямого контакта луча и рассеянного излучения, используя пластиковые или стеклянные корпуса и непрозрачные ограничители луча. Для планетариев и других световых шоу внутри помещений очень важно поддерживать прямой луч или отраженное лазерное излучение на уровне класса I, когда публика подвергается воздействию. Уровни лазерного излучения класса III или IV должны находиться на безопасном расстоянии от исполнителей и публики. Типичные расстояния составляют 3 м, когда оператор управляет лазером, и 6 м, когда оператор не контролирует его непрерывно. Для настройки, юстировки и тестирования лазеров класса III и IV необходимы письменные процедуры. Необходимые меры безопасности включают предупреждение перед подачей питания на эти лазеры, ключевые элементы управления, отказоустойчивые блокировки безопасности и кнопки ручного сброса для лазеров класса IV. При работе с лазерами класса IV следует надевать соответствующие защитные очки.

Сканирующие лазерные художественные дисплеи, часто используемые в исполнительских искусствах, используют быстро движущиеся лучи, которые, как правило, более безопасны, поскольку продолжительность непреднамеренного контакта луча с глазами или кожей невелика. Тем не менее, операторы должны применять меры предосторожности, чтобы гарантировать, что пределы воздействия не будут превышены в случае отказа сканирующего оборудования. Наружные дисплеи не могут позволить самолетам летать через опасные уровни луча или освещение с уровнями излучения выше класса I высотных зданий или персонала в оборудовании с большим радиусом действия.

Голография — это процесс создания трехмерной фотографии объекта с помощью лазеров. Большинство изображений отображаются вне оси лазерного луча, и просмотр внутри луча обычно не представляет опасности. Прозрачная витрина вокруг голограммы может помочь снизить вероятность травм. Некоторые художники создают постоянные изображения из своих голограмм, и многие химические вещества, используемые в процессе разработки, токсичны, и с ними необходимо обращаться для предотвращения несчастных случаев. К ним относятся пирогалловая кислота, щелочи, серная и бромистоводородная кислоты, бром, парабензохинон и дихроматные соли. Для большинства этих химических веществ доступны более безопасные заменители.

Лазеры также представляют серьезную нерадиологическую опасность. В большинстве высокопроизводительных лазеров используются высокие напряжения и сила тока, что создает значительный риск поражения электрическим током, особенно на этапах проектирования и обслуживания. Лазеры на красителях используют токсичные химические вещества в качестве активной среды генерации, а мощные лазеры могут генерировать токсичные аэрозоли, особенно когда луч достигает цели.

Неон Арт

Неоновое искусство использует неоновые трубки для создания светящихся скульптур. Неоновые вывески для рекламы — это одно из приложений. Изготовление неоновой скульптуры включает в себя сгибание свинцового стекла до желаемой формы, бомбардировку вакуумированной стеклянной трубки высоким напряжением для удаления примесей из стеклянной трубки и добавление небольшого количества газообразного неона или ртути. Высокое напряжение подается на электроды, впаянные в каждый конец трубки, чтобы создать эффект свечения за счет возбуждения газов, попавших в трубку. Для получения более широкой цветовой гаммы стеклянную трубку можно покрыть флуоресцентным люминофором, который преобразует ультрафиолетовое излучение ртути или неона в видимый свет. Высокое напряжение достигается за счет использования повышающих трансформаторов.

Угроза поражения электрическим током возникает в основном тогда, когда скульптура подключена к трансформатору бомбардировки для удаления примесей из стеклянной трубки или к источнику электроэнергии для тестирования или демонстрации (рис. 1). Электрический ток, проходящий через стеклянную трубку, также вызывает излучение ультрафиолетового света, который, в свою очередь, взаимодействует со стеклом, покрытым люминофором, образуя цвета. Некоторое количество ближнего ультрафиолетового излучения (UVA) может проходить через стекло и представлять опасность для глаз окружающих; поэтому следует носить очки, блокирующие УФ-А.

Рисунок 1. Изготовление неоновой скульптуры, изображающее художника за защитным барьером.

Фред Чида

Некоторые люминофоры, покрывающие неоновую трубку, потенциально токсичны (например, соединения кадмия). Иногда к неону добавляют ртуть для придания ему особенно яркого синего цвета. Ртуть очень токсична при вдыхании и является летучей при комнатной температуре.

Ртуть следует добавлять в неоновую трубку с большой осторожностью и хранить в небьющихся герметичных контейнерах. Художник должен использовать поддоны для сбора пролитой жидкости, а также должны быть доступны комплекты для разлива ртути. Ртуть не следует собирать пылесосом, так как это может привести к рассеиванию ртутного тумана через выхлоп пылесоса.

Компьютерное Искусство

Компьютеры используются в искусстве для различных целей, включая рисование, отображение отсканированных фотографических изображений, создание графики для печати и телевидения (например, экранные титры), а также для различных анимационных и других специальных эффектов для кино и телевидения. Последнее представляет собой быстро расширяющееся использование компьютерного искусства. Это может привести к эргономическим проблемам, как правило, из-за повторяющихся задач и неудобного расположения компонентов. Преобладающими жалобами являются дискомфорт в запястьях, руках, плечах и шее, а также проблемы со зрением. Большинство жалоб носят незначительный характер, но возможны инвалидизирующие травмы, такие как хронический тендинит или синдром запястного канала.

Создание с помощью компьютеров часто связано с длительными манипуляциями с клавиатурой или мышью, проектированием или тонкой настройкой продукта. Важно, чтобы пользователи компьютеров периодически отрывались от экрана. Короткие частые перерывы более эффективны, чем длинные перерывы каждые пару часов.

Что касается правильного расположения компонентов и пользователя, ключевыми являются конструктивные решения для правильной осанки и зрительного комфорта. Компоненты компьютерного рабочего места должны легко приспосабливаться к разнообразным задачам и вовлеченным людям.

Напряжения для глаз можно избежать, периодически делая перерывы в работе, избегая бликов и отражений, а также размещая верхнюю часть монитора так, чтобы он находился на уровне глаз. Проблем со зрением также можно избежать, если монитор имеет частоту обновления 70 Гц, что снижает мерцание изображения.

Возможны многие виды радиационных эффектов. Ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное, радиочастотное и микроволновое излучение компьютерного оборудования обычно находится на уровне нормального фонового уровня или ниже его. Возможные последствия для здоровья низкочастотных волн от электрических цепей и электронных компонентов изучены недостаточно. Однако на сегодняшний день нет убедительных доказательств, указывающих на риск для здоровья от воздействия электромагнитных полей, связанных с компьютерными мониторами. Компьютерные мониторы не излучают рентгеновские лучи опасного уровня.

Назад