36. Повећан барометарски притисак
Уредник поглавља: ТЈР Францис
Преглед садржаја
Рад под повећаним барометријским притиском
Ериц Киндвалл
Деес Ф. Горман
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Упутство за раднике на компримованом ваздуху
2. Декомпресијска болест: Ревидирана класификација
37. Смањен барометарски притисак
Уредник поглавља: Валтер Думмер
Аклиматизација вентилације на велику надморску висину
Јохн Т. Реевес и Јохн В. Веил
Физиолошки ефекти смањеног барометарског притиска
Кеннетх И. Бергер и Виллиам Н. Ром
Здравствена разматрања за управљање радом на великим висинама
Џон Б. Вест
Превенција професионалних опасности на великим висинама
Валтер Думмер
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
38. Биолошке опасности
Уредник поглавља: Зухеир Ибрахим Факхри
Биохазарди на радном месту
Зухеир И. Факхри
Акуатиц Анималс
Д. Заннини
Земаљске отровне животиње
ЈА Риоук и Б. Јуминер
Клиничке карактеристике уједа змије
Давид А. Варрелл
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Професионалне средине са биолошким агенсима
2. Вируси, бактерије, гљиве и биљке на радном месту
3. Животиње као извор професионалних опасности
39. Катастрофе, природне и технолошке
Уредник поглавља: Пјер Алберто Бертаци
Катастрофе и велике несреће
Пјер Алберто Бертаци
Конвенција МОР-а о спречавању великих индустријских несрећа, 1993. (бр. 174)
Припремљеност за катастрофу
Петер Ј. Бактер
Активности након катастрофе
Бенедето Террацини и Урсула Ацкерманн-Лиебрицх
Проблеми у вези са временом
Јеан Френцх
Лавине: опасности и заштитне мере
Густав Поинстингл
Превоз опасних материја: хемијских и радиоактивних
Доналд М. Цампбелл
Радиатион Аццидентс
Пјер Верже и Денис Винтер
Студија случаја: Шта значи доза?
Мере безбедности и здравља на раду у пољопривредним подручјима контаминираним радионуклидима: Чернобилско искуство
Јуриј Кундијев, Леонард Доброволски и ВИ Черњук
Студија случаја: Пожар у фабрици играчака Кадер
Кејси Кавано Грант
Утицаји катастрофа: лекције из медицинске перспективе
Јосе Луис Зебаллос
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Дефиниције типова катастрофа
2. 25-годишњи просечан број жртава по типу и природном покретачу за регион
3. Просечан број жртава у 25 година по типу и региону који није природан
4. 25-годишњи просечан број жртава према типу природног покретача (1969-1993)
5. Просечан број жртава у 25 година према врсти – неприродном покретачу (1969-1993)
6. Природни покретач од 1969. до 1993.: Догађаји преко 25 година
7. Неприродни покретач од 1969. до 1993.: Догађаји преко 25 година
8. Природни покретач: Број према глобалном региону и типу у 1994
9. Неприродни покретач: Број према глобалном региону и типу у 1994
КСНУМКС. Примери индустријских експлозија
КСНУМКС. Примери великих пожара
КСНУМКС. Примери великих токсичних испуштања
КСНУМКС. Улога управљања великим хазардним постројењима у контроли опасности
КСНУМКС. Методе рада за процену опасности
КСНУМКС. Критеријуми Директиве ЕЗ за постројења велике опасности
КСНУМКС. Приоритетне хемикалије које се користе у идентификацији великих опасних инсталација
КСНУМКС. Професионални ризици везани за временске услове
КСНУМКС. Типични радионуклиди, са њиховим радиоактивним полураспадом
КСНУМКС. Поређење различитих нуклеарних удеса
КСНУМКС. Контаминација у Украјини, Белорусији и Русији након Чернобила
КСНУМКС. Контаминација стронцијумом-90 након несреће у Хиштиму (Урал 1957)
КСНУМКС. Радиоактивни извори који су укључивали ширу јавност
КСНУМКС. Главне незгоде са индустријским озрачивачима
КСНУМКС. Оак Ридге (САД) регистар радијационих незгода (у целом свету, 1944-88)
КСНУМКС. Образац професионалне изложености јонизујућем зрачењу широм света
КСНУМКС. Детерминистички ефекти: прагови за одабране органе
КСНУМКС. Пацијенти са синдромом акутног зрачења (АИС) након Чернобила
КСНУМКС. Епидемиолошке студије рака високе дозе спољашњег зрачења
КСНУМКС. Рак штитне жлезде код деце у Белорусији, Украјини и Русији, 1981-94
КСНУМКС. Међународне размере нуклеарних инцидената
КСНУМКС. Генеричке заштитне мере за општу популацију
КСНУМКС. Критеријуми за зоне контаминације
КСНУМКС. Велике катастрофе у Латинској Америци и на Карибима, 1970-93
КСНУМКС. Губици због шест елементарних непогода
КСНУМКС. Болнице и болнички кревети оштећени/уништени у 3 велике катастрофе
КСНУМКС. Жртве у 2 болнице срушиле су се у земљотресу у Мексику 1985. године
КСНУМКС. Болнички кревети изгубљени као резултат земљотреса у Чилеу у марту 1985. године
КСНУМКС. Фактори ризика за оштећење болничке инфраструктуре од земљотреса
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
Кликните да бисте се вратили на врх странице
40. Струја
Уредник поглавља: Доминикуе Фоллиот
Електрична енергија—физиолошки ефекти
Доминикуе Фоллиот
Статички електрицитет
Цлауде Менгуи
Превенција и стандарди
Ренцо Цомини
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Процене стопе струјног удара-1988
2. Основни односи у електростатици-Збирка једначина
3. Електронски афинитети одабраних полимера
4. Типичне доње границе запаљивости
5. Специфична накнада повезана са одабраним индустријским операцијама
6. Примери опреме осетљиве на електростатичка пражњења
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
41. Ватра
Уредник поглавља: Кејси Ц. Грант
Основни појмови
Доугал Дрисдале
Извори опасности од пожара
Тамас Банки
Мере заштите од пожара
Петер Ф. Јохнсон
Мере пасивне заштите од пожара
Ингве Андерберг
Активне мере заштите од пожара
Гари Таилор
Организовање заштите од пожара
С. Дхери
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Доња и горња граница запаљивости у ваздуху
2. Тачке паљења и жаришта течних и чврстих горива
3. Извори паљења
4. Поређење концентрација различитих гасова потребних за инертирање
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
42. Топлота и хладноћа
Уредник поглавља: Жан-Жак Вогт
Физиолошки одговори на топлотну средину
В. Ларри Кеннеи
Ефекти топлотног стреса и рада на врућини
Бодил Ниелсен
Поремећаји топлоте
Токуо Огава
Превенција топлотног стреса
Сарах А. Нуннелеи
Физичка основа рада у топлоти
Јацкуес Малцхаире
Процена топлотног стреса и индекса топлотног стреса
Кеннетх Ц. Парсонс
Студија случаја: Индекси топлоте: формуле и дефиниције
Размена топлоте кроз одећу
Воутер А. Лотенс
Хладно окружење и рад на хладном
Ингвар Холмер, Пер-Ола Гранберг и Горан Далстром
Превенција хладног стреса у екстремним спољашњим условима
Јацкуес Биттел и Густаве Савоуреи
Индекси и стандарди хладноће
Ингвар Холмер
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Концентрација електролита у крвној плазми и зноју
2. Индекс топлотног стреса и дозвољено време излагања: прорачуни
3. Тумачење вредности индекса топлотног стреса
4. Референтне вредности за критеријуме термичког напрезања и деформације
5. Модел који користи пулс за процену топлотног стреса
6. Референтне вредности ВБГТ
7. Радне праксе за вруће средине
8. Израчунавање СВрек индекса и метода процене: једначине
9. Опис термина који се користе у ИСО 7933 (1989б)
КСНУМКС. ВБГТ вредности за четири радне фазе
КСНУМКС. Основни подаци за аналитичку процену применом ИСО 7933
КСНУМКС. Аналитичка процена применом ИСО 7933
КСНУМКС. Температуре ваздуха различитих хладних радних средина
КСНУМКС. Трајање некомпензованог хладног стреса и повезаних реакција
КСНУМКС. Индикација очекиваних ефеката благе и тешке изложености хладноћи
КСНУМКС. Температура телесног ткива и физичке перформансе људи
КСНУМКС. Људски одговори на хлађење: Индикативне реакције на хипотермију
КСНУМКС. Здравствене препоруке за особље изложено хладном стресу
КСНУМКС. Програми за кондиционирање радника изложених хладноћи
КСНУМКС. Превенција и ублажавање стреса од хладноће: стратегије
КСНУМКС. Стратегије и мере везане за специфичне факторе и опрему
КСНУМКС. Општи механизми адаптације на хладноћу
КСНУМКС. Број дана када је температура воде испод 15 ºЦ
КСНУМКС. Температуре ваздуха различитих хладних радних средина
КСНУМКС. Шематска класификација хладног рада
КСНУМКС. Класификација нивоа метаболичке брзине
КСНУМКС. Примери основних изолационих вредности одеће
КСНУМКС. Класификација топлотне отпорности на хлађење ручне одеће
КСНУМКС. Класификација контактне топлотне отпорности ручне одеће
КСНУМКС. Индекс хладноће ветра, температура и време смрзавања изложеног меса
КСНУМКС. Снага хлађења ветра на изложеном телу
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
43. Радно време
Уредник поглавља: Петер Кнаутх
Сати рада
Петер Кнаутх
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Временски интервали од почетка сменског рада до три болести
2. Рад у сменама и учесталост кардиоваскуларних поремећаја
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
44. Квалитет ваздуха у затвореном простору
Уредник поглавља: Ксавије Гвардино Сола
Квалитет ваздуха у затвореном простору: Увод
Ксавије Гвардино Сола
Природа и извори хемијских загађивача у затвореном простору
Деррицк Црумп
Радон
Марија Хосе Беренгер
Дувански дим
Диетрицх Хоффманн и Ернст Л. Виндер
Прописи о пушењу
Ксавије Гвардино Сола
Мерење и процена хемијских загађивача
М. Грациа Роселл Фаррас
Биолошка контаминација
Бриан Фланниган
Прописи, препоруке, смернице и стандарди
Марија Хосе Беренгер
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Класификација органских загађивача у затвореном простору
2. Емисија формалдехида из разних материјала
3. Ттл. испарљиви органски спојеви, зидне/подне облоге
4. Производи за потрошаче и други извори испарљивих органских састојака
5. Главни типови и концентрације у урбаном Уједињеном Краљевству
6. Теренска мерења азотних оксида и угљен моноксида
7. Токсични и туморогени агенси у споредном диму цигарета
8. Токсични и туморогени агенси из дуванског дима
9. Котинин у урину код непушача
КСНУМКС. Методологија узимања узорака
КСНУМКС. Методе детекције гасова у ваздуху у затвореном простору
КСНУМКС. Методе које се користе за анализу хемијских загађивача
КСНУМКС. Доње границе детекције за неке гасове
КСНУМКС. Врсте гљивица које могу изазвати ринитис и/или астму
КСНУМКС. Микроорганизми и екстринзични алергијски алвеолитис
КСНУМКС. Микроорганизми у неиндустријском унутрашњем ваздуху и прашини
КСНУМКС. Стандарди квалитета ваздуха утврђени од стране УС ЕПА
КСНУМКС. Смернице СЗО за сметње без рака и мириса
КСНУМКС. Вредности смерница СЗО засноване на сензорним ефектима или сметњи
КСНУМКС. Референтне вредности за радон три организације
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
45. Контрола животне средине у затвореном простору
Уредник поглавља: Хуан Гуасцх Фаррас
Контрола унутрашњег окружења: Општи принципи
А. Хернандез Цаллеја
Ваздух у затвореном простору: методе контроле и чишћења
Е. Адан Лиебана и А. Хернандез Цаллеја
Циљеви и принципи опште и разблажене вентилације
Емилио Цастејон
Критеријуми за вентилацију за неиндустријске зграде
А. Хернандез Цаллеја
Системи грејања и климатизације
Ф. Рамос Перез и Ј. Гуасцх Фаррас
Ваздух у затвореном простору: јонизација
Е. Адан Лиебана и Ј. Гуасцх Фаррас
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Најчешћи загађивачи у затвореном простору и њихови извори
2. Основни захтеви-систем вентилације за разблаживање
3. Контролне мере и њихови ефекти
4. Прилагођавања радног окружења и ефеката
5. Ефикасност филтера (АСХРАЕ стандард 52-76)
6. Реагенси који се користе као апсорбенти за загађиваче
7. Нивои квалитета ваздуха у затвореном простору
8. Контаминација због станара зграде
9. Степен заузетости различитих зграда
КСНУМКС. Контаминација због зграде
КСНУМКС. Нивои квалитета спољашњег ваздуха
КСНУМКС. Предложене норме за факторе животне средине
КСНУМКС. Температуре топлотне удобности (на основу Фангера)
КСНУМКС. Карактеристике јона
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
КСНУМКС. Расвета
Уредник поглавља: Хуан Гуасцх Фаррас
Врсте лампи и осветљења
Рицхард Форстер
Услови потребни за визуелно
Фернандо Рамос Перез и Ана Ернандез Каљеха
Општи услови осветљења
Н. Алан Смитх
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Побољшани излаз и снага неких 1,500 мм флуоресцентних сијалица
2. Типична ефикасност лампе
3. Међународни систем кодирања лампи (ИЛЦОС) за неке типове лампи
4. Уобичајене боје и облици сијалица са жарном нити и ИЛЦОС кодови
5. Врсте натријумових лампи високог притиска
6. Контрасти боја
7. Фактори рефлексије различитих боја и материјала
8. Препоручени нивои одржаване осветљености за локације/задатке
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
КСНУМКС. бука
Уредник поглавља: Алице Х. Сутер
Природа и ефекти буке
Алице Х. Сутер
Мерење буке и процена експозиције
Едуард И. Денисов и Герман А. Суворов
Инжењерска контрола буке
Деннис П. Дрисцолл
Програми за очување слуха
Ларри Х. Роистер и Јулиа Досвелл Роистер
Стандарди и прописи
Алице Х. Сутер
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Границе дозвољене изложености (ПЕЛ) за изложеност буци, по нацији
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
48. Зрачење: јонизујуће
Уредник поглавља: Роберт Н. Цхерри, Јр.
увод
Роберт Н. Цхерри, Јр.
Биологија зрачења и биолошки ефекти
Артхур Ц. Уптон
Извори јонизујућег зрачења
Роберт Н. Цхерри, Јр.
Дизајн радног места за безбедност од зрачења
Гордон М. Лодде
Безбедност од зрачења
Роберт Н. Цхерри, Јр.
Планирање радијационих акцидената и управљање њима
Сидни В. Портер, мл.
49. Зрачење, нејонизујуће
Уредник поглавља: Бенгт Кнаве
Електрична и магнетна поља и здравствени резултати
Бенгт Кнаве
Електромагнетски спектар: основне физичке карактеристике
Кјелл Ханссон Милд
Ултра - љубичасто зрачење
Давид Х. Слинеи
Инфрацрвено зрачење
Р. Маттхес
Светлост и инфрацрвено зрачење
Давид Х. Слинеи
Ласери
Давид Х. Слинеи
Радиофреквентна поља и микроталаси
Кјелл Ханссон Милд
ВЛФ и ЕЛФ електрична и магнетна поља
Мицхаел Х. Репацхоли
Статичка електрична и магнетна поља
Мартино Грандолфо
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Извори и експозиције за ИР
2. Функција топлотне опасности мрежњаче
3. Границе експозиције за типичне ласере
4. Примене опреме која користи опсег >0 до 30 кХз
5. Професионални извори изложености магнетним пољима
6. Дејство струја које пролазе кроз људско тело
7. Биолошки ефекти различитих опсега густине струје
8. Границе професионалне изложености-електрична/магнетна поља
9. Студије на животињама изложеним статичким електричним пољима
КСНУМКС. Главне технологије и велика статичка магнетна поља
КСНУМКС. ИЦНИРП препоруке за статичка магнетна поља
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
50. Вибрација
Уредник поглавља: Мицхаел Ј. Гриффин
вибрација
Мицхаел Ј. Гриффин
Вибрације целог тела
Хелмут Сеидел и Мицхаел Ј. Гриффин
Вибрације које се преносе руком
Масимо Бовензи
Мучнина у току вожње
Алан Ј. Бенсон
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Активности са штетним ефектима вибрација целог тела
2. Превентивне мере за вибрације целог тела
3. Излагање вибрацијама које се преносе рукама
4. Фазе, Стокхолмска радионица, синдром вибрације шака-рука
5. Рејноов феномен и синдром вибрације шака-рука
6. Граничне вредности за вибрације које се преносе руком
7. Директива Савета Европске уније: Вибрације које се преносе руком (1994)
8. Магнитуде вибрација за бланширање прстију
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
51. Насиље
Уредник поглавља: Леон Ј. Варсхав
Насиље на радном месту
Леон Ј. Варсхав
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Највеће стопе професионалних убистава, радна места у САД, 1980-1989
2. Највеће стопе професионалних убистава у САД занимањима, 1980-1989
3. Фактори ризика за убиства на радном месту
4. Водичи за програме за спречавање насиља на радном месту
52. Јединице визуелног приказа
Уредник поглавља: Диане Бертхелетте
преглед
Диане Бертхелетте
Карактеристике радних станица за визуелни приказ
Ахмет Цакир
Очни и визуелни проблеми
Пауле Реи и Јеан-Јацкуес Меиер
Репродуктивне опасности – експериментални подаци
Улф Бергквист
Репродуктивни ефекти – људски докази
Клер Инфант-Ривар
Студија случаја: Резиме студија репродуктивних исхода
Мишићно-коштане поремећаје
Габриеле Баммер
Проблеми са кожом
Матс Берг и Стуре Лиден
Психосоцијални аспекти рада ВДУ
Мицхаел Ј. Смитх и Пасцале Царраион
Ергономски аспекти интеракције човека и рачунара
Јеан-Марц Роберт
Стандарди ергономије
Том ФМ Стјуарт
Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.
1. Дистрибуција рачунара у разним регионима
2. Учесталост и значај елемената опреме
3. Преваленција очних симптома
4. Тератолошке студије са пацовима или мишевима
5. Тератолошке студије са пацовима или мишевима
6. Употреба ВДУ-а као фактор у неповољним исходима трудноће
7. Анализе за проучавање узрока мускулоскелетних проблема
8. Фактори за које се сматра да узрокују мишићно-скелетни проблем
Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.
Што се тиче грејања, потребе дате особе ће зависити од многих фактора. Могу се сврстати у две главне групе, оне које се односе на окружење и оне које се односе на људске факторе. Међу онима који се односе на околину могу се убројати географска ширина (географска ширина и надморска висина), клима, врста изложености простора у коме се особа налази, или баријере које штите простор од спољашње средине, итд. Међу људским факторима су потрошња енергије радника, темпо рада или количина напора потребног за посао, одећа или одећа која се користи против хладноће и личних преференција или укуса.
Потреба за грејањем је сезонска у многим регионима, али то не значи да је грејање неопходно током хладне сезоне. Хладни услови животне средине утичу на здравље, менталну и физичку ефикасност, прецизност и повремено могу повећати ризик од несрећа. Циљ система грејања је одржавање пријатних топлотних услова који ће спречити или минимизирати штетне последице по здравље.
Физиолошке карактеристике људског тела омогућавају му да издржи велике варијације у термичким условима. Људска бића одржавају своју топлотну равнотежу кроз хипоталамус, помоћу термалних рецептора у кожи; телесна температура се одржава између 36 и 38°Ц као што је приказано на слици 1.
Слика 1. Терморегулациони механизми код људи
Системи грејања морају да имају веома прецизне механизме управљања, посебно у случајевима када радници обављају своје задатке у седећем или фиксном положају који не стимулише циркулацију крви у екстремитетима. Тамо где обављени рад дозвољава одређену мобилност, контрола система може бити нешто мање прецизна. Коначно, када се рад одвија у ненормално неповољним условима, као у расхладним коморама или у веома хладним климатским условима, могу се предузети мере подршке за заштиту посебних ткива, за регулисање времена проведеног у тим условима или за снабдевање топлотом преко електричних система који су уграђени. у одећу радника.
Дефиниција и опис термичког окружења
Захтев који се може захтевати од било ког правилно функционисања система грејања или климатизације је да он треба да омогући контролу варијабли које дефинишу топлотну средину, у одређеним границама, за свако годишње доба. Ове варијабле су
Показало се да постоји веома једноставан однос између температуре ваздуха и зидних површина датог простора и температура које пружају исти перципирани топлотни осећај у другој просторији. Овај однос се може изразити као
где
Tјести = еквивалентна температура ваздуха за дати топлотни осећај
TДБТ = температура ваздуха мерена сувим термометром
Tаст = измерена средња температура површине зидова.
На пример, ако су у датом простору ваздух и зидови на 20°Ц, еквивалентна температура ће бити 20°Ц, а уочени осећај топлоте ће бити исти као у просторији у којој је просечна температура зидова 15°Ц, а температура ваздуха 25°Ц, јер би та просторија имала исту еквивалентну температуру. Са становишта температуре, перципирани осећај топлотне удобности би био исти.
Особине влажног ваздуха
Приликом реализације плана климатизације, три ствари које се морају узети у обзир су термодинамичко стање ваздуха у датом простору, спољашњег ваздуха и ваздуха који ће бити доведен у просторију. Избор система способног да трансформише термодинамичка својства ваздуха који се доводи у просторију ће се тада заснивати на постојећим топлотним оптерећењима сваке компоненте. Стога морамо знати термодинамичка својства влажног ваздуха. Они су следећи:
TДБТ = очитавање температуре сувог термометра, мерено термометром изолованим од зрачене топлоте
Tдпт = очитавање температуре тачке росе. Ово је температура на којој незасићени суви ваздух достиже тачку засићења
W = однос влажности који се креће од нуле за сув ваздух до Вs за засићени ваздух. Изражава се као кг водене паре у кг сувог ваздуха
RH = релативна влажност
t* = термодинамичка температура са влажном сијалицом
v = специфична запремина ваздуха и водене паре (изражена у јединицама м3/кг). То је инверзно од густине
H = енталпија, кцал/кг сувог ваздуха и припадајуће водене паре.
Од наведених варијабли, само три су директно мерљиве. То су очитавање температуре сувог термометра, очитавање температуре тачке росе и релативне влажности. Постоји четврта варијабла која је експериментално мерљива, дефинисана као температура влажног термометра. Температура влажног термометра се мери термометром чија је сијалица навлажена и који се помера, обично уз помоћ ремена, кроз незасићени влажни ваздух умереном брзином. Ова варијабла се незнатно разликује од термодинамичке температуре са сувом сијалицом (3 процента), тако да се обе могу користити за прорачуне без превелике грешке.
Психрометријски дијаграм
Својства дефинисана у претходном одељку су функционално повезана и могу се приказати у графичком облику. Овај графички приказ назива се психрометријски дијаграм. То је поједностављени графикон изведен из табела Америчког друштва инжењера за грејање, хлађење и климатизацију (АСХРАЕ). Енталпија и степен влажности приказани су на координатама дијаграма; повучене линије показују суву и влажну температуру, релативну влажност и специфичну запремину. Са психрометријским дијаграмом, познавање било које две од горе поменутих променљивих омогућава вам да изведете сва својства влажног ваздуха.
Услови за топлотни комфор
Топлотни комфор се дефинише као стање духа које изражава задовољство термалним окружењем. На то утичу физички и физиолошки фактори.
Тешко је прописати опште услове који треба да буду испуњени за топлотни комфор јер се услови разликују у различитим радним ситуацијама; чак би се за исто радно место могли захтевати различити услови када га заузимају различити људи. Техничка норма за термичке услове потребне за удобност не може се применити на све земље због различитих климатских услова и њихових различитих обичаја одевања.
Истраживања су спроведена са радницима који раде лакши ручни рад, успостављајући низ критеријума за температуру, брзину и влажност који су приказани у табели 1 (Бедфорд и Цхренко 1974).
Табела 1. Предложене норме за факторе животне средине
Фактор животне средине |
Предложена норма |
Температура ваздуха |
КСНУМКС ° Ц |
Просечна температура зрачења |
≥ 21 °Ц |
Релативна влажност |
КСНУМКС-КСНУМКС% |
Брзина струјања ваздуха |
0.05–0.1 метар/секунди |
Градијент температуре (од главе до стопала) |
≤ 2.5 ° Ц |
Наведени фактори су међусобно повезани, захтевају нижу температуру ваздуха у случајевима када постоји велико топлотно зрачење и захтевају вишу температуру ваздуха када је и брзина струјања ваздуха већа.
Генерално, исправке које треба извршити су следеће:
Температуру ваздуха треба повећати:
Температуру ваздуха треба смањити:
За добар осећај топлотног комфора најпожељнија је ситуација у којој је температура околине нешто виша од температуре ваздуха и где је ток топлотне енергије зрачењем исти у свим правцима и није претерано изнад главе. Повећање температуре по висини треба свести на минимум, одржавајући стопала топлим без стварања превеликог топлотног оптерећења изнад главе. Важан фактор који утиче на осећај топлотне удобности је брзина струјања ваздуха. Постоје дијаграми који дају препоручене брзине ваздуха у зависности од активности која се обавља и врсте одеће која се користи (слика 2).
Слика 2. Комфорне зоне на основу очитавања укупних температура и брзина ваздушних струја
У неким земљама постоје норме за минималне температуре животне средине, али оптималне вредности још нису утврђене. Типично, максимална вредност температуре ваздуха је 20°Ц. Са недавним техничким побољшањима, сложеност мерења топлотног комфора је повећана. Појавили су се многи индекси, укључујући индекс ефективне температуре (ЕТ) и индекс ефективне температуре, исправљене (ЦЕТ); индекс калоријског преоптерећења; индекс топлотног стреса (ХСИ); температура кугле по влажном термометру (ВБГТ); и Фангеров индекс средњих вредности (ИМВ), између осталих. Индекс ВБГТ нам омогућава да одредимо интервале одмора који су потребни у зависности од интензитета обављеног посла како бисмо спречили топлотни стрес у радним условима. О томе се детаљније говори у поглављу Топлота и хладноћа.
Зона топлотне удобности у психрометријском дијаграму
Опсег на психрометријском дијаграму који одговара условима под којима одрасла особа доживљава топлотну удобност пажљиво је проучаван и дефинисан у АСХРАЕ норми на основу ефективне температуре, дефинисане као температура мерена термометром са сувим термометром у униформној просторији са 50 проценат релативне влажности, где би људи имали исту размену топлоте енергијом зрачења, конвекцијом и испаравањем као што би имали са нивоом влажности у датој локалној средини. Скала ефективне температуре је дефинисана од стране АСХРАЕ за ниво одеће од 0.6 цло—цло је јединица изолације; 1 цло одговара изолацији коју обезбеђује нормалан сет одеће—који претпоставља ниво топлотне изолације од 0.155 К м2W-КСНУМКС, где је К размена топлоте проводношћу мерена у ватима по квадратном метру (В м-КСНУМКС) за кретање ваздуха од 0.2 мс-КСНУМКС (у мировању), за излагање од једног сата при одабраној седентарној активности од 1 мет (јединица метаболичке брзине=50 Кцал/м2х). Ова зона комфора је приказана на слици 2 и може се користити за термичка окружења у којима је измерена температура од зрачеће топлоте приближно иста као температура мерена термометром са сувим термометром и где је брзина струјања ваздуха испод 0.2 мс-КСНУМКС за људе обучене у лагану одећу и који обављају седеће активности.
Формула удобности: метода Фангер
Метода коју је развио ПО Фангер заснива се на формули која повезује варијабле температуре околине, просечне температуре зрачења, релативне брзине струјања ваздуха, притиска водене паре у амбијенталном ваздуху, нивоа активности и топлотне отпорности одеће која се носи. Пример изведен из формуле удобности приказан је у табели 2, која се може користити у практичним применама за постизање угодне температуре у зависности од одеће која се носи, брзине метаболизма извршене активности и брзине протока ваздуха.
Табела 2. Температуре топлотног комфора (°Ц), при 50% релативне влажности (на основу формуле ПО Фангера)
Метаболизам (вати) |
105 |
|||
Температура зрачења |
цло |
КСНУМКС ° Ц |
КСНУМКС ° Ц |
КСНУМКС ° Ц |
одећа (одећа) |
|
|
|
|
0.5 |
30.5 |
29.0 |
27.0 |
|
1.5 |
30.6 |
29.5 |
28.3 |
|
одећа (одећа) |
|
|
|
|
0.5 |
26.7 |
24.3 |
22.7 |
|
1.5 |
27.0 |
25.7 |
24.5 |
|
Метаболизам (вати) |
157 |
|||
Температура зрачења |
цло |
КСНУМКС ° Ц |
КСНУМКС ° Ц |
КСНУМКС ° Ц |
одећа (одећа) |
|
|
|
|
0.5 |
23.0 |
20.7 |
18.3 |
|
1.5 |
23.5 |
23.3 |
22.0 |
|
одећа (одећа) |
|
|
|
|
0.5 |
16.0 |
14.0 |
11.5 |
|
1.5 |
18.3 |
17.0 |
15.7 |
|
Метаболизам (вати) |
210 |
|||
Температура зрачења |
цло |
КСНУМКС ° Ц |
КСНУМКС ° Ц |
КСНУМКС ° Ц |
одећа (одећа) |
|
|
|
|
0.5 |
15.0 |
13.0 |
7.4 |
|
1.5 |
18.3 |
17.0 |
16.0 |
|
одећа (одећа) |
|
|
|
|
0.5 |
-КСНУМКС |
-КСНУМКС |
/ |
|
1.5 |
-КСНУМКС |
2.0 |
1.0 |
Системи грејања
Дизајн било ког система грејања треба да буде директно повезан са послом који се изводи и карактеристикама зграде у којој ће бити уграђен. У случају индустријских зграда, тешко је пронаћи пројекте у којима се разматрају потребе радника за грејањем, често зато што процеси и радне станице тек треба да буду дефинисани. Обично се системи пројектују са веома слободним дометом, узимајући у обзир само топлотна оптерећења која ће постојати у згради и количину топлоте која треба да се испоручи да би се одржала дата температура унутар зграде, без обзира на дистрибуцију топлоте, ситуацију радних станица и други слично мање општи фактори. То доводи до недостатака у пројектовању појединих објеката који се претварају у недостатке као што су хладне тачке, промаја, недовољан број грејних елемената и други проблеми.
Да бисте добили добар систем грејања у планирању зграде, треба обратити пажњу на следеће:
Када се грејање обезбеђује горионицима без издувних димњака, посебну пажњу треба обратити на удисање продуката сагоревања. Обично, када су запаљиви материјали лож уље, гас или кокс, они производе сумпор-диоксид, азотне оксиде, угљен-моноксид и друге производе сагоревања. Постоје границе излагања људи овим једињењима и треба их контролисати, посебно у затвореним просторима где концентрација ових гасова може брзо да порасте, а ефикасност реакције сагоревања може да се смањи.
Планирање система грејања увек подразумева балансирање различитих разматрања, као што су ниска почетна цена, флексибилност услуге, енергетска ефикасност и применљивост. Због тога би коришћење електричне енергије у време ван вршних сати када би могла бити јефтинија, на пример, могло да учини електричне грејаче исплативим. Употреба хемијских система за складиштење топлоте који се затим могу ставити у употребу током вршне потражње (користећи натријум сулфид, на пример) је друга опција. Такође је могуће проучити постављање неколико различитих система заједно, чинећи да раде на такав начин да се трошкови могу оптимизовати.
Посебно је интересантна уградња грејача који могу да користе гас или лож уље. Директна употреба електричне енергије значи потрошњу првокласне енергије која се у многим случајевима може показати скупом, али може омогућити потребну флексибилност под одређеним околностима. Топлотне пумпе и други системи когенерације који користе преосталу топлоту могу приуштити решења која могу бити веома повољна са финансијске тачке гледишта. Проблем са овим системима је њихова висока почетна цена.
Данас је тенденција система грејања и климатизације да имају за циљ оптимално функционисање и уштеду енергије. Нови системи стога укључују сензоре и контроле распоређене по просторима који се загревају, обезбеђујући снабдевање топлотом само у временима неопходним за постизање топлотног комфора. Ови системи могу уштедети до 30% трошкова енергије за грејање. Слика 3 приказује неке од доступних система грејања, указујући на њихове позитивне карактеристике и њихове недостатке.
Слика 3. Карактеристике најчешћих система грејања који се користе на градилиштима
Системи климатизације
Искуство показује да индустријска окружења која су близу зоне комфора током летњих месеци повећавају продуктивност, имају тенденцију да региструју мање незгода, имају мањи број изостанака и, уопште, доприносе побољшању међуљудских односа. У случају малопродајних објеката, болница и зграда са великим површинама, климатизација обично треба да буде усмерена како би била у стању да обезбеди топлотни комфор када то спољни услови захтевају.
У одређеним индустријским срединама где су спољни услови веома тешки, циљ система грејања је више усмерен на обезбеђивање довољно топлоте да спречи могуће штетне последице по здравље него на обезбеђивање довољно топлоте за удобно термално окружење. Фактори које треба пажљиво пратити су одржавање и правилна употреба опреме за климатизацију, посебно када је опремљена овлаживачима, јер они могу постати извор микробне контаминације са ризицима које ови загађивачи могу представљати по здравље људи.
Данас системи за вентилацију и контролу климе имају тенденцију да покрију, заједнички и често користећи исту инсталацију, потребе за грејањем, хлађењем и климатизацијом ваздуха у згради. За расхладне системе се може користити више класификација.
У зависности од конфигурације система, могу се класификовати на следећи начин:
У зависности од покривености коју пружају, могу се класификовати на следећи начин:
Проблеми који најчешће муче ове типове система су прекомерно грејање или хлађење ако систем није прилагођен да реагује на варијације у топлотном оптерећењу или недостатак вентилације ако систем не уводи минималну количину спољашњег ваздуха да би обновио циркулисање. унутрашњи ваздух. Ово ствара устајале унутрашње средине у којима се погоршава квалитет ваздуха.
Основни елементи свих система климатизације су (погледајте и слику 4):
Слика 4. Поједностављена шема система климатизације
Јонизација је једна од техника која се користи за уклањање честица из ваздуха. Јони делују као кондензациона језгра за мале честице које, како се држе заједно, расту и таложе се.
Концентрација јона у затвореним затвореним просторима је, по општем правилу, и ако нема додатних извора јона, инфериорна у односу на отворене просторе. Отуда и уверење да повећање концентрације негативних јона у ваздуху у затвореном простору побољшава квалитет ваздуха.
Неке студије засноване на епидемиолошким подацима и планираним експерименталним истраживањима тврде да повећање концентрације негативних јона у радним срединама доводи до побољшања ефикасности радника и побољшава расположење запослених, док позитивни јони имају негативан утицај. Међутим, паралелне студије показују да су постојећи подаци о ефектима негативне јонизације на продуктивност радника недоследни и контрадикторни. Стога се чини да још увек није могуће недвосмислено тврдити да је стварање негативних јона заиста корисно.
Природна јонизација
Појединачни молекули гаса у атмосфери могу негативно јонизовати добијањем или позитивно губљењем електрона. Да би се то догодило, дати молекул прво мора да добије довољно енергије - која се обично назива енергија јонизације тог одређеног молекула. У природи се јављају многи извори енергије, како космичког тако и земаљског порекла, који су у стању да произведу овај феномен: позадинско зрачење у атмосфери; електромагнетни соларни таласи (посебно ултраљубичасти), космички зраци, атомизација течности као што је прскање изазвано водопадима, кретање великих маса ваздуха по површини земље, електрични феномени као што су муње и олује, процес сагоревања и радиоактивне супстанце .
Електричне конфигурације јона који се формирају на овај начин, иако још нису у потпуности познате, изгледа да укључују јоне карбонације и Х+, Х3O+, ИЛИ+, Н+, ОХ-, Х2O- и О2-. Ови јонизовани молекули могу да се агрегирају адсорпцијом на суспендованим честицама (магла, силицијум диоксид и други загађивачи). Јони су класификовани према њиховој величини и њиховој покретљивости. Ово последње се дефинише као брзина у електричном пољу изражена као јединица као што су центиметри у секунди по напону по центиметру (цм/с/В/цм), или, компактније,
Атмосферски јони имају тенденцију да нестану рекомбинацијом. Њихово време полураспада зависи од њихове величине и обрнуто је пропорционално њиховој покретљивости. Негативни јони су статистички мањи и њихово време полураспада је неколико минута, док су позитивни јони већи и њихово време полураспада је око пола сата. Тхе просторни набој је количник концентрације позитивних јона и концентрације негативних јона. Вредност ове релације је већа од један и зависи од фактора као што су клима, локација и годишње доба. У стамбеним просторима овај коефицијент може имати вредности ниже од један. Карактеристике су дате у табели 1.
Табела 1. Карактеристике јона датих покретљивости и пречника
Мобилност (цм2/Вс) |
Пречник (мм) |
karakteristike |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Мала, висока мобилност, кратак живот |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Средњи, спорији од малих јона |
КСНУМКС-КСНУМКС |
> КСНУМКС |
Спори јони, агрегати на честицама |
Вештачка јонизација
Људска активност модификује природну јонизацију ваздуха. Вештачка јонизација може бити изазвана индустријским и нуклеарним процесима и пожарима. Чврсте материје суспендоване у ваздуху погодују формирању Лангевинових јона (јона агрегираних на честицама). Електрични радијатори значајно повећавају концентрацију позитивних јона. Клима уређаји такође повећавају просторни набој ваздуха у затвореном простору.
Радна места имају машине које производе позитивне и негативне јоне истовремено, као у случају машина које су важни локални извори механичке енергије (пресе, машине за предење и ткање), електричне енергије (мотори, електронски штампачи, копир машине, високонапонски водови и инсталације). ), електромагнетне енергије (екрани катодних зрака, телевизора, компјутерских монитора) или радиоактивне енергије (терапија кобалтом-42). Ове врсте опреме стварају окружења са већом концентрацијом позитивних јона због дужег полуживота ових других у поређењу са негативним јонима.
Концентрације јона у животној средини
Концентрације јона варирају у зависности од животне средине и метеоролошких услова. У областима са малим загађењем, као што су шуме и планине, или на великим надморским висинама, концентрација малих јона расте; у областима близу радиоактивних извора, водопада или речних брзака концентрације могу достићи хиљаде малих јона по кубном центиметру. У близини мора и када су нивои влаге високи, с друге стране, постоји вишак великих јона. Генерално, просечна концентрација негативних и позитивних јона у чистом ваздуху је 500 и 600 јона по кубном центиметру респективно.
Неки ветрови могу да носе велике концентрације позитивних јона — Фохн у Швајцарској, Санта Ана у Сједињеним Државама, Сироццо у северној Африци, Цхиноок у Стеновитим планинама и Схарав на Блиском истоку.
На радним местима где нема значајних јонизујућих фактора често долази до акумулације великих јона. Ово посебно важи, на пример, на местима која су херметички затворена иу рудницима. Концентрација негативних јона значајно опада у затвореним просторима и у контаминираним подручјима или просторима који су прашњави. Много је разлога зашто се концентрација негативних јона смањује и у затвореним просторима који имају системе за климатизацију. Један од разлога је тај што негативни јони остају заробљени у ваздушним каналима и ваздушним филтерима или их привлаче површине које су позитивно наелектрисане. Екрани катодних зрака и компјутерски монитори, на пример, су позитивно наелектрисани, стварајући у њиховој непосредној близини микроклиму са недостатком негативних јона. Системи за филтрацију ваздуха дизајнирани за „чисте собе” који захтевају да се нивои контаминације честицама одржавају на веома ниском минимуму, такође елиминишу негативне јоне.
С друге стране, вишак влаге кондензује јоне, док њен недостатак ствара суву средину са великим количинама електростатичког наелектрисања. Ова електростатичка наелектрисања се акумулирају у пластичним и синтетичким влакнима, како у просторији тако и на људима.
Генератори јона
Генератори јонизују ваздух испоруком велике количине енергије. Ова енергија може доћи из извора алфа зрачења (као што је трицијум) или из извора електричне енергије применом високог напона на оштро зашиљену електроду. Радиоактивни извори су забрањени у већини земаља због секундарних проблема радиоактивности.
Електрични генератори су направљени од шиљасте електроде окружене круном; електрода се напаја негативним напоном од хиљаде волти, а круница је уземљена. Негативни јони се избацују док се позитивни јони привлаче у генератор. Количина генерисаних негативних јона расте пропорционално примењеном напону и броју електрода које садржи. Безбеднији су генератори који имају већи број електрода и користе мањи напон, јер када напон пређе 8,000 до 10,000 волти генератор ће производити не само јоне, већ и озон и неке азот-оксиде. Дисеминација јона се постиже електростатичким одбијањем.
Миграција јона зависиће од поравнања магнетног поља генерисаног између тачке емисије и објеката који је окружују. Концентрација јона који окружују генераторе није хомогена и значајно се смањује како се растојање од њих повећава. Вентилатори уграђени у ову опрему повећаће зону јонске дисперзије. Важно је запамтити да се активни елементи генератора морају периодично чистити како би се осигурало правилно функционисање.
Генератори такође могу бити засновани на распршивању воде, на термоелектричним ефектима или на ултраљубичастим зрацима. Постоји много различитих типова и величина генератора. Могу се инсталирати на плафонима и зидовима или се могу поставити било где ако су мали, преносиви тип.
Меасуринг Ионс
Уређаји за мерење јона се израђују тако што се две проводне плоче на размаку од 0.75 цм и применом променљивог напона. Сакупљени јони се мере пикоампереметром и региструје се интензитет струје. Променљиви напони омогућавају мерење концентрација јона различите покретљивости. Концентрација јона (N) се израчунава из интензитета генерисане електричне струје користећи следећу формулу:
где I је струја у амперима, V је брзина струјања ваздуха, q је наелектрисање једновалентног јона (1.6к10-КСНУМКС) у Кулонима и A је ефективна површина колекторских плоча. Претпоставља се да сви јони имају једно наелектрисање и да се сви задржавају у колектору. Треба имати на уму да овај метод има своја ограничења због позадинске струје и утицаја других фактора као што су влажност и поља статичког електрицитета.
Ефекти јона на тело
Мали негативни јони су ти који би требало да имају највећи биолошки ефекат због своје веће покретљивости. Високе концентрације негативних јона могу убити или блокирати раст микроскопских патогена, али нису описани штетни ефекти на људе.
Неке студије сугеришу да излагање високим концентрацијама негативних јона код неких људи производи биохемијске и физиолошке промене које делују опуштајуће, смањују напетост и главобољу, побољшавају будност и скраћују време реакције. Ови ефекти могу бити узроковани супресијом неуралног хормона серотонина (5-ХТ) и хистамина у срединама оптерећеним негативним јонима; ови фактори би могли да утичу на преосетљив сегмент популације. Међутим, друге студије доносе различите закључке о ефектима негативних јона на тело. Стога су предности негативне јонизације још увек отворене за дебату и потребно је даље проучавање пре него што се о томе одлучи.
Лампа је претварач енергије. Иако може да обавља секундарне функције, његова главна сврха је трансформација електричне енергије у видљиво електромагнетно зрачење. Постоји много начина за стварање светлости. Стандардна метода за стварање општег осветљења је претварање електричне енергије у светло.
Врсте светлости
Напухавање
Када се чврсте материје и течности загреју, емитују видљиво зрачење на температурама изнад 1,000 К; ово је познато као жарење.
Такво загревање је основа стварања светлости у лампама са жарном нити: електрична струја пролази кроз танку волфрамову жицу, чија температура расте на око 2,500 до 3,200 К, у зависности од врсте лампе и њене примене.
Постоји ограничење за ову методу, која је описана Планковим законом за перформансе радијатора црног тела, према којем се спектрална дистрибуција енергије која се зраче повећава са температуром. На око 3,600 К и више, долази до значајног повећања емисије видљивог зрачења, а таласна дужина максималне снаге се помера у видљиви опсег. Ова температура је близу тачке топљења волфрама, који се користи за филамент, тако да је практична температурна граница око 2,700 К, изнад које испаравање филамента постаје прекомерно. Један резултат ових спектралних померања је да се велики део емитованог зрачења не емитује као светлост већ као топлота у инфрацрвеном региону. Лампе са жарном нити тако могу бити ефикасни уређаји за грејање и користе се у лампама дизајнираним за сушење штампе, припрему хране и узгој животиња.
Електрично пражњење
Електрично пражњење је техника која се користи у савременим изворима светлости за трговину и индустрију због ефикасније производње светлости. Неки типови сијалица комбинују електрично пражњење са фотолуминисценцијом.
Електрична струја која пролази кроз гас побуђује атоме и молекуле да емитују зрачење спектра који је карактеристичан за присутне елементе. Обично се користе два метала, натријум и жива, јер њихове карактеристике дају корисна зрачења унутар видљивог спектра. Ниједан метал не емитује континуирани спектар, а сијалице са пражњењем имају селективне спектре. Њихов приказ боја никада неће бити идентичан континуираним спектрима. Лампе са пражњењем се често класификују као високог притиска или ниског притиска, иако су ови појмови само релативни, а натријумска лампа високог притиска ради на испод једне атмосфере.
Врсте луминесценције
Пхотолуминесценце настаје када зрачење апсорбује чврста супстанца, а затим се поново емитује на другој таласној дужини. Када је поново емитовано зрачење унутар видљивог спектра, процес се назива флуоресценција or фосфоресцентан.
Елецтролуминесценце настаје када се светлост генерише електричном струјом која пролази кроз одређене чврсте материје, као што су фосфорни материјали. Користи се за самосветлеће знакове и инструмент табле, али се није показао као практичан извор светлости за осветљење зграда или екстеријера.
Еволуција електричних лампи
Иако је технолошки напредак омогућио производњу различитих лампи, главни фактори који су утицали на њихов развој су спољне тржишне силе. На пример, производња сијалица са жарном нити у употреби почетком овог века била је могућа тек након доступности добрих вакуум пумпи и извлачења волфрамове жице. Међутим, велика производња и дистрибуција електричне енергије да би се задовољила потражња за електричном расветом је одредила раст тржишта. Електрично осветљење је нудило многе предности у односу на светло које генерише гас или уље, као што је стабилно светло које захтева ретко одржавање, као и повећана безбедност одсуства изложеног пламена и локалних нуспроизвода сагоревања.
У периоду опоравка после Другог светског рата акценат је био на продуктивности. Флуоресцентна цеваста лампа постала је доминантан извор светлости јер је омогућила осветљење фабрика и канцеларија без сенки и релативно без топлоте, омогућавајући максимално коришћење простора. Захтеви за светлосну снагу и снагу за типичну флуоресцентну цевасту лампу од 1,500 мм дати су у табели 1.
Табела 1. Побољшана излазна светлост и захтеви за снагом неких типичних флуоресцентних сијалица од 1,500 мм
Оцена (В) |
Пречник (мм) |
Пуњење гасом |
Излаз светлости (лумени) |
80 |
38 |
аргон |
4,800 |
65 |
38 |
аргон |
4,900 |
58 |
25 |
криптон |
5,100 |
50 |
25 |
аргон |
5,100 |
До 1970-их су цене нафте порасле и трошкови енергије постали су значајан део оперативних трошкова. Флуоресцентне лампе које производе исту количину светлости са мањом потрошњом електричне енергије биле су тражене на тржишту. Дизајн лампе је побољшан на неколико начина. Како се век ближи, расте свест о глобалним питањима животне средине. Боља употреба сировина у опадању, рециклажа или безбедно одлагање производа и стална забринутост око потрошње енергије (нарочито енергије произведене из фосилних горива) утичу на тренутне дизајне лампе.
Критеријуми учинка
Критеријуми учинка се разликују у зависности од апликације. Генерално, не постоји посебна хијерархија важности ових критеријума.
Излаз светлости: Луменска снага лампе ће одредити њену погодност у односу на скалу инсталације и количину потребног осветљења.
Изглед боја и приказ боја: Одвојене скале и нумеричке вредности примењују се на изглед боје и приказивање боја. Важно је запамтити да бројке дају само смернице, а неке су само приближне. Кад год је то могуће, процену подобности треба извршити са стварним лампама и бојама или материјалима који се односе на ситуацију.
Ламп лифе: Већина лампи ће захтевати замену неколико пута током животног века инсталације осветљења, а дизајнери би требало да минимизирају непријатности за станаре због необичних кварова и одржавања. Лампе се користе у широком спектру апликација. Очекивани просечан животни век је често компромис између цене и перформанси. На пример, лампа за дијапројектор ће имати животни век од неколико стотина сати јер је максимални излаз светлости важан за квалитет слике. Насупрот томе, неке лампе за осветљење коловоза могу се мењати сваке две године, а то представља око 8,000 сати горења.
Даље, на животни век лампе утичу радни услови, па стога не постоји једноставна цифра која би важила у свим условима. Такође, ефективни век трајања лампе може бити одређен различитим начинима квара. Физичком квару као што је пуцање нити или лампе може претходити смањење излазне светлости или промене у изгледу боје. На живот лампе утичу спољашњи услови околине као што су температура, вибрације, учесталост покретања, флуктуације напона напајања, оријентација и тако даље.
Треба напоменути да је просечан животни век за тип лампе време за 50% кварова из серије тестних лампи. Ова дефиниција живота вероватно неће бити применљива на многе комерцијалне или индустријске инсталације; стога је практични век трајања лампе обично мањи од објављених вредности, које треба користити само за поређење.
Ефикасност: Као опште правило, ефикасност дате врсте лампе се побољшава како се повећава називна снага, јер већина сијалица има фиксни губитак. Међутим, различите врсте лампи имају значајне варијације у ефикасности. Треба користити светиљке највеће ефикасности, под условом да су испуњени и критеријуми величине, боје и века трајања. Уштеда енергије не би требало да буде на штету визуелног комфора или перформанси путника. Неке типичне ефикасности су дате у табели 2.
Табела 2. Типичне ефикасности лампе
Ефикасност лампе |
|
100 В лампа са жарном нити |
14 лумена/ват |
58 В флуоресцентна цев |
89 лумена/ват |
400 В натријум високог притиска |
125 лумена/ват |
131 В натријум ниског притиска |
198 лумена/ват |
Главне врсте лампи
Током година, развијено је неколико система номенклатуре према националним и међународним стандардима и регистрима.
1993. године, Међународна електротехничка комисија (ИЕЦ) објавила је нови Међународни систем кодирања лампи (ИЛЦОС) намењен да замени постојеће националне и регионалне системе кодирања. Списак неких ИЛЦОС кратких кодова за различите лампе је дат у табели 3.
Табела 3. Међународни систем кодирања лампи (ИЛЦОС) систем кратког кодирања за неке типове сијалица
Тип (шифра) |
Уобичајене вредности (вати) |
Приказ боја |
Температура боје (К) |
Живот (сати) |
Компактне флуоресцентне сијалице (ФС) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
добар |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Живине лампе високог притиска (КЕ) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
фер |
КСНУМКС-КСНУМКС |
20,000 |
Натријумске лампе високог притиска (С-) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
од лошег ка добром |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Лампе са жарном нити (И) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
добар |
2,700 |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Индукционе лампе (КСФ) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
добар |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Натријумове лампе ниског притиска (ЛС) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
монохроматска жута боја |
1,800 |
16,000 |
Нисконапонске волфрам халогене сијалице (ХС) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
добар |
3,000 |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Метал халогенидне лампе (М-) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
добро до сјајног |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Цевасте флуоресцентне сијалице (ФД) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
поштено до добро |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Волфрамове халогене сијалице (ХС) |
КСНУМКС-КСНУМКС |
добар |
3,000 |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Лампе са жарном нити
Ове лампе користе волфрамову нит у инертном гасу или вакууму са стакленим омотачем. Инертни гас потискује испаравање волфрама и смањује поцрњење омотача. Постоји велики избор облика лампи, који су углавном декоративног изгледа. Конструкција типичне лампе за опште осветљење (ГЛС) дата је на слици 1.
Слика 1. Конструкција ГЛС лампе
Лампе са жарном нити су такође доступне са широким спектром боја и завршних обрада. ИЛЦОС кодови и неки типични облици укључују оне приказане у табели 4.
Табела 4. Уобичајене боје и облици сијалица са жарном нити, са њиховим ИЛЦОС кодовима
Боја/облик |
код |
јасно |
/C |
Смрзнуто |
/F |
бео |
/W |
црвен |
/R |
блуе |
/B |
зелен |
/G |
Жута |
/Y |
у облику крушке (ГЛС) |
IA |
Свећа |
IB |
Конично |
IC |
Глобуларна |
IG |
Гљива |
IM |
Лампе са жарном нити су и даље популарне за кућно осветљење због ниске цене и компактне величине. Међутим, за комерцијалну и индустријску расвету ниска ефикасност генерише веома високе оперативне трошкове, тако да су лампе на пражњење нормалан избор. Лампа од 100 В има типичну ефикасност од 14 лумена/ват у поређењу са 96 лумена/ват за флуоресцентну лампу од 36 В.
Лампе са жарном нити се лако затамњују смањењем напона напајања и још увек се користе тамо где је затамњење жељена контролна карактеристика.
Волфрамова нит је компактан извор светлости, лако се фокусира помоћу рефлектора или сочива. Лампе са жарном нити су корисне за осветљење дисплеја где је потребна контрола смера.
Волфрамове халогене сијалице
Оне су сличне лампама са жарном нити и производе светлост на исти начин од волфрамове нити. Међутим, сијалица садржи халоген гас (бром или јод) који је активан у контроли испаравања волфрама. Види слику 2.
Слика 2. Халогени циклус
Основа халогеног циклуса је минимална температура зида сијалице од 250 °Ц како би се осигурало да волфрам халогенид остане у гасовитом стању и да се не кондензује на зиду сијалице. Ова температура подразумева сијалице направљене од кварца уместо стакла. Са кварцом је могуће смањити величину сијалице.
Већина волфрамових халогених сијалица има побољшан век трајања у односу на еквиваленте са жарном нити, а нит је на вишој температури, стварајући више светлости и белију боју.
Волфрамове халогене сијалице су постале популарне тамо где су мала величина и високе перформансе главни захтев. Типични примери су сценско осветљење, укључујући филм и ТВ, где су контрола смера и затамњење уобичајени захтеви.
Нисконапонске волфрамове халогене сијалице
Они су првобитно били дизајнирани за дијапозитиве и филмске пројекторе. На 12 В филамент за исту снагу као 230 В постаје мањи и дебљи. Ово може бити ефикасније фокусирано, а већа маса филамента омогућава вишу радну температуру, повећавајући излаз светлости. Дебели филамент је робуснији. Ове предности су се схватиле као корисне за тржиште комерцијалних дисплеја, а иако је неопходно имати опадајући трансформатор, ове лампе сада доминирају у осветљењу излога. Види слику 3.
Слика 3. Нисконапонска дихроична рефлекторска лампа
Иако корисници филмских пројектора желе што више светла, превише топлоте оштећује медиј за провидност. Развијен је посебан тип рефлектора који рефлектује само видљиво зрачење, омогућавајући инфрацрвено зрачење (топлоту) да прође кроз полеђину лампе. Ова карактеристика је сада део многих нисконапонских рефлекторских лампи за осветљење екрана као и опреме за пројекторе.
Осетљивост на напон: Све жаруље са жарном нити су осетљиве на варијације напона, што утиче на излаз светлости и животни век. Помак да се „хармонизује“ напон напајања широм Европе на 230 В постиже се проширењем толеранција на које могу да раде произвођачи. Померање је ка ±10%, што је опсег напона од 207 до 253 В. Халогене сијалице са жарном нити и волфрамове халогене сијалице не могу да раде разумно у овом опсегу, тако да ће бити неопходно ускладити стварни напон напајања са називним вредностима лампе. Погледајте слику 4.
Слика 4. ГЛС жаруље са жарном нити и напон напајања
Ова широка варијација напона ће такође утицати на лампе за пражњење, тако да исправна спецификација контролног уређаја постаје важна.
Цевасте флуоресцентне сијалице
Ово су живине лампе ниског притиска и доступне су као верзије са „врућом катодом” и „хладном катодом”. Прва је конвенционална флуоресцентна цев за канцеларије и фабрике; „врућа катода“ се односи на покретање лампе предгревањем електрода да би се створила довољна јонизација гаса и живине паре да се успостави пражњење.
Лампе са хладном катодом се углавном користе за натписе и рекламе. Погледајте слику 5.
Слика 5. Принцип рада флуоресцентне лампе
Флуоресцентне сијалице захтевају спољни контролни уређај за покретање и контролу струје лампе. Поред мале количине живине паре, постоји и почетни гас (аргон или криптон).
Низак притисак живе ствара пражњење бледо плаве светлости. Највећи део зрачења је у УВ региону на 254 нм, што је карактеристична фреквенција зрачења за живу. Унутар зида цеви је танак фосфорни премаз, који апсорбује УВ и зрачи енергију као видљиву светлост. Квалитет боје светлости је одређен премазом фосфора. Доступан је низ фосфора са различитим изгледом боја и приказом боја.
Током 1950-их, доступни фосфори су нудили избор разумне ефикасности (60 лумена/ват) са недостатком светлости у црвеној и плавој боји, или побољшани приказ боја од „делук” фосфора ниже ефикасности (40 лумена/ват).
До 1970-их развијени су нови, ускопојасни фосфори. Они су одвојено зрачили црвену, плаву и зелену светлост, али су комбиновани производили бело светло. Подешавање пропорција дало је низ различитих изгледа боја, све са сличним одличним приказом боја. Ови трифосфори су ефикаснији од ранијих типова и представљају најбоље економично решење за осветљење, иако су светиљке скупље. Побољшана ефикасност смањује оперативне трошкове и трошкове инсталације.
Принцип три фосфора проширен је мултифосфорним лампама где је неопходно критично приказивање боја, као што су уметничке галерије и индустријско усклађивање боја.
Модерни ускопојасни фосфори су издржљивији, имају боље одржавање лумена и продужавају животни век лампе.
Kompaktne fluorescentne sijalice
Флуоресцентна цев није практична замена за лампу са жарном нити због свог линеарног облика. Мале цеви уског отвора могу се конфигурисати на приближно исту величину као и лампа са жарном нити, али то намеће много веће електрично оптерећење фосфорном материјалу. Употреба трифосфора је неопходна за постизање прихватљивог века трајања лампе. Види слику 6.
Слика 6. Четвороножни компактни флуоресцентни
Све компактне флуоресцентне сијалице користе три-фосфоре, тако да, када се користе заједно са линеарним флуоресцентним сијалицама, ове последње такође треба да буду три-фосфоре да би се обезбедила конзистентност боје.
Неке компактне сијалице укључују уређај за управљање радом за формирање уређаја за накнадно уградњу за сијалице са жарном нити. Распон се повећава и омогућава лаку надоградњу постојећих инсталација на енергетски ефикасније осветљење. Ове интегралне јединице нису погодне за затамњење тамо где је то био део оригиналних контрола.
Високофреквентни електронски управљачки уређај: Ако се нормална фреквенција напајања од 50 или 60 Хз повећа на 30 кХз, постоји повећање ефикасности флуоресцентних цеви за 10%. Електронска кола могу управљати појединачним лампама на таквим фреквенцијама. Електронско коло је дизајнирано да обезбеди исти излаз светлости као и жичана контролна опрема, уз смањену снагу лампе. Ово нуди компатибилност лумен пакета са предношћу да ће смањено оптерећење лампе значајно продужити животни век лампе. Електронски управљачки уређај може да ради у опсегу напона напајања.
Не постоји заједнички стандард за електронски контролни уређај, а перформансе лампе се могу разликовати од објављених информација које су објавили произвођачи лампи.
Употреба високофреквентне електронске опреме уклања уобичајени проблем треперења, на који су неки путници осетљиви.
Индукционе лампе
Недавно су се на тржишту појавиле лампе које користе принцип индукције. То су живине сијалице ниског притиска са трифосфорним премазом и као произвођачи светлости су сличне флуоресцентним сијалицама. Енергија се преноси на лампу високофреквентним зрачењем, на приближно 2.5 МХз од антене постављене централно унутар лампе. Не постоји физичка веза између сијалице лампе и завојнице. Без електрода или других жичаних веза конструкција посуде за пражњење је једноставнија и трајнија. Век трајања лампе је углавном одређен поузданошћу електронских компоненти и одржавањем лумена фосфорног премаза.
Живине лампе високог притиска
Пражњења под високим притиском су компактнија и имају већа електрична оптерећења; стога су им потребне кварцне лучне цеви да издрже притисак и температуру. Лучна цев се налази у спољној стакленој коверти са атмосфером азота или аргона и азота да би се смањила оксидација и стварање лука. Сијалица ефикасно филтрира УВ зрачење из лучне цеви. Погледајте слику 7.
Слика 7. Конструкција живине лампе
При високом притиску, пражњење живе је углавном плаво и зелено зрачење. Да би се побољшала боја, фосфорни премаз спољне сијалице додаје црвено светло. Постоје делукс верзије са повећаним садржајем црвене боје, које дају већи излаз светлости и побољшано приказивање боја.
Свим лампама за пражњење високог притиска потребно је време да достигну пуну снагу. Почетно пражњење је преко пуњења проводног гаса, а метал испарава како се температура лампе повећава.
При стабилном притиску лампа се неће одмах поново покренути без посебне контролне опреме. Долази до кашњења док се лампа довољно охлади и притисак се смањи, тако да је нормалан напон напајања или круг паљења адекватан за поновно успостављање лука.
Лампе за пражњење имају карактеристику негативног отпора, па је за контролу струје неопходан спољни контролни уређај. Постоје губици због ових компоненти управљачког уређаја, тако да корисник треба да узме у обзир укупне вати када разматра оперативне трошкове и електричну инсталацију. Постоји изузетак за живине лампе високог притиска, а један тип садржи волфрамову нит која истовремено делује као уређај за ограничавање струје и додаје топле боје плавом/зеленом пражњењу. Ово омогућава директну замену сијалица са жарном нити.
Иако живине лампе имају дуг животни век од око 20,000 сати, излаз светлости ће пасти на око 55% почетне снаге на крају овог периода, па стога економски век може бити краћи.
Метал халогенидне лампе
Боја и излаз светлости живиних сијалица могу се побољшати додавањем различитих метала у живин лук. За сваку лампу доза је мала, а за тачну примену погодније је руковати металима у облику праха као халогениди. Ово се квари док се лампа загрева и ослобађа метал.
Метал халогенидна лампа може да користи више различитих метала, од којих сваки даје одређену карактеристичну боју. Ови укључују:
Не постоји стандардна мешавина метала, тако да метал-халогене лампе различитих произвођача можда неће бити компатибилне по изгледу или радним перформансама. За лампе са нижим оценама снаге, од 35 до 150 В, постоји ближа физичка и електрична компатибилност са заједничким стандардом.
Метал халогенидне сијалице захтевају контролну опрему, али недостатак компатибилности значи да је неопходно ускладити сваку комбинацију лампе и зупчаника како би се обезбедили исправни услови покретања и рада.
Натријумове лампе ниског притиска
Лучна цев је по величини слична флуоресцентној цеви, али је направљена од специјалног слојевитог стакла са унутрашњим премазом отпорним на натријум. Лучна цев је формирана у уском "У" облику и налази се у спољашњем вакуумском омотачу како би се обезбедила термичка стабилност. Приликом покретања, лампе имају јак црвени сјај од неонског гасног пуњења.
Карактеристично зрачење натријумове паре ниског притиска је монохроматско жуто. Ово је близу врхунске осетљивости људског ока, а натријумове лампе ниског притиска су најефикасније доступне са скоро 200 лумена/ват. Међутим, апликације су ограничене на места где дискриминација боја није од визуелног значаја, као што су магистрални путеви и подвожњаци и стамбене улице.
У многим ситуацијама ове лампе се замењују натријумовим лампама високог притиска. Њихова мања величина нуди бољу оптичку контролу, посебно за осветљење коловоза где постоји све већа забринутост због претераног сјаја неба.
Натријумске лампе високог притиска
Ове лампе су сличне живиним лампама високог притиска, али нуде бољу ефикасност (преко 100 лумена/ват) и одлично одржавање лумена. Реактивна природа натријума захтева да лучна цев буде произведена од провидног поликристалног алуминијума, пошто стакло или кварц нису погодни. Спољна стаклена сијалица садржи вакуум који спречава стварање лука и оксидацију. Нема УВ зрачења из натријумовог пражњења, тако да фосфорни премази немају никакву вредност. Неке сијалице су матиране или премазане да би се распршио извор светлости. Погледајте слику 8.
Слика 8. Конструкција натријумске лампе високог притиска
Како се притисак натријума повећава, зрачење постаје широка трака око жутог врха, а изглед је златно бели. Међутим, како се притисак повећава, ефикасност се смањује. Тренутно постоје три одвојена типа натријумових лампи високог притиска, као што је приказано у табели 5.
Табела 5. Врсте натријумске лампе високог притиска
Тип лампе (шифра) |
Боја (К) |
Ефикасност (лумени/ват) |
Живот (сати) |
стандард |
2,000 |
110 |
24,000 |
делуке |
2,200 |
80 |
14,000 |
бело (СИН) |
2,500 |
50 |
Генерално, стандардне лампе се користе за спољашњу расвету, делукс лампе за индустријске ентеријере, а Вхите СОН за комерцијалне/дисплејне апликације.
Затамњење сијалица за пражњење
Лампе високог притиска се не могу на задовољавајући начин пригушити, јер се променом снаге сијалице мења притисак, а тиме и основне карактеристике лампе.
Флуоресцентне сијалице се могу пригушити коришћењем извора напајања високе фреквенције који се обично генеришу унутар електронске контролне опреме. Изглед боје остаје веома константан. Поред тога, излазна светлост је приближно пропорционална снази лампе, са последичном уштедом електричне енергије када се светлосна снага смањи. Интеграцијом излазне светлости из лампе са преовлађујућим нивоом природне дневне светлости, може се обезбедити скоро константан ниво осветљења у унутрашњости.
Људска бића поседују изузетну способност да се прилагоде свом окружењу и свом непосредном окружењу. Од свих врста енергије које људи могу да искористе, светлост је најважнија. Светлост је кључни елемент у нашој способности да видимо, а неопходно је да ценимо форму, боју и перспективу предмета који нас окружују у свакодневном животу. Већину информација које добијамо путем чула добијамо путем вида — скоро 80%. Веома често, и зато што смо толико навикли да имамо на располагању, узимамо то здраво за готово. Међутим, не смемо пропустити да имамо на уму да на аспекте људског благостања, попут нашег стања ума или нивоа умора, утиче осветљење и боја ствари које нас окружују. Са становишта безбедности на раду, визуелни капацитет и визуелни комфор су изузетно важни. То је зато што су многе незгоде узроковане, између осталог, недостатком осветљења или грешкама које је направио радник јер му је тешко да идентификује предмете или ризике повезане са машинама, транспортним средствима, опасним контејнерима и тако даље.
Поремећаји вида повезани са недостацима у систему осветљења су чести на радном месту. Због способности вида да се прилагоди ситуацијама са недостатком осветљења, ови аспекти се понекад не разматрају тако озбиљно колико би требало да буду.
Правилан дизајн система осветљења треба да понуди оптималне услове за визуелни комфор. За постизање овог циља треба успоставити рану линију сарадње између архитеката, дизајнера расвете и оних који су одговорни за хигијену на градилишту. Ова сарадња треба да претходи почетку пројекта, како би се избегле грешке које би било тешко исправити када се пројекат заврши. Међу најважнијим аспектима које треба имати на уму су тип лампе која ће се користити и систем осветљења који ће бити инсталиран, дистрибуција осветљења, ефикасност осветљења и спектрални састав светлости.
Чињеница да светлост и боја утичу на продуктивност и психофизиолошко благостање радника требало би да подстакне иницијативу расветних техничара, физиолога и ергономиста, да проуче и одреде најповољније услове светлости и боје на сваком радном месту. Комбинација осветљења, контраст осветљења, боја светлости, репродукција боје или избор боја су елементи који одређују климу боја и визуелни комфор.
Фактори који одређују визуелни комфор
Предуслови које систем осветљења мора да испуни да би обезбедио услове неопходне за визуелни комфор су следећи:
Важно је посматрати светлост на радном месту не само по квантитативним критеријумима, већ и по квалитативним критеријумима. Први корак је проучавање радне станице, прецизности која се захтева од извршених задатака, количине посла, мобилности радника и тако даље. Светлост треба да садржи компоненте и дифузног и директног зрачења. Резултат комбинације ће произвести сенке већег или мањег интензитета које ће омогућити раднику да уочи форму и положај објеката на радном месту. Треба елиминисати досадне рефлексије, које отежавају уочавање детаља, као и претерани одсјај или дубоке сенке.
Периодично одржавање расвете је веома важно. Циљ је да се спречи старење лампи и накупљање прашине на светиљкама које ће резултирати сталним губитком светлости. Из тог разлога је важно одабрати лампе и системе који се лако одржавају. Сијалица са жарном нити одржава своју ефикасност до тренутака пре квара, али то није случај са флуоресцентним цевима, које могу смањити њихов излаз на 75% након хиљаду сати употребе.
Нивои осветљења
Свака активност захтева одређени ниво осветљења у области у којој се активност одвија. Уопштено говорећи, што је већа потешкоћа за визуелну перцепцију, то би требало да буде и просечан ниво осветљења већи. Смернице за минималне нивое осветљења повезане са различитим задацима постоје у разним публикацијама. Конкретно, оне наведене на слици 1 су преузете из европских норми ЦЕНТЦ 169 и засноване су више на искуству него на научним сазнањима.
Слика 1. Нивои осветљености у функцији извршених задатака
Ниво осветљења се мери луксометром који претвара светлосну енергију у електрични сигнал, који се затим појачава и нуди лако очитавање на калибрираној скали лукса. Приликом одабира одређеног нивоа осветљења за одређену радну станицу треба размотрити следеће тачке:
Јединице и величине осветљења
У области осветљења се обично користи неколико величина. Основни су:
Светлосни флукс: Светлосна енергија коју у јединици времена емитује извор светлости. Јединица: лумен (лм).
Јачина осветљења: Светлосни ток који у датом правцу емитује светлост која није подједнако распоређена. Јединица: кандела (цд).
Ниво осветљења: Ниво осветљења површине од једног квадратног метра када прими светлосни ток од једног лумена. Јединица: лукс = лм/м2.
Осветљеност или фотометријски сјај: Дефинише се за површину у одређеном правцу и представља однос између интензитета светлости и површине коју посматра посматрач који се налази у истом правцу (привидна површина). Јединица: цд/м2.
Контраст: Разлика у осветљености између објекта и његове околине или између различитих делова објекта.
Рефлексија: Пропорција светлости коју рефлектује површина. То је бездимензионална величина. Његова вредност се креће између 0 и 1.
Фактори који утичу на видљивост објеката
Степен сигурности са којим се задатак извршава зависи, у великој мери, од квалитета осветљења и од визуелних капацитета. Видљивост објекта може се променити на много начина. Један од најважнијих је контраст осветљења услед фактора рефлексије, сенки или боја самог објекта и фактора рефлексије боје. Оно што око заиста опажа су разлике у осветљености између објекта и његове околине, или између различитих делова истог објекта. Табела 1 наводи контрасте између боја у опадајућем редоследу.
Осветљеност објекта, његове околине и радног простора утичу на лакоћу са којом се објекат види. Због тога је од кључног значаја да се пажљиво анализира простор у коме се визуелни задатак изводи и његово окружење.
Табела 1. Контрасти боја
Контрасти боја у опадајућем редоследу |
|
Боја предмета |
Боја позадине |
црн |
Жута |
зелен |
бео |
црвен |
бео |
блуе |
бео |
бео |
блуе |
црн |
бео |
Жута |
црн |
бео |
црвен |
бео |
зелен |
бео |
црн |
Други фактор је величина објекта који се мора посматрати, а која може бити адекватна или не у зависности од удаљености и угла гледања посматрача. Ова последња два фактора одређују распоред радне станице, класификујући различите зоне према њиховој лакоћи видљивости. У радном подручју можемо успоставити пет зона (види слику 2).
Слика 2. Расподела визуелних зона у радној станици
Други фактор је временски оквир током којег се јавља визија. Време експозиције ће бити веће или мање у зависности од тога да ли су објекат и посматрач статични, или се један или оба померају. Прилагодљиви капацитет ока да се аутоматски прилагоди различитим осветљењима објеката такође може имати значајан утицај на видљивост.
Расподела светлости; одсјај
Кључни фактори у условима који утичу на вид су дистрибуција светлости и контраст осветљења. Што се тиче дистрибуције светлости, пожељно је имати добро опште осветљење уместо локализованог осветљења како би се избегло одсјај. Из тог разлога, електрични прибор треба да буде распоређен што је могуће равномерније како би се избегле разлике у интензитету светлости. Стално кретање кроз зоне које нису равномерно осветљене изазива замор очију, а временом то може довести до смањеног визуелног учинка.
Одсјај настаје када је у видном пољу присутан сјајан извор светлости; резултат је смањење способности разликовања објеката. Радници који стално и узастопно трпе последице блештања могу патити од напрезања очију као и од функционалних поремећаја, иако тога у многим случајевима нису свесни.
Одсјај може бити директан када су му извори светли извори светлости директно у линији вида, или рефлексијом када се светлост рефлектује на површинама са високом рефлексијом. Фактори који утичу на одсјај су:
Слика 3. Приближне вредности осветљености
Слика 4. Фактори који утичу на одсјај
Генерално, има више одсјаја када су извори светлости постављени на нижим надморским висинама или када су инсталирани у великим просторијама, јер извори светлости у великим просторијама или извори светлости који су прениски могу лако пасти у угао гледања који производи одсјај.
3. Дистрибуција осветљености између различитих објеката и површина: Што су веће разлике у осветљености између објеката унутар видног поља, то ће бити веће стварање одсјаја и веће ће бити погоршање способности да се види услед ефеката на адаптивне процесе вида. Максимални препоручени диспаритети осветљености су:
4. Временски оквир експозиције: Чак и извори светлости са ниском осветљеношћу могу изазвати одсјај ако се експозиција превише продужи.
Избегавање одсјаја је релативно једноставан предлог и може се постићи на различите начине. Један од начина је, на пример, постављањем решетки испод извора осветљења, или коришћењем омотача дифузора или параболичких рефлектора који могу правилно усмеравати светлост, или постављањем извора светлости на такав начин да не ометају угао визију. Приликом пројектовања радног места, правилна дистрибуција осветљености је подједнако важна као и само осветљење, али је такође важно узети у обзир да сувише уједначена расподела осветљености отежава тродимензионалну и просторну перцепцију објеката.
Расветни системи
Недавно је порасло интересовање за природно осветљење. То је мање због квалитета осветљења које пружа, него због благостања које оно пружа. Али пошто ниво осветљења из природних извора није уједначен, потребан је систем вештачког осветљења.
Најчешћи системи осветљења који се користе су следећи:
Опште униформно осветљење
У овом систему извори светлости су равномерно распоређени без обзира на локацију радних места. Просечан ниво осветљења треба да буде једнак нивоу осветљења потребном за задатак који ће се обављати. Ови системи се углавном користе на радним местима где радне станице нису фиксне.
Требало би да буде у складу са три основне карактеристике: Прва је да буде опремљена уређајима против одсјаја (решетке, дифузори, рефлектори и тако даље). Други је да би требало да дистрибуира део светлости према плафону и горњем делу зидова. И треће је да изворе светлости треба поставити што је више могуће, како би се одсјај свео на минимум и постигло што хомогеније осветљење. (Погледајте слику 5)
Слика 5. Системи осветљења
Овај систем покушава да појача општу шему осветљења постављањем лампи близу радних површина. Ове врсте лампи често производе одсјај, а рефлекторе треба поставити тако да блокирају извор светлости од директног погледа радника. Употреба локализованог осветљења се препоручује за оне апликације где су визуелни захтеви веома критични, као што су нивои осветљења од 1,000 лукса или више. Уопштено гледано, визуелни капацитет се погоршава са годинама радника, због чега је неопходно повећати ниво опште осветљености или га допунити локализованим осветљењем. Овај феномен се може јасно видети на слици 6.
Слика 6. Губитак видне оштрине са годинама
Опште локализовано осветљење
Ова врста осветљења се састоји од плафонских извора распоређених имајући у виду две ствари — карактеристике осветљења опреме и потребе за осветљењем сваке радне станице. Ова врста осветљења је индикована за оне просторе или радне просторе који захтевају висок ниво осветљења и захтева познавање будуће локације сваке радне станице пре фазе пројектовања.
Боја: Основни концепти
Одабир адекватне боје за радно место у великој мери доприноси ефикасности, безбедности и општем благостању запослених. На исти начин, завршна обрада површина и опреме која се налази у радном окружењу доприноси стварању пријатних визуелних услова и пријатног радног окружења.
Обична светлост се састоји од електромагнетних зрачења различитих таласних дужина које одговарају сваком од опсега видљивог спектра. Мешањем црвене, жуте и плаве светлости можемо добити већину видљивих боја, укључујући и белу. Наша перцепција боје предмета зависи од боје светлости којом је осветљен и од начина на који сам предмет рефлектује светлост.
Лампе се могу класификовати у три категорије у зависности од изгледа светлости коју емитују:
Боје се такође могу класификовати на топле или хладне према њиховом тоналитету (види слику 7).
Слика 7. Тоналитет "топлих" и "хладних" боја
Контраст и температура различитих боја
На контраст боја утиче боја изабраног светла, па ће из тог разлога квалитет осветљења зависити од боје светлости одабране за апликацију. Одабир боје светлости која ће се користити треба да се врши на основу задатка који ће се под њим обављати. Ако је боја блиска белој, приказ боје и дифузија светлости ће бити бољи. Што се више светлости приближава црвеном крају спектра, то ће репродукција боја бити лошија, али ће окружење бити топлије и привлачније.
Изглед боје осветљења зависи не само од боје светлости, већ и од нивоа интензитета светлости. Температура боје је повезана са различитим облицима осветљења. Осећај задовољства осветљењем датог окружења зависи од ове температуре боје. На овај начин, на пример, сијалица са жарном нити од 100 В има температуру боје од 2,800 К, флуоресцентна цев има температуру боје од 4,000 К, а облачно небо има температуру боје од 10,000 К.
Круитхоф је кроз емпиријска запажања дефинисао дијаграм благостања за различите нивое осветљења и температуре боје у датом окружењу (види слику 8). На тај начин је показао да је могуће осећати се пријатно у одређеним окружењима са ниским нивоом осветљења ако је и температура боје ниска — ако је ниво осветљења једна свећа, на пример, са температуром боје од 1,750 К.
Слика 8. Дијаграм комфора у функцији осветљености и температуре боје
Боје електричних лампи се могу поделити у три групе у зависности од њихове температуре боје:
Комбинација и избор боја
Избор боја је веома релевантан када га посматрамо заједно са оним функцијама где је важно идентификовање објеката којима се мора манипулисати. Такође је релевантно када се разграниче путеви комуникације и у оним задацима који захтевају оштар контраст.
Избор тоналитета није толико важно питање колико избор одговарајућих рефлективних квалитета површине. Постоји неколико препорука које се односе на овај аспект радних површина:
плафони: Површина плафона треба да буде што бела (са фактором рефлексије од 75%), јер ће се светлост тада рефлектовати од ње на дифузан начин, распршујући таму и смањујући одсјај са других површина. Ово ће такође значити уштеду на вештачком осветљењу.
Зидови и подови: Површине зидова у нивоу очију могу произвести одсјај. Бледе боје са фактором рефлексије од 50 до 75% обично су адекватне за зидове. Док сјајне боје трају дуже од мат боја, оне су више рефлектирајуће. Због тога зидови треба да буду мат или полусјајни.
Подове треба обрађивати у нешто тамнијим бојама од зидова и плафона како би се избегло одсјај. Фактор рефлексије подова треба да буде између 20 и 25%.
Опрема: Радне површине, машине и столови треба да имају фактор рефлексије између 20 и 40%. Опрема треба да има трајну завршну обраду чисте боје — светло смеђе или сиве — а материјал не би требало да буде сјајан.
Правилна употреба боја у радном окружењу олакшава добробит, повећава продуктивност и може имати позитиван утицај на квалитет. Такође може допринети бољој организацији и превенцији несрећа.
Уопштено је уверење да је бељење зидова и плафона и обезбеђивање адекватног нивоа осветљења све што се може урадити када је у питању визуелни комфор запослених. Али ови фактори удобности се могу побољшати комбиновањем беле са другим бојама, чиме се избегава умор и досада која карактерише монохроматска окружења. Боје такође утичу на ниво стимулације особе; топле боје имају тенденцију да се активирају и опусте, док се хладне боје користе да подстакну појединца да ослободи или ослободи своју енергију.
Боја светлости, њена дистрибуција и боје које се користе у датом простору су, између осталог, кључни фактори који утичу на сензације које особа осећа. С обзиром на бројне боје и факторе удобности које постоје, немогуће је поставити прецизне смернице, посебно ако се узме у обзир да се сви ови фактори морају комбиновати према карактеристикама и захтевима одређене радне станице. Међутим, може се навести неколико основних и општих практичних правила која могу помоћи у стварању животне средине:
Препознавање предмета кроз боју
Избор боја може утицати на ефикасност система осветљења утицајем на фракцију светлости која се рефлектује. Али боја такође игра кључну улогу када је реч о идентификацији објеката. Можемо користити бриљантне и привлачне боје или контрасте боја да истакнемо ситуације или објекте који захтевају посебну пажњу. Табела 2 наводи неке од фактора рефлексије за различите боје и материјале.
Табела 2. Фактори рефлексије различитих боја и материјала осветљених белом светлошћу
Боја/материјал |
Фактор рефлексије (%) |
бео |
100 |
Бели папир |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Слоноваче, лиметожуте боје |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Светло жута, светло окер, светло зелена, пастелно плава, светло розе, крем |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Лимета-зелена, бледо сива, розе, наранџаста, плаво-сива |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Плаво дрво, плаво небо |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Храст, суви бетон |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Тамно црвена, лиснато зелена, маслинасто зелена, ливадско зелена |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Тамно плава, љубичаста |
КСНУМКС-КСНУМКС |
црн |
0 |
У сваком случају, идентификацију по боји треба користити само када је то заиста неопходно, јер ће идентификација по боји функционисати исправно само ако нема превише објеката који су истакнути бојом. Следе неке препоруке за идентификацију различитих елемената по боји:
Осветљење је обезбеђено унутар ентеријера како би се задовољили следећи захтеви:
Обезбеђивање безбедног радног окружења мора бити на врху листе приоритета, а генерално, безбедност се повећава тако што се опасности чине јасно видљивим. Редослед приоритета друга два захтева ће у великој мери зависити од употребе на коју се унутрашњост ставља. Перформансе задатка се могу побољшати тако што ће се обезбедити да се детаљи задатка лакше виде, док се одговарајућа визуелна окружења развијају варирањем нагласка осветљења који се даје објектима и површинама у унутрашњости.
На наш општи осећај благостања, укључујући морал и умор, утичу светлост и боја. Под ниским нивоима осветљења, објекти би имали мало или нимало боје или облика и дошло би до губитка перспективе. Супротно томе, вишак светлости може бити једнако непожељан као и премало светла.
Генерално, људи више воле собу са дневним светлом него собу без прозора. Штавише, сматра се да контакт са спољним светом помаже осећају благостања. Увођење аутоматске контроле осветљења, заједно са високофреквентним затамњивањем флуоресцентних сијалица, омогућило је да се у унутрашњости обезбеди контролисана комбинација дневног и вештачког светла. Ово има додатну предност уштеде на трошковима енергије.
На перцепцију карактера ентеријера утичу и осветљеност и боја видљивих површина, како унутрашњих тако и спољашњих. Општи услови осветљења у унутрашњости могу се постићи коришћењем дневне светлости или вештачког осветљења, или вероватније комбинацијом оба.
Евалуација осветљења
Општи захтеви
Системи осветљења који се користе у комерцијалним ентеријерима могу се поделити у три главне категорије - опште осветљење, локализовано осветљење и локално осветљење.
Инсталације општег осветљења обично обезбеђују приближно уједначено осветљење по целој радној равни. Такви системи се често заснивају на методи дизајна лумена, где је просечна осветљеност:
Просечна осветљеност (лукс) =
Локализовани системи осветљења обезбеђују осветљење на општим радним површинама уз истовремено смањен ниво осветљења у суседним областима.
Локални системи осветљења обезбеђују осветљење за релативно мале површине које укључују визуелне задатке. Такви системи се обично допуњују одређеним нивоом општег осветљења. Слика 1 илуструје типичне разлике између описаних система.
Слика 1. Системи осветљења
Тамо где се обављају визуелни задаци, неопходно је постићи тражени ниво осветљења и узети у обзир околности које утичу на његов квалитет.
Коришћење дневне светлости за осветљавање задатака има и предности и ограничења. Прозори који пропуштају дневну светлост у унутрашњост пружају добро тродимензионално моделирање, и иако спектрална дистрибуција дневне светлости варира током дана, његов приказ боја се генерално сматра одличним.
Међутим, константно осветљење задатка не може да обезбеди само природно дневно светло, због његове широке варијабилности, а ако је задатак у истом видном пољу као и светло небо, вероватно ће доћи до онемогућавања одсјаја, што ће нарушити перформансе задатка . Коришћење дневне светлости за осветљење задатака има само делимичан успех, а вештачко осветљење, над којим се може вршити већа контрола, има главну улогу.
Пошто ће људско око површине и предмете опажати само кроз светлост која се рефлектује од њих, произилази да ће карактеристике површине и вредности рефлексије заједно са квантитетом и квалитетом светлости утицати на изглед околине.
Приликом разматрања осветљења ентеријера важно је одредити осветљеност ниво и да га упореди са препорученим нивоима за различите задатке (видети табелу 1).
Табела 1. Типични препоручени нивои одржаване осветљености за различите локације или визуелне задатке
|
Типичан препоручени ниво одржаване осветљености (лукс) |
Opšte kancelarije |
500 |
Рачунарске радне станице |
500 |
Фабричка монтажна подручја |
|
Груби рад |
300 |
Средњи рад |
500 |
Фин посао |
750 |
Врло добар посао |
|
Склоп инструмената |
1,000 |
Монтажа/поправка накита |
1,500 |
Болничке операционе сале |
50,000 |
Осветљење за визуелне задатке
Способност ока да разазна детаље -оштрина вида—на њега значајно утичу величина задатка, контраст и визуелни учинак гледаоца. Повећање квантитета и квалитета осветљења такође ће се значајно побољшати визуелне перформансе. На ефекат осветљења на перформансе задатка утиче величина критичних детаља задатка и контраст између задатка и околне позадине. Слика 2 приказује ефекте осветљења на оштрину вида. Када се разматра визуелно осветљење задатка, важно је узети у обзир способност ока да изврши визуелни задатак и брзином и прецизношћу. Ова комбинација је позната као визуелне перформансе. Слика 3 даје типичне ефекте осветљења на визуелно извођење датог задатка.
Слика 2. Типичан однос између оштрине вида и осветљења
Слика 3. Типичан однос између визуелних перформанси и осветљења
Предвиђање осветљења које достиже радну површину је од примарне важности у дизајну осветљења. Међутим, људски визуелни систем реагује на расподелу осветљености унутар видног поља. Сцена унутар визуелног поља се тумачи разликовањем боје површине, рефлексије и осветљења. Осветљеност зависи и од осветљења и од рефлексије површине. И осветљеност и осветљеност су објективне величине. Међутим, одговор на осветљеност је субјективан.
Да би се створило окружење које пружа визуелно задовољство, удобност и перформансе, осветљење у видном пољу треба да буде уравнотежено. У идеалном случају, осветљеност која окружује задатак треба постепено да се смањује, избегавајући тако оштре контрасте. Предложена варијација у осветљености задатка приказана је на слици 4.
Слика 4. Варијације у осветљености задатка
Лумен метода пројектовања осветљења доводи до просечне осветљености хоризонталне равни на радној равни, а методом је могуће утврдити просечне вредности осветљења на зидовима и плафонима у унутрашњости. Могуће је конвертовати просечне вредности осветљења у просечне вредности осветљења из детаља средње вредности рефлексије површина просторије.
Једначина која се односи на осветљеност и осветљеност је:
Слика 5. Типичне вредности релативне осветљености заједно са предложеним вредностима рефлексије
Слика 5 приказује типичну канцеларију са релативним вредностима осветљења (од система општег осветљења изнад главе) на површинама главне просторије заједно са предложеним рефлексијама. Људско око тежи да буде привучено оном делу визуелне сцене који је најсветлији. Из тога следи да се веће вредности осветљености обично јављају у области визуелног задатка. Око препознаје детаље унутар визуелног задатка тако што разликује светлије и тамније делове задатка. Варијација у осветљености визуелног задатка се одређује из израчунавања контраст осветљења:
где
Lt = Осветљеност задатка
Lb = Осветљеност позадине
а обе осветљености се мере у цд·м-КСНУМКС
Вертикалне линије у овој једначини означавају да се све вредности контраста осветљености сматрају позитивним.
На контраст визуелног задатка ће утицати својства рефлексије самог задатка. Погледајте слику 5.
Оптичка контрола осветљења
Ако се у светиљци користи гола лампа, мало је вероватно да ће дистрибуција светлости бити прихватљива и систем ће скоро сигурно бити неекономичан. У таквим ситуацијама гола лампа ће вероватно бити извор одсјаја за станаре у просторији, и док део светлости може на крају доћи до радне равни, ефикасност инсталације ће вероватно бити озбиљно смањена због одсјаја.
Биће очигледно да је потребан неки облик контроле светлости, а методе које се најчешће користе су детаљно описане у наставку.
Опструкција
Ако је лампа постављена унутар непрозирног кућишта са само једним отвором за излаз светлости, онда ће дистрибуција светлости бити веома ограничена, као што је приказано на слици 6.
Слика 6. Контрола излазног осветљења опструкцијом
Рефлексија
Ова метода користи рефлектирајуће површине, које могу варирати од високо мат завршне обраде до врло зрцалне или зрцалне завршне обраде. Овај метод контроле је ефикаснији од опструкције, јер се расута светлост сакупља и преусмерава тамо где је потребна. Укључени принцип је приказан на слици 7.
Слика 7. Контрола излаза светлости рефлексијом
радиодифузија
Ако је лампа уграђена у прозирни материјал, привидна величина извора светлости се повећава уз истовремено смањење његове осветљености. Практични дифузори нажалост апсорбују део емитоване светлости, што последично смањује укупну ефикасност светиљке. Слика 8 илуструје принцип дифузије.
Слика 8. Контрола излаза светлости дифузијом
Преламање
Ова метода користи ефекат „призме“, где типично материјал призме од стакла или пластике „савија“ зраке светлости и на тај начин преусмерава светлост тамо где је потребна. Ова метода је изузетно погодна за опште унутрашње осветљење. Има предност комбиновања добре контроле одсјаја са прихватљивом ефикасношћу. Слика 9 показује како рефракција помаже у оптичкој контроли.
У многим случајевима светиљка ће користити комбинацију описаних метода оптичке контроле.
Слика 9. Контрола излаза светлости преламањем
Расподела осветљења
Дистрибуција излазне светлости из светиљке је значајна у одређивању визуелних услова који се накнадно доживљавају. Свака од четири описана метода оптичке контроле ће произвести различита својства дистрибуције излазног светла од светиљке.
Веилинг рефлексије често се јављају у областима где су инсталирани ВДУ. Уобичајени симптоми који се јављају у таквим ситуацијама су смањена способност правилног читања текста на екрану због појаве нежељених слика високе осветљености на самом екрану, обично из светиљки изнад главе. Може се развити ситуација у којој се прекривени одрази појављују и на папиру на столу у унутрашњости.
Ако светиљке у унутрашњости имају јаку вертикалну компоненту излазне светлости надоле, онда ће сваки папир на столу испод такве светиљке рефлектовати извор светлости у очи посматрача који чита са папира или ради на њему. Ако папир има сјајну завршну обраду, ситуација се погоршава.
Решење проблема је да се уреди да светиљке које се користе имају дистрибуцију излазне светлости која је претежно под углом у односу на вертикалу надоле, тако да ће, према основним законима физике (упадни угао = угао рефлексије), рефлектовани одсјај бити минимизиран. Слика 10 приказује типичан пример проблема и лека. Дистрибуција излазне светлости из светиљке која се користи за превазилажење проблема се назива а дистрибуција шишмиша.
Слика 10. Прекривање рефлексије
Расподела светлости из светиљки такође може довести до директан одсјај, а у покушају да се овај проблем превазиђе, јединице локалне расвете треба да буду постављене изван „забрањеног угла“ од 45 степени, као што је приказано на слици 11.
Слика 11. Дијаграмски приказ забрањеног угла
Оптимални услови осветљења за визуелни комфор и перформансе
Прикладно је када истражујете услове осветљења за визуелни комфор и перформансе да се узму у обзир они фактори који утичу на способност да се виде детаљи. Оне се могу поделити у две категорије — карактеристике посматрача и карактеристике задатка.
Карактеристике посматрача.
Ови укључују:
Карактеристике задатка.
Ови укључују:
У вези са одређеним задацима, потребно је одговорити на следећа питања:
Да би се створили оптимални услови осветљења на радном месту, важно је узети у обзир захтеве који се постављају пред инсталацију осветљења. У идеалном случају, осветљење задатка треба да открива боју, величину, рељеф и квалитет површине задатка, док истовремено избегава стварање потенцијално опасних сенки, одсјаја и „оштре“ околине самог задатка.
Одсјај.
Одсјај се јавља када постоји прекомерна осветљеност у видном пољу. Ефекти одсјаја на вид могу се поделити у две групе, назване инвалидски одсјај нелагодност одсјај.
Размотрите пример одсјаја фарова надолазећег возила у мраку. Око не може истовремено да се прилагоди фаровима возила и знатно нижој осветљености пута. Ово је пример одсјаја са инвалидитетом, пошто извори светлости велике осветљености производе онемогућавајући ефекат због расејања светлости у оптичком медију. Одсјај са инвалидитетом је пропорционалан интензитету штетног извора светлости.
Неудобни одсјај, који се чешће јавља у унутрашњости, може се смањити или чак потпуно елиминисати смањењем контраста између задатка и околине. Мат, дифузно рефлектујућа завршна обрада на радним површинама треба да буде пожељнија од сјајних или рефлектујућих завршних обрада, а положај било ког штетног извора светлости треба да буде изван нормалног видног поља. Уопштено говорећи, успешна визуелна изведба се дешава када је сам задатак светлији од његовог непосредног окружења, али не претерано.
Величина непријатног одсјаја добија се нумеричком вредношћу и упоређује са референтним вредностима како би се предвидело да ли ће ниво непријатног одсјаја бити прихватљив. Метод израчунавања вредности индекса одсјаја који се користи у Великој Британији и другде разматра се под „Мерење“.
Мера
Испитивања осветљења
Једна техника истраживања која се често користи ослања се на мрежу мерних тачака на целој области која се разматра. Основа ове технике је да се цео ентеријер подели на више једнаких области, од којих је свака идеално квадратна. Осветљеност у центру сваке области се мери на висини стола (обично 0.85 метара изнад нивоа пода), и израчунава се просечна вредност осветљења. На тачност вредности просечне осветљености утиче број употребљених мерних тачака.
Постоји однос који омогућава минимум број мерних места који се рачуна од вредности од индекс собе применљиво на унутрашњост која се разматра.
Овде се дужина и ширина односе на димензије просторије, а висина монтаже је вертикално растојање између центра извора светлости и радне равни.
Однос који се помиње је дат као:
Минимални број мерних места = (x +2)2
где "x” је вредност индекса собе преведена на следећи највећи цео број, осим за све вредности од RI једнак или већи од 3, x узима се као 4. Ова једначина даје минимални број мерних тачака, али услови често захтевају да се користи више од овог минималног броја тачака.
Када се разматра осветљење радне површине и њеног непосредног окружења, варијација у осветљености или равномерност мора се узети у обзир осветљеност.
У било којој области задатка и њеном непосредном окружењу, униформност не би требало да буде мања од 0.8.
На многим радним местима је непотребно осветљавати све области на истом нивоу. Локализовано или локално осветљење може да обезбеди одређени степен уштеде енергије, али који год систем да се користи, варијација у осветљености у унутрашњости не сме бити превелика.
разноврсност осветљеност се изражава као:
У било ком тренутку у главном делу унутрашњости, разноликост осветљења не би требало да прелази 5:1.
Инструменти који се користе за мерење осветљености и осветљености обично имају спектралне одговоре који се разликују од одзива људског визуелног система. Одговори се коригују, често коришћењем филтера. Када су филтери уграђени, инструменти се називају боја исправљена.
Мерачи осветљења имају примењену даљу корекцију која компензује смер упадне светлости која пада на детекторску ћелију. За инструменте који су у стању да прецизно мере осветљеност из различитих праваца упадне светлости се каже да су косинус исправљен.
Мерење индекса одсјаја
Систем који се често користи у Великој Британији, са варијацијама на другим местима, у суштини је процес у две фазе. Прва фаза успоставља ан индекс неисправљеног одсјаја вредност (УГИ). Слика 12 даје пример.
Слика 12. Висина и тлоцрт типичне унутрашњости коришћене у примеру
Висина Х је вертикално растојање између центра извора светлости и нивоа очију посматрача који седи, што се обично узима као 1.2 метра изнад нивоа пода. Главне димензије просторије се затим претварају у вишеструке Х. Дакле, пошто је Х = 3.0 метара, онда је дужина = 4Х и ширина = 3Х. Морају се направити четири одвојена прорачуна УГИ како би се одредио најгори сценарио у складу са распоредом приказаним на слици 13.
Слика 13. Могуће комбинације оријентације светиљке и правца гледања у унутрашњости разматране у примеру
Табеле производе произвођачи опреме за осветљење који специфицирају, за дате вредности рефлексије тканине у просторији, вредности некоригованог индекса одсјаја за сваку комбинацију вредности Кс и И.
Друга фаза процеса је примена фактора корекције на вредности УГИ у зависности од вредности излазног флукса лампе и одступања у вредности висине (Х).
Коначна вредност индекса одсјаја се затим упоређује са вредношћу граничног индекса одсјаја за одређене ентеријере, датим у референцама као што је ЦИБСЕ код за унутрашње осветљење (1994).
Прожимајућа природа буке на радном месту
Бука је једна од најчешћих опасности на раду. У Сједињеним Државама, на пример, више од 9 милиона радника изложено је дневном просечном А-пондерисаном нивоу буке од 85 децибела (овде је скраћено 85 дБА). Ови нивои буке су потенцијално опасни за њихов слух и могу изазвати и друге штетне ефекте. Постоји око 5.2 милиона радника који су изложени буци изнад ових нивоа у производњи и комуналним предузећима, што представља око 35% укупног броја радника у производним индустријама САД.
Нивои опасне буке се лако идентификују и технолошки је изводљиво контролисати прекомерну буку у великој већини случајева применом стандардне технологије, редизајнирањем опреме или процеса или накнадном уградњом бучних машина. Али пречесто се ништа не ради. Постоји неколико разлога за то. Прво, иако су многа решења за контролу буке изузетно јефтина, друга могу бити скупа, посебно када је циљ да се смањи опасност од буке на нивое од 85 или 80 дБА.
Један веома важан разлог за одсуство програма контроле буке и очувања слуха је тај што се, нажалост, бука често прихвата као „неопходно зло”, део пословања, неизбежан део индустријског посла. Опасна бука не изазива крвопролиће, не ломи кости, не производи ткиво чудног изгледа, и, ако радници успеју да преживе првих неколико дана или недеља изложености, често се осећају као да су се „навикли“ на буку. Али оно што се највероватније догодило јесте да су почели да трпе привремени губитак слуха који им отупљује слушну осетљивост током радног дана и често се смирује током ноћи. Дакле, напредак губитка слуха изазваног буком је подмукао по томе што се постепено повећава током месеци и година, углавном непримећен док не достигне размере хендикепа.
Још један важан разлог зашто се опасности од буке не препознају увек је то што постоји стигма везана за резултирајуће оштећење слуха. Као што је Раимонд Хету тако јасно показао у свом чланку о рехабилитацији од губитка слуха изазваног буком на другим местима у овој Енциклопедија, људи са оштећењем слуха се често сматрају старијим, ментално спорим и генерално неспособним, а они који су у ризику од оштећења нерадо признају своје оштећење или ризик од страха од стигматизације. Ово је несрећна ситуација јер губитак слуха изазван буком постаје трајни, а када се дода губитку слуха који се природно јавља са старењем, може довести до депресије и изолације у средњим и старим годинама. Време за предузимање превентивних корака је пре почетка губитка слуха.
Обим изложености буци
Као што је горе поменуто, бука је посебно распрострањена у производним индустријама. Министарство рада САД је проценило да је 19.3% радника у производњи и комуналним предузећима изложено просечним дневним нивоима буке од 90 дБА и више, 34.4% је изложено нивоима изнад 85 дБА, а 53.1% нивоима изнад 80 дБА. Ове процене би требало да буду прилично типичне за проценат радника који су изложени опасним нивоима буке у другим земљама. Нивои ће вероватно бити нешто виши у мање развијеним земљама, где се инжењерске контроле не користе тако широко, и нешто ниже у земљама са јачим програмима контроле буке, као што су скандинавске земље и Немачка.
Многи радници широм света доживљавају неке веома ризичне изложености, знатно изнад 85 или 90 дБА. На пример, Министарство рада САД је проценило да је скоро пола милиона радника изложено просечном дневном нивоу буке од 100 дБА и више, а више од 800,000 само у производним индустријама нивоима између 95 и 100 дБА.
Слика 1 рангира најбучније производне индустрије у Сједињеним Државама у опадајућем редоследу према проценту радника изложених преко 90 дБА и даје процене радника изложених буци по индустријским секторима.
Слика 1. Изложеност буци на радном месту—искуство САД
Потребе за истраживањем
У следећим чланцима овог поглавља, читаоцу би требало да буде јасно да су ефекти већине врста буке на слух добро познати. Критеријуми за ефекте континуиране, променљиве и повремене буке развијени су пре неких 30 година и остали су суштински исти и данас. То, међутим, није тачно за импулсни шум. На релативно ниским нивоима, импулсна бука изгледа да није штетнија, а можда и мање од континуиране буке, с обзиром на једнаку звучну енергију. Али при високим нивоима звука, импулсни шум изгледа штетнији, посебно када се прекорачи критични ниво (или, тачније, критична изложеност). Потребно је извршити даља истраживања како би се прецизније дефинисао облик криве штета/ризик.
Још једна област коју треба разјаснити је штетан утицај буке, како на слух тако и на опште здравље, у комбинацији са другим агенсима. Иако су комбиновани ефекти буке и ототоксичних лекова прилично добро познати, комбинација буке и индустријских хемикалија изазива све већу забринутост. Чини се да су растварачи и неки други агенси све неуротоксичнији када се искусе у комбинацији са високим нивоом буке.
Широм света, највећи део пажње добијају радници у производним индустријама и војсци изложени буци. Међутим, постоји много радника у рударству, грађевинарству, пољопривреди и транспорту који су такође изложени опасним нивоима буке, као што је приказано на слици 1. Потребно је проценити јединствене потребе повезане са овим занимањима, као и контролу буке и друге аспекте. програма за очување слуха треба проширити на ове раднике. Нажалост, пружање програма за очување слуха радницима изложеним буци не гарантује да ће губитак слуха и други штетни ефекти буке бити спречени. Стандардне методе за процену ефикасности програма за очување слуха постоје, али могу бити гломазне и не користе се широко. Потребно је развити једноставне методе евалуације које могу користити и мала и велика предузећа, и оне са минималним ресурсима.
Технологија постоји да ублажи већину проблема са буком, као што је горе поменуто, али постоји велики јаз између постојеће технологије и њене примене. Потребно је развити методе помоћу којих се информације о свим врстама решења за контролу буке могу дистрибуирати онима којима су потребне. Информације о контроли буке морају бити компјутеризоване и доступне не само корисницима у земљама у развоју, већ и индустријализованим земљама.
Будуће трендове
У неким земљама постоји растући тренд да се већи нагласак ставља на изложеност буци која није на радном месту и њен допринос терету губитка слуха изазваног буком. Ове врсте извора и активности укључују лов, гађање мете, бучне играчке и гласну музику. Овај фокус је користан по томе што истиче неке потенцијално значајне изворе оштећења слуха, али заправо може бити штетан ако скреће пажњу са озбиљних проблема буке на послу.
Веома драматичан тренд је евидентан међу нацијама које припадају Европској унији, где стандардизација буке напредује готово без даха. Овај процес укључује стандарде за емисије буке производа као и стандарде за изложеност буци.
Процес постављања стандарда се уопште не одвија брзо у Северној Америци, посебно у Сједињеним Државама, где су регулаторни напори у застоју и кретање ка дерегулацији је могућност. Напори да се регулише бука нових производа напуштени су 1982. године када је затворена Канцеларија за буку у Агенцији за заштиту животне средине САД, а стандарди буке на раду можда неће преживети дерегулациону климу у садашњем Конгресу САД.
Чини се да су земље у развоју у процесу усвајања и ревизије стандарда буке. Ови стандарди теже конзервативизму, јер се крећу ка дозвољеној граници изложености од 85 дБА, и ка курсу (однос време/интензитет трговања) од 3 дБ. Отворено је питање колико се ови стандарди спроводе, посебно у привредама у развоју.
Тренд у неким земљама у развоју је да се концентришу на контролу буке инжењерским методама, а не да се боре са замршеностима аудиометријског тестирања, уређаја за заштиту слуха, обуке и вођења евиденције. Чини се да је ово веома разуман приступ где год је то изводљиво. Повремено може бити неопходна суплементација штитницима за слух да би се излагање смањило на безбедне нивое.
Ефекти буке
Одређени материјали који следе су прилагођени из Сутер, АХ, „Бука и очување слуха“, Поглавље 2 у Приручнику за очување слуха (3. издање), Савет за акредитацију у Оцупатионал Хеаринг Цонсерватион, Милваукее, ВИ, САД (1993. ).
Губитак слуха је свакако најпознатија штетна последица буке, а вероватно и најозбиљнија, али није једина. Остали штетни ефекти укључују зујање у ушима (зујање у ушима), сметње у говорној комуникацији и перцепцији сигнала упозорења, ометање радног учинка, сметње и ванаудитивни ефекти. У већини случајева, заштита слуха радника треба да штити од већине других ефеката. Ово разматрање пружа додатну подршку компанијама да имплементирају добру контролу буке и програме очувања слуха.
Оштећење слуха
Оштећење слуха изазвано буком је веома често, али се често потцењује јер нема видљивих ефеката и, у већини случајева, нема болова. Постоји само постепен, прогресиван губитак комуникације са породицом и пријатељима и губитак осетљивости на звукове у окружењу, као што су пјев птица и музика. Нажалост, добар слух се обично узима здраво за готово све док се не изгуби.
Ови губици могу бити толико постепени да појединци не схватају шта се догодило све док оштећење не постане хендикепирано. Први знак је обично да други људи не говоре тако јасно као некада. Особа са оштећеним слухом ће морати да замоли друге да се понове, а она или она често постају нервирани због њиховог очигледног недостатка обзира. Породици и пријатељима ће се често говорити: „Не вичи на мене. Чујем те, али једноставно не могу да разумем шта говориш.”
Како се губитак слуха погоршава, појединац ће почети да се повлачи из друштвених ситуација. Црква, грађански скупови, друштвене прилике и позориште почињу да губе своју привлачност и појединац ће изабрати да остане код куће. Јачина звука телевизора постаје извор свађе у породици, а други чланови породице понекад бивају истерани из собе јер особа са оштећеним слухом то тако гласно жели.
Пресбицусис, губитак слуха који природно прати процес старења, доприноси оштећењу слуха када особа са оштећењем слуха изазваном буком постане старија. На крају, губитак може напредовати до тако тешке фазе да појединац више не може да комуницира са породицом или пријатељима без великих потешкоћа, и тада је заиста изолован. Слушни апарат може помоћи у неким случајевима, али јасноћа природног слуха се никада неће вратити, јер је јасноћа вида са наочарима.
Професионално оштећење слуха
Оштећење слуха изазвано буком се обично сматра професионалном болешћу или болешћу, а не повредом, јер је њено напредовање постепено. У ретким случајевима, запослени може да претрпи тренутни, трајни губитак слуха услед веома гласног догађаја као што је експлозија или веома бучан процес, као што је закивање челиком. У овим околностима губитак слуха се понекад назива повредом и назива се „акустична траума“. Међутим, уобичајена околност је споро смањење слушне способности током много година. Количина оштећења зависиће од нивоа буке, трајања изложености и осетљивости појединог радника. Нажалост, не постоји медицински третман за професионално оштећење слуха; постоји само превенција.
Слушни ефекти буке су добро документовани и постоји мало контроверзи око количине континуиране буке која узрокује различите степене губитка слуха (ИСО 1990). Неспорна је и та повремена бука која узрокује губитак слуха. Али периоди буке који су прекинути периодима тишине могу унутрашњем уху пружити прилику да се опорави од привременог губитка слуха и стога могу бити нешто мање опасни од континуиране буке. Ово важи углавном за послове на отвореном, али не и за унутрашње окружење као што су фабрике, где су неопходни интервали тишине ретки (Сутер 1993).
Импулсна бука, као што је бука пуцњаве и штанцање метала, такође оштећује слух. Постоје неки докази да је опасност од импулсне буке већа од опасности од других врста буке (Дунн ет ал. 1991; Тхиери и Меиер-Бисцх 1988), али то није увек случај. Количина штете зависиће углавном од нивоа и трајања импулса, а може бити и горе када је у позадини непрекидна бука. Такође постоје докази да су високофреквентни извори импулсне буке штетнији од оних састављених од нижих фреквенција (Хамерник, Ахроон и Хсуех 1991; Прице 1983).
Губитак слуха због буке у почетку је често привремен. Током бучног дана, ухо постаје заморно и радник ће доживети смањење слуха познато као привремено померање прага (ТТС). Између краја једне радне смене и почетка следеће, уво се обично опоравља од већег дела ТТС-а, али често неки од губитака остају. Након дана, месеци и година изложености, ТТС доводи до трајних ефеката и нове количине ТТС-а почињу да се надограђују на сада трајне губитке. Добар програм аудиометријског тестирања ће покушати да идентификује ове привремене губитке слуха и обезбеди превентивне мере пре него што губици постану трајни.
Експериментални докази показују да је неколико индустријских агенаса токсично за нервни систем и изазива губитак слуха код лабораторијских животиња, посебно када се јављају у комбинацији са буком (Фецхтер 1989). Ови агенси укључују (1) опасности од тешких метала, као што су једињења олова и триметилкалаја, (2) органске раствараче, као што су толуен, ксилен и угљен-дисулфид, и (3) средство за гушење, угљен моноксид. Недавна истраживања на индустријским радницима (Мората 1989; Мората ет ал. 1991) сугеришу да неке од ових супстанци (угљен-дисулфид и толуен) могу повећати штетни потенцијал буке. Такође постоје докази да одређени лекови који су већ токсични за ухо могу повећати штетне ефекте буке (Боетцхер ет ал. 1987). Примери укључују одређене антибиотике и лекове за хемотерапију рака. Они који су задужени за програме очувања слуха треба да буду свесни да радници који су изложени овим хемикалијама или користе ове лекове могу бити подложнији губитку слуха, посебно када су додатно изложени буци.
Непрофесионално оштећење слуха
Важно је схватити да бука на раду није једини узрок губитка слуха код радника изазваног буком, али губитак слуха може бити узрокован и изворима ван радног места. Ови извори буке производе оно што се понекад назива „социокусис“, а њихов утицај на слух је немогуће разликовати од професионалног губитка слуха. Они се могу претпоставити само постављањем детаљних питања о рекреативним и другим бучним активностима радника. Примери социокузичких извора могу бити алати за обраду дрвета, моторне тестере, мотоцикли без звука, гласна музика и ватрено оружје. Често пуцање из оружја великог калибра (без заштите за слух) може значајно допринети губитку слуха изазваном буком, док је повремени лов са оружјем мањег калибра вероватније безопасан.
Важност изложености буци која није на радном месту и резултирајућа социокуса је у томе што овај губитак слуха доприноси изложености коју појединац може добити из извора занимања. Ради општег здравља слуха радника, треба их саветовати да носе адекватну заштиту слуха када се баве бучним рекреативним активностима.
Зујање у ушима
Тинитус је стање које често прати и привремени и трајни губитак слуха због буке, као и друге врсте сензорнеуралног губитка слуха. Често се назива „зујање у ушима“, тинитус може варирати од благог у неким случајевима до јаког у другим. Понекад појединци кажу да их више мучи тинитус него оштећење слуха.
Људи са тинитусом ће га вероватно највише приметити у тихим условима, на пример када покушавају да заспију ноћу или када седе у звучно изолованој кабини и раде аудиометријски тест. То је знак да су чулне ћелије у унутрашњем уху иритиране. Често је претеча губитка слуха изазваног буком и стога важан сигнал упозорења.
Комуникационе сметње и безбедност
Чињеница да бука може ометати или „маскирати“ говорну комуникацију и сигнале упозорења је само здрав разум. Многи индустријски процеси се могу врло добро извести уз минималну комуникацију међу радницима. Међутим, други послови, попут оних које обављају пилоти авиона, железнички инжењери, команданти тенкова и многи други, у великој мери се ослањају на говорну комуникацију. Неки од ових радника користе електронске системе који потискују буку и појачавају говор. Данас су доступни софистицирани комуникациони системи, неки са уређајима који поништавају нежељене акустичне сигнале како би се комуникација могла лакше одвијати.
У многим случајевима, радници једноставно морају да се сналазе, напрежући се да разумеју комуникацију изнад буке и вичу изнад ње или сигнализирају. Понекад људи могу развити промуклост или чак вокалне чворове или друге абнормалности на гласним жицама од прекомерног напрезања. Ове особе ће можда морати да буду упућене на медицинску негу.
Људи су из искуства научили да при нивоима буке изнад око 80 дБА морају да говоре веома гласно, а на нивоима изнад 85 дБА морају да вичу. На нивоима који су много већи од 95 дБА, они морају да се крећу близу да би уопште комуницирали. Стручњаци за акустику развили су методе за предвиђање количине комуникације која се може одвијати у индустријским ситуацијама. Резултирајућа предвиђања зависе од акустичких карактеристика и буке и говора (или другог жељеног сигнала), као и удаљености између говорника и слушаоца.
Опште је познато да бука може да омета безбедност, али само неколико студија је документовало овај проблем (нпр. Молл ван Цхаранте и Мулдер 1990; Вилкинс и Ацтон 1982). Било је, међутим, бројних извештаја о радницима којима је одећа или руке ухваћене у машине и који су озбиљно повређени док њихови сарадници нису били свесни њихових вапаја за помоћ. Да би спречили прекиде комуникације у бучним срединама, неки послодавци су инсталирали уређаје за визуелно упозорење.
Други проблем, који више препознају сами радници изложени буци него професионалци за очување слуха и здравље на раду, јесте да уређаји за заштиту слуха понекад могу ометати перцепцију говора и сигнала упозорења. Чини се да је ово тачно углавном када они који их носе већ имају губитак слуха и нивои буке падну испод 90 дБА (Сутер 1992). У овим случајевима, радници имају врло оправдану забринутост око ношења заштите за слух. Важно је да будете пажљиви према њиховим забринутостима и да се примени инжењерска контрола буке или да се побољша врста заштите која се нуди, као што су заштитници уграђени у електронски комуникациони систем. Поред тога, сада су доступни штитници за слух са равнијим, „високим“ фреквенцијским одзивом, што може побољшати способности радника да разумеју говор и сигнале упозорења.
Ефекти на перформансе посла
Ефекти буке на перформансе посла су проучавани како у лабораторији тако иу стварним условима рада. Резултати су показали да бука обично има мали утицај на извођење понављајућег, монотоног посла, ау неким случајевима може заиста повећати учинак посла када је бука ниског или умереног нивоа. Висок ниво буке може умањити перформансе посла, посебно када је задатак компликован или укључује обављање више ствари истовремено. Интермитентна бука има тенденцију да буде више ометајућа од континуиране буке, посебно када су периоди буке непредвидиви и неконтролисани. Нека истраживања показују да је мање вероватно да ће људи помоћи једни другима и да је већа вероватноћа да ће испољити антисоцијално понашање у бучним срединама него у тихим. (За детаљан преглед ефеката буке на перформансе посла видети Сутер 1992).
Нервирање
Иако се термин „нервирање“ чешће повезује са проблемима буке у заједници, као што су аеродроми или стазе за тркачке аутомобиле, индустријски радници се такође могу осећати изнервираним или иритираним буком на свом радном месту. Ова сметња може бити повезана са горе наведеним ометањем говорне комуникације и обављања посла, али може бити и због чињенице да многи људи имају аверзију према буци. Понекад је аверзија према буци толико јака да ће радник тражити посао на другом месту, али та прилика није често изводљива. Након периода прилагођавања, већина неће бити толико узнемирена, али се и даље могу жалити на умор, раздражљивост и несаницу. (Прилагођавање ће бити успешније ако млади радници буду правилно опремљени штитницима за уши од самог почетка, пре него што развију било какав губитак слуха.) Занимљиво је да се овакве информације понекад појављују на површини. после компанија покреће програм контроле буке и очувања слуха јер би радници постали свесни контраста између ранијих и накнадно побољшаних услова.
Екстра-аудитивни ефекти
Као биолошки стресор, бука може утицати на цео физиолошки систем. Бука делује на исти начин као и други стресори, узрокујући да тело реагује на начине који могу бити штетни на дужи рок и довести до поремећаја познатих као „стресне болести“. Када се суочило са опасношћу у примитивним временима, тело би пролазило кроз низ биолошких промена, припремајући се или да се бори или да побегне (класични одговор „бори се или бежи“). Постоје докази да ове промене и даље трају са излагањем гласној буци, иако се особа може осећати „прилагођеном“ буци.
Чини се да је већина ових ефеката пролазна, али се са континуираном изложеношћу показало да су неки нежељени ефекти хронични код лабораторијских животиња. Неколико студија индустријских радника такође указује на овај правац, док неке студије не показују значајне ефекте (Рехм 1983; ван Дијк 1990). Докази су вероватно најјачи за кардиоваскуларне ефекте као што су повишени крвни притисак или промене у хемији крви. Значајан скуп лабораторијских студија на животињама показао је хронично повишене нивое крвног притиска као резултат излагања буци од око 85 до 90 дБА, која се није вратила на почетну вредност након престанка излагања (Петерсон ет ал. 1978, 1981 и 1983).
Студије хемије крви показују повећане нивое катехоламина епинефрина и норепинефрина због излагања буци (Рехм 1983), а низ експеримената немачких истраживача открио је везу између излагања буци и метаболизма магнезијума код људи и животиња (Исинг и Круппа). 1993). Садашње размишљање сматра да су екстрааудитивни ефекти буке највероватније посредовани психолошки, кроз аверзију према буци, што отежава постизање односа доза-одговор. (За свеобухватан преглед овог проблема, видети Исинг и Круппа 1993.)
Пошто су ванаудитивни ефекти буке посредовани слушним системом, што значи да је неопходно чути буку да би се појавили нежељени ефекти, правилно постављена заштита за слух требало би да смањи вероватноћу ових ефеката на исти начин на који то чини код губитка слуха. .
За превенцију штетних ефеката буке на раднике, треба обратити пажњу на избор одговарајуће инструментације, мерне методе и поступке за процену изложености радника. Важно је правилно проценити различите врсте изложености буци, као што су непрекидна, повремена и импулсна бука, да се разликују окружења буке са различитим спектром фреквенција, као и да се узме у обзир разноврсност радних ситуација, као што су ковачнице, просторије у којима се налазе ваздушни компресори, процеси ултразвучног заваривања и тако даље. Главна сврха мерења буке у радним окружењима је да (1) идентификује прекомерно изложене раднике и квантификује њихову изложеност и (2) процени потребу и за инжењерском контролом буке и за друге врсте контроле које су назначене. Друге употребе мерења буке су процена ефикасности одређених контрола буке и одређивање нивоа позадине у аудиометријским просторијама.
Мерни инструменти
Инструменти за мерење буке обухватају мераче нивоа звука, дозиметре буке и помоћну опрему. Основни инструмент је мерач нивоа звука, електронски инструмент који се састоји од микрофона, појачала, разних филтера, уређаја за квадратуру, експоненцијалног усредњака и очитавања калиброваног у децибелима (дБ). Мерачи нивоа звука су категорисани по својој прецизности, у распону од најпрецизнијих (тип 0) до најмање (тип 3). Тип 0 се обично користи у лабораторији, тип 1 се користи за друга прецизна мерења нивоа звука, тип 2 је мерач опште намене, а тип 3, мерач анкете, се не препоручује за индустријску употребу. Слика 1 и слика 2 илуструју мерач нивоа звука.
Слика 1. Мерач нивоа звука—провера калибрације. Љубазношћу Ларсона Дависа
Слика 2. Мерач нивоа звука са ветробраном. Љубазношћу Ларсона Дависа
Спецификације за мераче нивоа звука могу се наћи у националним и међународним стандардима, као што су Међународна организација за стандардизацију (ИСО), Међународна електротехничка комисија (ИЕЦ) и Амерички национални институт за стандарде (АНСИ). ИЕЦ публикације ИЕЦ 651 (1979) и ИЕЦ 804 (1985) односе се на мераче нивоа звука типа 0, 1 и 2, са фреквенцијским пондерима А, Б и Ц, и „споро“, „брзо“ и „импулсно“ временске константе. АНСИ С1.4-1983, са изменама и допунама АНСИ С1.4А-1985, такође даје спецификације за мерење нивоа звука.
Да би се олакшала детаљнија акустичка анализа, комплети филтера са пуним октавним опсегом и 1/3 октавног опсега могу бити прикључени или укључени у модерне мераче нивоа звука. У данашње време, мерачи нивоа звука постају све мањи и лакши за употребу, а истовремено се шире њихове могућности мерења.
За мерење несталне изложености буци, као што су оне које се јављају у окружењима повремене или импулсне буке, интегрисани мерач нивоа звука је најпогоднији за употребу. Ови мерачи могу истовремено да мере еквивалентне, вршне и максималне нивое звука и аутоматски израчунавају, евидентирају и меморишу неколико вредности. Мерач дозе буке или „дозиметар“ је облик интегрисаног мерача нивоа звука који се може носити у џепу кошуље или прикачити на одећу радника. Подаци са дозиметра буке могу бити компјутеризовани и одштампани.
Важно је осигурати да су инструменти за мерење буке увек правилно калибрисани. То подразумева проверу акустике калибрације инструмента пре и после свакодневне употребе, као и вршење електронских процена у одговарајућим интервалима.
Методе мерења
Методе мерења буке које ће се користити зависе од циљева мерења, односно за процену следећег:
Међународни стандард ИСО 2204 даје три врсте метода за мерење буке: (1) метод истраживања, (2) инжењерски метод и (3) прецизан метод.
Метод анкетирања
Ова метода захтева најмање времена и опреме. Нивои буке у радној зони се мере звукомером помоћу ограниченог броја мерних тачака. Иако не постоји детаљна анализа акустичног окружења, треба обратити пажњу на временске факторе, као што су да ли је бука стална или повремена и колико дуго су радници изложени. Мрежа А-пондерисања се обично користи у методи истраживања, али када постоји доминантна нискофреквентна компонента, Ц-пондерска мрежа или линеарни одговор могу бити прикладни.
Инжењерски метод
Са овом методом, мерења нивоа звука пондерисана А или она која користе друге мреже пондерисања су допуњена мерењима помоћу филтера пуне октаве или 1/3 октавног опсега. Број мерних тачака и опсег фреквенција се бирају у складу са циљевима мерења. Временске факторе треба поново забележити. Овај метод је користан за процену сметњи у говорној комуникацији израчунавањем нивоа говорних сметњи (СИЛ), као и за инжењерске програме за смањење буке и за процену слушних и неаудитивних ефеката буке.
Метода прецизности
Овај метод је неопходан за сложене ситуације, где је потребан што темељнији опис проблема буке. Укупна мерења нивоа звука су допуњена мерењима пуне октаве или 1/3 октаве у опсегу, а временске историје се снимају за одговарајуће временске интервале у складу са трајањем и флуктуацијама буке. На пример, можда ће бити потребно мерити вршне нивое звука импулса користећи поставку инструмента „пеак холд“ или мерити нивое инфразвука или ултразвука, што захтева посебне могућности мерења фреквенције, усмереност микрофона и тако даље.
Они који користе прецизну методу треба да се увере да је динамички опсег инструмента довољно велики да спречи „прекорачивање” при мерењу импулса и да фреквентни одзив треба да буде довољно широк ако се мери инфразвук или ултразвук. Инструмент треба да буде способан да врши мерења фреквенција од само 2 Хз за инфразвук и до најмање 16 кХз за ултразвук, са микрофонима који су довољно мали.
Следећи кораци „здравог разума“ могу бити корисни за почетнике за мерење буке:
Ако се мерења врше на отвореном, релевантне метеоролошке податке, као што су ветар, температура и влажност треба забележити ако се сматрају важним. За спољна мерења, па чак и за нека мерења у затвореном простору, увек треба користити ветробран. Упутства произвођача увек треба поштовати како би се избегао утицај фактора као што су ветар, влага, прашина и електрична и магнетна поља, који могу утицати на очитавања.
Поступци мерења
Постоје два основна приступа мерењу буке на радном месту:
Процена изложености радника
Да би проценио ризик од губитка слуха услед излагања специфичној буци, читалац треба да консултује међународни стандард, ИСО 1999 (1990). Стандард садржи пример ове процене ризика у свом Анексу Д.
Изложеност буци треба мерити у близини уха радника и, у процени релативне опасности изложености радника, треба одузети не бити направљен за пригушење које обезбеђују уређаји за заштиту слуха. Разлог за ово упозорење је тај што постоје значајни докази да је пригушење које обезбеђују штитници за уши док се носе на послу често мање од половине пригушења које је проценио произвођач. Разлог за то је што се подаци произвођача добијају у лабораторијским условима и ови уређаји се обично не постављају и не носе тако ефикасно на терену. Тренутно не постоји међународни стандард за процену слабљења штитника за уши како се они носе на терену, али добро правило би било да се лабораторијске вредности поделе на пола.
У неким околностима, посебно у онима који укључују тешке задатке или послове који захтевају концентрацију, може бити важно да се смањи стрес или умор повезан са излагањем буци усвајањем мера контроле буке. Ово може важити чак и за умерене нивое буке (испод 85 дБА), када постоји мали ризик од оштећења слуха, али бука је досадна или заморна. У таквим случајевима може бити корисно извршити процену гласноће користећи ИСО 532 (1975), Метода за израчунавање нивоа гласноће.
Интерференција говорне комуникације може се проценити према ИСО 2204 (1979) коришћењем „индекса артикулације“, или једноставније мерењем нивоа звука у октавним опсезима са центром на 500, 1,000 и 2,000 Хз, што резултира „нивоом сметњи у говору“ .
Критеријуми изложености
Избор критеријума за излагање буци зависи од циља који се жели постићи, као што је превенција губитка слуха или превенција стреса и умора. Максимална дозвољена изложеност у смислу просечног дневног нивоа буке варира међу земљама од 80, до 85, до 90 дБА, са параметрима трговања (курсевима) од 3, 4 или 5 дБА. У неким земљама, као што је Русија, дозвољени нивои буке су постављени од 50 до 80 дБА, у зависности од врсте посла који се обавља и узимајући у обзир ментално и физичко оптерећење. На пример, дозвољени нивои за рад на рачунару или обављање захтевних писарских послова су 50 до 60 дБА. (За више информација о критеријумима изложености, погледајте чланак „Стандарди и прописи“ у овом поглављу.)
У идеалном случају, најефикаснији начин контроле буке је да се спречи да извор буке уђе у окружење фабрике – успостављањем ефикасног програма „Купите тихо“ да би се радно место опремило опремом пројектованом за ниску производњу буке. Да би се спровео такав програм, јасна, добро написана изјава о спецификацијама за ограничавање карактеристика буке нове опреме, објеката и процеса мора бити дизајнирана тако да узме у обзир опасност од буке. Добар програм такође укључује праћење и одржавање.
Када се опрема инсталира и вишак буке се идентификује мерењем нивоа звука, проблем контроле буке постаје још компликованији. Међутим, на располагању су инжењерске контроле које се могу накнадно уградити у постојећу опрему. Поред тога, обично постоји више опција за контролу буке за сваки проблем. Стога постаје важно за појединца који управља програмом контроле буке да одреди најизводљивија и најекономичнија доступна средства за смањење буке у свакој датој ситуацији.
Контролисање буке у дизајну фабрике и производа
Употреба писаних спецификација за дефинисање захтева за опрему, њену инсталацију и прихватање је стандардна пракса у данашњем окружењу. Једна од најважнијих могућности у области контроле буке која стоји на располагању дизајнеру фабрике је да утиче на избор, куповину и распоред нове опреме. Када је правилно написан и администриран, имплементација програма „Купите тихо“ кроз спецификације куповине може се показати као ефикасно средство за контролу буке.
Најпроактивнији приступ контроли буке у фази пројектовања објеката и набавке опреме постоји у Европи. 1985. године, дванаест држава чланица Европске заједнице (ЕЗ)—сада Европска унија (ЕУ)— усвојиле су директиве „новог приступа“ које су осмишљене да се баве широком класом опреме или машина, а не појединачним стандардима за сваку врсту опреме. До краја 1994. године издате су три директиве „новог приступа“ које садрже захтеве о буци. Ове директиве су:
Прва горе наведена ставка (89/392/ЕЕЦ) се обично назива Директива о машинама. Ова Директива приморава произвођаче опреме да укључе контролу буке као суштински део безбедности машина. Основни циљ ових мера је да машине или опрема за продају унутар ЕУ морају да задовоље суштинске захтеве у погледу буке. Као резултат тога, произвођачи заинтересовани за маркетинг унутар ЕУ од касних 1980-их су велики нагласак стављали на дизајн опреме са малом буком.
За компаније ван ЕУ које покушавају да имплементирају добровољни програм „Купуј тихо“, степен постигнутог успеха у великој мери зависи од времена и посвећености целокупне хијерархије управљања. Први корак у програму је успостављање прихватљивих критеријума буке за изградњу новог постројења, проширење постојећег објекта и набавку нове опреме. Да би програм био ефикасан, наведена ограничења буке морају да посматрају и купац и продавац као апсолутни захтев. Када производ не испуњава друге параметре дизајна опреме, као што су величина, брзина протока, притисак, дозвољени пораст температуре и тако даље, руководство компаније то сматра неприхватљивим. Ово је иста обавеза која се мора поштовати у погледу нивоа буке да би се постигао успешан програм „Купите тихо“.
Што се тиче горе поменутог временског аспекта, што се раније у процесу пројектовања узму у обзир аспекти буке приликом куповине пројекта или опреме, већа је вероватноћа успеха. У многим ситуацијама, фабрички дизајнер или купац опреме имаће избор врсте опреме. Познавање карактеристика буке различитих алтернатива омогућиће му или њој да одреди тише.
Поред избора опреме, неопходно је рано укључивање у пројектовање распореда опреме у фабрици. Премештање опреме на папиру током фазе пројектовања пројекта је очигледно много лакше него касније физичко премештање опреме, посебно када је опрема у функцији. Једноставно правило које треба следити је да се машине, процеси и радна подручја држе приближно једнаког нивоа буке заједно; и одвојити посебно бучне и посебно тихе области тампон зонама које имају средњи ниво буке.
Валидација критеријума за буку као апсолутни захтев захтева заједнички напор између особља компаније из одељења као што су инжењеринг, правни систем, набавка, индустријска хигијена и животна средина. На пример, одељења за индустријску хигијену, безбедност и/или особље могу да одреде жељене нивое буке за опрему, као и да спроведу звучна испитивања како би се опрема квалификовала. Затим, инжењери компаније могу написати спецификацију куповине, као и одабрати тихе типове опреме. Агент за набавку ће највероватније управљати уговором и ослонити се на представнике правног одељења за помоћ у извршењу. Укључивање свих ових страна треба да почне од почетка пројекта и да се настави кроз захтеве за финансирање, планирање, пројектовање, лицитирање, инсталацију и пуштање у рад.
Чак и најтемељнији и најсажетији документ са спецификацијама је од мале вредности осим ако терет усаглашености није стављен на добављача или произвођача. Мора се користити јасан језик уговора за дефинисање начина утврђивања усклађености. Процедуре компаније које су осмишљене за увођење гаранција треба да се консултују и поштују. Можда би било пожељно укључити казнене клаузуле за непоштовање. Најважније у стратегији спровођења је обавеза купца да види да су услови испуњени. Компромис у погледу критеријума буке у замену за цену, датум испоруке, перформансе или друге уступке треба да буде изузетак, а не правило.
У Сједињеним Државама, АНСИ је објавио стандард АНСИ С12.16: Смернице за спецификацију буке нових машина (1992). Овај стандард је користан водич за писање интерне спецификације буке компаније. Поред тога, овај стандард даје упутства за добијање података о нивоу звука од произвођача опреме. Када их добије од произвођача, пројектанти постројења могу користити податке у планирању распореда опреме. Због различитих типова карактеристичне опреме и алата за које је припремљен овај стандард, не постоји јединствени протокол испитивања који би био прикладан за мерење података о нивоу звука. Као резултат тога, овај стандард садржи референтне информације о одговарајућој процедури мерења звука за тестирање различите стационарне опреме. Ове процедуре истраживања припремила је одговарајућа трговачка или професионална организација у Сједињеним Државама одговорна за одређену врсту или класу опреме.
Ретрофиттинг постојеће опреме
Пре него што се одлучи шта треба да се уради, постаје неопходно да се идентификује основни узрок буке. У том циљу, корисно је имати разумевање о томе како настаје бука. Буку стварају највећим делом механички удари, проток ваздуха велике брзине, проток течности велике брзине, вибрирајуће површине машине, а често и производ који се производи. Што се тиче последње ставке, често је у производним и процесним индустријама као што су производња метала, производња стакла, прерада хране, рударство и тако даље, да интеракција између производа и машина преноси енергију која ствара буку.
Идентификација извора
Један од најизазовнијих аспеката контроле буке је идентификација стварног извора. У типичном индустријском окружењу обично постоји више машина које раде истовремено, што отежава идентификацију основног узрока буке. Ово је посебно тачно када се стандардни мерач нивоа звука (СЛМ) користи за процену акустичког окружења. СЛМ обично обезбеђује ниво звучног притиска (СПЛ) на одређеној локацији, што је највероватније резултат више од једног извора буке. Стога, на геодета постаје обавеза да примени систематски приступ који ће помоћи да се одвоје појединачни извори и њихов релативни допринос укупном СПЛ. Следеће технике истраживања могу се користити да помогну у идентификацији порекла или извора буке:
Једна од најефикаснијих метода за лоцирање извора буке је мерење његовог фреквентног спектра. Када се подаци измере, веома је корисно направити графикон резултата тако да се могу визуелно уочити карактеристике извора. За већину проблема са смањењем буке, мерења се могу извршити са филтерима пуне (1/1) или једне трећине (1/3) октавног опсега који се користе са СЛМ. Предност мерења у опсегу од 1/3 октаве је у томе што пружа детаљније информације о томе шта произилази из комада опреме. На слици 1 приказано је поређење између мерења опсега 1/1 и 1/3 октаве која су спроведена у близини пумпе са девет клипа. Као што је приказано на овој слици, подаци о опсегу од 1/3 октаве јасно идентификују фреквенцију пумпања и многе њене хармонике. Ако се користе само подаци о 1/1 или пуном октавном опсегу, као што је приказано пуном линијом и уцртано на свакој фреквенцији централног опсега на слици 1, постаје теже дијагностиковати шта се дешава унутар пумпе. Са подацима опсега 1/1 октаве постоји укупно девет тачака података између 25 Херца (Хз) и 10,000 Хз, као што је приказано на овој слици. Међутим, постоји укупно 27 тачака података у овом опсегу фреквенција уз коришћење мерења опсега 1/3 октаве. Јасно је да ће подаци о опсегу од 1/3 октаве пружити корисније податке за идентификацију основног узрока буке. Ова информација је критична ако је циљ контрола буке на извору. Ако је једини интерес да се третира путања дуж које се звучни таласи преносе, тада ће подаци о опсегу од 1/1 октаве бити довољни за избор акустички одговарајућих производа или материјала.
Слика 1. Поређење података у опсегу 1/1 и 1/3 октаве
Слика 2 приказује поређење између спектра од 1/3 октаве измереног на 3 стопе од укрштене цеви компресора течног расхладног уређаја и позадинског нивоа измереног отприлике 25 стопа (молимо да обратите пажњу на апроксимације дате у фусноти). Ова позиција представља општу област у којој запослени обично пролазе кроз ову просторију. Углавном компресорска просторија није рутински заузета радницима. Једини изузетак постоји када радници на одржавању поправљају или ремонтују другу опрему у просторији. Поред компресора, у овој области ради још неколико великих машина. Да би се помогло у идентификацији примарних извора буке, измерено је неколико фреквентних спектра у близини сваке ставке опреме. Када се сваки спектар упореди са подацима на позадинској позицији у стази, само је укрштена цев компресорске јединице показала сличан облик спектра. Сходно томе, може се закључити да је ово примарни извор буке који контролише ниво измерен на стази за запослене. Дакле, као што је приказано на слици 2, коришћењем података о фреквенцији измереним у близини опреме и графичким упоређивањем појединачних извора са подацима снимљеним на радним станицама запослених или другим областима од интереса, често је могуће идентификовати доминантне изворе буке. јасно.
Слика 2. Поређење укрштања цеви у односу на ниво позадине
Када ниво звука флуктуира, као код цикличне опреме, корисно је измерити укупни А-пондерисани ниво звука у односу на време. Овом процедуром важно је посматрати и документовати који се догађаји дешавају током времена. На слици 3 приказан је ниво звука измерен на радном месту руковаоца током једног пуног машинског циклуса. Процес приказан на слици 3 представља процес машине за умотавање производа, која има време циклуса од приближно 95 секунди. Као што је приказано на слици, максимални ниво буке од 96.2 дБА се јавља током испуштања компримованог ваздуха, 33 секунде у циклусу машине. Остали важни догађаји су такође означени на слици, што омогућава идентификацију извора и релативног доприноса сваке активности током целог циклуса умотавања.
Слика 3. Радна станица за оператера паковања
У индустријским окружењима где постоји више процесних линија са истом опремом, вредан је труда да се међусобно упореде подаци о фреквенцији за сличну опрему. Слика 4 приказује ово поређење за две сличне процесне линије, од којих обе производе исти производ и раде истом брзином. Део процеса укључује употребу пнеуматски активираног уређаја који пробија рупу од пола инча у производу као завршну фазу у његовој производњи. Инспекција ове слике јасно открива да линија #1 има укупан ниво звука за 5 дБА виши од линије #2. Поред тога, спектар приказан за линију #1 садржи основну фреквенцију и многе хармонике који се не појављују у спектру за линију #2. Сходно томе, неопходно је истражити узрок ових разлика. Често ће значајне разлике бити индикација потребе за одржавањем, као што је била ситуација са механизмом завршног ударца линије #2. Међутим, овај конкретан проблем буке ће захтевати додатне мере контроле пошто је укупан ниво на линији #1 још увек релативно висок. Али поента ове технике истраживања је да идентификује различите проблеме са буком који могу постојати између сличних делова опреме и процеса који се могу лако отклонити ефикасним одржавањем или другим подешавањима.
Слика 4. Завршна операција пробијања за идентичне процесне линије
Као што је горе поменуто, СЛМ типично обезбеђује СПЛ који обухвата акустичну енергију из једног или више извора буке. У оптималним условима мерења, најбоље би било мерити сваки део опреме када је сва остала опрема искључена. Иако је ова ситуација идеална, ретко је практично затворити постројење како би се омогућила изолација одређеног извора. Да би се заобишло ово ограничење, често је ефикасно користити привремене мере контроле са одређеним изворима буке које ће обезбедити краткорочно смањење буке како би се омогућило мерење другог извора. Неки доступни материјали који могу да обезбеде привремено смањење укључују кућишта од шперплоче, акустична ћебад, пригушиваче и баријере. Често ће трајна примена ових материјала створити дугорочне проблеме као што су нагомилавање топлоте, сметње у приступу оператера или протоку производа, или скупи падови притиска повезани са неправилно одабраним пригушивачима. Међутим, за помоћ у изолацији појединачних компоненти, ови материјали могу бити ефикасни као краткорочна контрола.
Друга доступна метода за изоловање одређене машине или компоненте је укључивање и искључивање различите опреме или делова производне линије. Да би се ова врста дијагностичке анализе ефикасно спровела, процес мора бити способан да функционише са искљученом изабраном ставком. Затим, да би овај поступак био легитиман, кључно је да се на производни процес не утиче ни на који начин. Ако је процес погођен, онда је сасвим могуће да мерење неће бити репрезентативно за ниво буке у нормалним условима. Коначно, сви важећи подаци се онда могу рангирати према величини укупне вредности дБА да би се помогло у одређивању приоритета опреме за инжењерску контролу буке.
Избор одговарајућих опција за контролу буке
Када се идентификује узрок или извор буке и када се зна како она зрачи у радна подручја запослених, следећи корак је одлучивање које могу бити доступне опције за контролу буке. Стандардни модел који се користи у погледу контроле готово сваке опасности по здравље је испитивање различитих опција контроле како се примењују на извор, путању и пријемник. У неким ситуацијама ће бити довољна контрола једног од ових елемената. Међутим, у другим околностима може бити случај да је третман више од једног елемента потребан да би се добило прихватљиво окружење буке.
Први корак у процесу контроле буке треба да буде покушај неког облика третмана извора. У ствари, модификација извора решава основни узрок проблема буке, док контрола путање преноса звука са препрекама и кућиштима третира само симптоме буке. У оним ситуацијама у којима постоји више извора унутар машине и циљ је третирање извора, биће неопходно да се позабаве свим механизмима за генерисање буке на бази компоненте по компоненту.
За прекомерну буку изазвану механичким ударима, опције контроле које треба истражити могу укључивати методе за смањење погонске силе, смањење растојања између компоненти, балансирање ротирајуће опреме и инсталирање фитинга за изолацију вибрација. Што се тиче буке која настаје услед протока ваздуха велике брзине или протока флуида, примарна модификација је смањење брзине медијума, под претпоставком да је то изводљива опција. Понекад се брзина може смањити повећањем површине попречног пресека дотичног цевовода. Препреке у цевоводу морају бити елиминисане како би се омогућио аеродинамичан проток, што ће заузврат смањити варијације притиска и турбуленције у медијуму који се транспортује. Коначно, уградња пригушивача или пригушивача одговарајуће величине може обезбедити значајно смањење укупне буке. Треба консултовати произвођача пригушивача за помоћ при избору одговарајућег уређаја, на основу радних параметара и ограничења које је одредио купац.
Када вибрирајуће површине машине делују као звучна плоча за буку у ваздуху, опције контроле укључују смањење покретачке силе повезане са буком, стварање мањих делова од већих површина, перфорацију површине, повећање крутости подлоге или масе, и примена материјала за пригушивање или фитинга за изолацију вибрација. Што се тиче употребе материјала за изолацију и пригушивање вибрација, треба консултовати произвођача производа за помоћ у избору одговарајућих материјала и процедура уградње. Коначно, у многим индустријама стварни производ који се производи често ће бити ефикасан радијатор ваздушног звука. У овим ситуацијама важно је проценити начине да се производ чврсто осигура или боље подупре током производње. Друга мера контроле буке коју треба истражити била би смањење силе удара између машине и производа, између делова самог производа или између одвојених производа.
Често се редизајн процеса или опреме и модификација извора могу показати неизводљивим. Поред тога, могу постојати ситуације када је практично немогуће идентификовати основни узрок буке. Када постоји било која од ових ситуација, употреба контролних мера за третирање путање преноса звука била би ефикасно средство за смањење укупног нивоа буке. Две примарне мере смањења за третман стаза су акустична ограде и баријере.
Развој акустичних кућишта је добро напредовао на данашњем тржишту. И готова и прилагођена кућишта су доступна од неколико произвођача. Да би се набавио одговарајући систем потребно је да купац достави информације о тренутном укупном нивоу буке (и евентуално подацима о фреквенцији), димензијама опреме, циљу смањења буке, потреби за протоком производа и приступу запослених, и било која друга оперативна ограничења. Продавац ће тада моћи да користи ове информације да одабере артикал на залихама или да направи прилагођено кућиште како би задовољило потребе купца.
У многим ситуацијама може бити економичније дизајнирати и изградити кућиште уместо куповине комерцијалног система. Приликом пројектовања кућишта, многи фактори се морају узети у обзир да би се кућиште показало задовољавајућим и са акустичке и са производне тачке гледишта. Специфичне смернице за дизајн кућишта су следеће:
Димензије кућишта. Не постоје критичне смернице за величину или димензије кућишта. Најбоље правило које треба следити је што већи то бољи. Од кључне је важности да се обезбеди довољан размак како би се омогућило опреми да изврши сва предвиђена кретања без додира са кућиштем.
Зид ограде. Смањење буке које обезбеђује кућиште зависи од материјала који се користе у конструкцији зидова и колико је кућиште чврсто заптивено. Одабир одговарајућих материјала за зид ограде треба да се одреди користећи следећа правила (Мореланд 1979):
TLрекд=NR+20 дБА
TLрекд=NR+15 дБА
TLрекд=NR+10 дБА.
У овим изразима ТЛрекд је губитак преноса који је потребан за зид или панел кућишта, а НР је смањење буке жељено да би се испунио циљ смањења.
Заптивке. За максималну ефикасност, сви спојеви зидова кућишта морају бити чврсто причвршћени. Отворе око продора цеви, електричних инсталација и тако даље треба заптити нестврдњавајућим мастиком као што је силиконска заптивача.
Унутрашња апсорпција. Да би се апсорбовала и распршила акустична енергија, унутрашња површина кућишта треба да буде обложена материјалом који апсорбује звук. За одабир одговарајућег материјала треба користити фреквентни спектар извора. Објављени подаци о апсорпцији произвођача дају основу за усклађивање материјала са извором буке. Важно је ускладити максималне факторе апсорпције са оним фреквенцијама извора које имају највиши ниво звучног притиска. Продавац производа или произвођач такође може помоћи у избору најефикаснијег материјала на основу фреквентног спектра извора.
Изолација кућишта. Важно је да се структура кућишта одвоји или изолује од опреме како би се осигурало да се механичке вибрације не преносе на само кућиште. Када делови машине, као што су продори цеви, дођу у контакт са кућиштем, важно је укључити спојеве за изолацију вибрација на месту контакта како би се дошло до кратког споја на било који потенцијални пут преноса. Коначно, ако машина изазива вибрирање пода, онда се подножје кућишта такође треба третирати материјалом за изолацију вибрација.
Обезбеђивање протока производа. Као и код већине производне опреме, биће потребно да се производ премешта у и из кућишта. Употреба акустички обложених канала или тунела може дозволити проток производа, а ипак обезбедити акустичку апсорпцију. Да би се смањило цурење буке, препоручује се да сви пролази буду три пута дужи од унутрашње ширине највеће димензије отвора тунела или канала.
Обезбеђивање приступа радницима. Врата и прозори могу бити инсталирани да би се обезбедио физички и визуелни приступ опреми. Веома је важно да сви прозори имају барем иста својства губитка преноса као и зидови ограде. Затим, сва приступна врата морају добро заптивати око свих ивица. Да бисте спречили рад опреме са отвореним вратима, препоручује се да се укључи систем за закључавање који дозвољава рад само када су врата потпуно затворена.
Вентилација ограђеног простора. У многим апликацијама у кућиштима, доћи ће до прекомерног нагомилавања топлоте. За пропуштање ваздуха за хлађење кроз кућиште, на излазном или одводном каналу треба да се инсталира дуваљка капацитета 650 до 750 кубних стопа/метара. На крају, усисни и испусни канали треба да буду обложени упијајућим материјалом.
Заштита упијајућег материјала. Да би се спречило да се упијајући материјал контаминира, преко упијајуће облоге треба поставити баријеру од прскања. Ово би требало да буде од веома лаганог материјала, као што је пластична фолија од једног милиметра. Упијајући слој треба задржати експандираним металом, перфорираним лимом или оковом. Материјал за облагање треба да има најмање 25% отворене површине.
Алтернативни третман путање преноса звука је коришћење акустичне баријере за блокирање или заштиту пријемника (радника који је у опасности од буке) од директног пута звука. Акустична баријера је материјал са великим губитком преноса, као што је чврста преграда или зид, уметнут између извора буке и пријемника. Блокирајући директну стазу видокруга до извора, баријера узрокује да звучни таласи стигну до пријемника одбијањем од различитих површина у просторији и дифракцијом на ивицама баријере. Као резултат, укупан ниво буке је смањен на локацији пријемника.
Ефикасност баријере је функција њене локације у односу на извор буке или пријемнике и њене укупне димензије. Да би се максимизирало потенцијално смањење буке, баријера треба да буде лоцирана што ближе извору или пријемнику. Затим, баријера треба да буде што виша и шира. За ефикасно блокирање путање звука, материјал високе густине, реда величине 4 до 6 лб/фт3, треба користити. Коначно, баријера не би требало да садржи никакве отворе или празнине, што може значајно смањити њену ефикасност. Ако је потребно укључити прозор за визуелни приступ опреми, онда је важно да прозор има степен преноса звука који је најмање еквивалентан оној самог материјала баријере.
Коначна опција за смањење изложености радника буци је третирање простора или подручја у којима запослени ради. Ова опција је најпрактичнија за оне радне активности, као што су инспекција производа или станице за праћење опреме, где је кретање запослених ограничено на релативно малу област. У овим ситуацијама, акустична кабина или склониште се могу инсталирати да изолују запослене и обезбеде олакшање од прекомерног нивоа буке. Дневна изложеност буци биће смањена све док се значајан део радне смене проводи унутар склоништа. Да би се изградило такво склониште, потребно је консултовати претходно описане смернице за пројектовање ограђеног простора.
У закључку, имплементација ефикасног програма „Купите тихо“ требало би да буде почетни корак у укупном процесу контроле буке. Овај приступ је дизајниран да спречи куповину или уградњу било које опреме која може представљати проблем са буком. Међутим, за оне ситуације у којима већ постоје превелики нивои буке, онда је неопходно систематски проценити окружење буке како би се развила најпрактичнија опција инжењерске контроле за сваки појединачни извор буке. Приликом одређивања релативног приоритета и хитности спровођења мера контроле буке, треба узети у обзир изложеност запослених, заузетост простора и укупни ниво буке у простору. Очигледно, важан аспект жељеног резултата је постизање максималног смањења изложености запослених буци за уложена новчана средства и да се истовремено обезбеди највећи степен заштите запослених.
Аутори захваљују Министарству рада Северне Каролине на дозволи за поновну употребу материјала развијених током писања индустријског водича НЦДОЛ о очувању слуха.
Примарни циљ професионалних програма за очување слуха (ХЦП) је да спречи губитак слуха изазван буком на послу услед излагања опасној буци на радном месту (Роистер и Роистер 1989 и 1990). Међутим, особа — која ће касније бити окарактерисана као „кључни појединац“ — која је одговорна за делотворност здравственог радника треба да користи здрав разум како би модификовала ове праксе како би одговарала локалној ситуацији како би се постигао жељени циљ: заштита радника од изложености штетној професионалној буци. Секундарни циљ ових програма би требало да буде да тако образују и мотивишу појединце да такође одлуче да се заштите од штетне изложености буци која није на радном месту и пренесу своје знање о очувању слуха својим породицама и пријатељима.
Слика 1 приказује дистрибуцију преко 10,000 узорака изложености буци из четири извора у две земље, укључујући различита индустријска, рударска и војна радна окружења. Узорци су 8-часовне временски пондерисане просечне вредности засноване на курсевима од 3, 4 и 5 дБ. Ови подаци показују да је око 90% дневне еквивалентне изложености буци 95 дБА или ниже, а само 10% прелази 95 дБА.
Слика 1. Процењена опасност од излагања буци за различите популације
Важност података на слици 1, под претпоставком да се односе на већину земаља и становништва, је једноставно да велика већина запослених који су изложени буци треба да постигне само 10 дБА заштите од буке да би елиминисали опасност. Када се уређаји за заштиту слуха (ХПД) носе да би се постигла ова заштита, они који су одговорни за здравље радника морају да одвоје време да сваком појединцу уграде уређај који је удобан, практичан за животну средину, узима у обзир слушне потребе појединца (способност да чује сигнали упозорења, говор, итд.), и обезбеђује акустични печат када се носи из дана у дан у стварном свету.
Овај чланак представља сажети скуп добрих пракси очувања слуха, као што је сажето на контролној листи приказаној на слици 2.
Слика 2. Контролна листа добрих пракси здравствених радника
Предности очувања слуха
Превенција професионалног губитка слуха користи запосленима очувањем слушних способности које су кључне за добар квалитет живота: међуљудска комуникација, уживање у музици, детекција звукова упозорења и још много тога. Здравствени центар пружа корист од здравственог скрининга, пошто се губитак слуха који није на радном месту и потенцијално лечиве болести уха често откривају путем годишњих аудиограма. Смањење изложености буци такође смањује потенцијални стрес и умор повезан са буком.
Послодавац има директну корист применом ефикасног здравственог радника који одржава добар слух запослених, јер ће радници остати продуктивнији и свестранији ако њихове комуникацијске способности нису нарушене. Ефикасни здравствени радници могу да смање стопе незгода и унапреде ефикасност рада.
Фазе здравственог радника
Погледајте контролну листу на слици 2 за детаље о свакој фази. Различито особље може бити одговорно за различите фазе, а ово особље чини тим здравствених радника.
Анкете о изложености звуку
Мерачи нивоа звука или лични дозиметри буке се користе за мерење нивоа буке на радном месту и процену изложености радника буци како би се утврдило да ли је здравствени радник потребан; ако је тако, тако прикупљени подаци ће помоћи у успостављању одговарајућих политика здравствених радника за заштиту запослених (Роистер, Бергер и Роистер 1986). Резултати анкете идентификују који запослени (по одељењу или радном месту) ће бити укључени у ХЦП, које области треба да буду постављене за потребну употребу штитника за уши, и који уређаји за заштиту слуха су адекватни. Потребни су одговарајући узорци репрезентативних услова производње да би се експозиција класификовала у опсеге (испод 85 дБА, 85-89, 90-94, 95-99 дБА, итд.). Мерење А-пондерисаног нивоа звука током општег истраживања буке често идентификује доминантне изворе буке у деловима постројења где накнадне инжењерске студије контроле буке могу значајно смањити изложеност запослених.
Инжењерска и административна контрола буке
Контроле буке могу смањити изложеност запослених буци на безбедан ниво, елиминишући потребу за програмом очувања слуха. Инжењерске контроле (погледајте „Инжењерска контрола буке“ [НОИ03АЕ] у овом поглављу) укључују модификације извора буке (као што је постављање пригушивача на млазнице за издувавање ваздуха), путање буке (као што је постављање кућишта за блокирање звука око опреме) или пријемника (као што је изградња ограђеног простора око радне станице запосленог). Често је потребан допринос радника у дизајнирању таквих модификација како би се осигурало да су практичне и да неће ометати његове или њене задатке. Очигледно, изложеност опасној буци запослених треба да се смањи или елиминише помоћу инжењерске контроле буке кад год је то практично и изводљиво.
Административна контрола буке укључује замену старе опреме тишим новим моделима, придржавање програма одржавања опреме у вези са контролом буке и промене у распореду рада запослених да би се смањиле дозе буке ограничавањем времена излагања када је то практично и технички препоручљиво. Планирање и пројектовање за постизање неопасног нивоа буке када се нова производна постројења доведу у рад је административна контрола која такође може елиминисати потребу за здравственим радницима.
Образовање и мотивација
Чланови ХЦП тима и запослени неће активно учествовати у очувању слуха осим ако не разумеју његову сврху, како ће имати директну корист од програма и да је усклађеност са безбедносним и здравственим захтевима компаније услов за запошљавање. Без смисленог образовања за мотивисање појединачних акција, ХЦП ће пропасти (Роистер анд Роистер 1986). Теме које треба покрити треба да обухватају следеће: сврху и предности ХЦП-а, методе и резултате звучног истраживања, коришћење и одржавање инжењерских третмана контроле буке за смањење изложености, опасна излагања буци ван посла, како бука оштећује слух, последице губитак слуха у свакодневном животу, избор и постављање уређаја за заштиту слуха и важност доследног ношења, како аудиометријско тестирање идентификује промене слуха да би се указало на потребу за већом заштитом и политике ХЦП послодавца. У идеалном случају, ове теме се могу објаснити малим групама запослених на састанцима о безбедности, дајући довољно времена за питања. У ефективним здравственим радницима, образовна фаза је континуиран процес — не само годишња презентација — пошто особље здравствених радника свакодневно користи прилике да подсети друге на очување слуха.
Ношење заштите
Послодавац обезбеђује уређаје за заштиту слуха (чепиће за уши, штитнике за уши и полу-уметке) које запослени могу да носе све док на радном месту постоји опасна бука. Пошто изводљива инжењерска контрола буке није развијена за многе типове индустријске опреме, штитници за уши су најбоља тренутна опција за спречавање губитка слуха изазваног буком у овим ситуацијама. Као што је раније наведено, већина радника изложених буци треба да постигне само 10 дБ слабљења да би били адекватно заштићени од буке. Са великим избором данас доступних штитника за уши, адекватна заштита се може лако постићи (Роистер 1985; Роистер и Роистер 1986) ако се уређаји индивидуално монтирају на сваког запосленог како би се постигао акустични печат уз прихватљиву удобност и ако је радник поучен како да правилно носите уређај да бисте одржали акустични печат, али доследно кад год постоји опасност од буке.
Аудиометријске евалуације
Свака изложена особа треба да добије основну проверу слуха праћену годишњим поновним проверама како би се пратио статус слуха и открила свака промена слуха. Аудиометар се користи у кабини за пригушивање звука за тестирање прага слуха запосленог на 0.5, 1, 2, 3, 4, 6 и 8 кХз. Ако је ХЦП ефикасан, аудиометријски резултати запослених неће показати значајне промене повезане са оштећењем слуха изазваном буком на послу. Ако се пронађу сумњиве промене слуха, аудиометријски техничар и аудиолог или лекар који прегледају записник могу саветовати запосленог да пажљивије носи ХПД, процени да ли су потребни ХПД који боље одговарају и мотивишу појединца да буде пажљивији у заштити својих или њених слушање и на послу и ван њега. Понекад се могу идентификовати непрофесионални узроци промене слуха, као што су пуцњава или излагање буци из хобија, или проблеми са медицинским ушима. Аудиометријско праћење је корисно само ако се одржава контрола квалитета процедура тестирања и ако се резултати користе за покретање праћења код особа са значајним променама слуха (Роистер 1985).
Евиденција
Захтеви за врсту евиденције која се води и трајање истих разликују се од земље до земље. У земљама у којима су спорови и компензација радника важна питања, евиденцију би требало чувати дуже него што је прописано прописима о занимању јер су често корисни у правне сврхе. Циљ вођења евиденције је да документује како су запослени заштићени од буке (Роистер и Роистер 1989 и 1990). Посебно важна евиденција укључује процедуре и налазе звучног испитивања, аудиометријску калибрацију и резултате, накнадне радње као одговор на промене слуха запослених и документацију о постављању штитника за уши и обуци. Евиденција треба да садржи имена особља које је обављало задатке ХЦП-а, као и резултате.
Евалуација програма
Карактеристике ефективних програма
Успешни здравствени радници деле следеће карактеристике и промовишу „безбедносну културу“ у погледу свих безбедносних програма (заштитне наочаре, „каске“, безбедно понашање при подизању, итд.).
„Кључна особа“
Најважнија стратегија за ефикасно функционисање пет фаза ХЦП-а је њихово уједињавање под надзором једног појединца од централног значаја (Роистер и Роистер 1989. и 1990.). У мањим компанијама где једна особа заправо може да обавља све аспекте здравственог радника, недостатак координације обично није проблем. Међутим, како се величина организације повећава, различити типови особља се укључују у ХЦП: безбедносно особље, медицинско особље, инжењери, индустријски хигијеничари, надзорници креветића за алате, надзорници производње и други. Са особљем из различитих дисциплина које спроводи различите аспекте програма, постаје веома тешко координирати њихове напоре осим ако један „кључни појединац“ није у стању да надгледа цео здравствени радник. Избор ко би ова особа требало да буде је кључан за успех програма. Једна од примарних квалификација за кључног појединца је истинско интересовање за здравственог радника компаније.
Кључни појединац је увек приступачан и искрено је заинтересован за коментаре или жалбе које могу помоћи да се побољша здравствени радник. Ова особа не заузима став на даљину нити остаје у канцеларији, управљајући здравственим радницима на папиру по мандату, већ проводи време на производним подовима или где год су радници активни како би комуницирао са њима и посматрао како се проблеми могу спречити или решити.
Активне комуникације и улоге
Чланови примарног здравственог тима треба да се редовно састају како би разговарали о напретку програма и осигурали да се све дужности извршавају. Када људи са различитим задацима схвате како њихове улоге доприносе укупном исходу програма, боље ће сарађивати како би спречили губитак слуха. Кључни појединац може остварити ову активну комуникацију и сарадњу ако му руководство да овлашћење за доношење одлука здравственог радника и расподелу ресурса да делује на основу одлука када се донесу. Успех ХЦП зависи од свих, од највишег шефа до недавно ангажованог приправника; свако има важну улогу. Улога менаџмента је у великој мери да подржи здравственог радника и спроводи његове политике као један аспект целокупног здравственог и безбедносног програма компаније. За средње менаџере и супервизоре улога је директнија: они помажу у спровођењу пет фаза. Улога запослених је да активно учествују у програму и буду агресивни у давању предлога за побољшање рада здравственог радника. Међутим, да би учешће запослених било успешно, менаџмент и тим здравствених радника морају бити пријемчиви за коментаре и стварно реаговати на доприносе запослених.
Штитници слуха—ефикасни и принуђени
Важност политике заштите слуха за успех здравствених радника је наглашена двема пожељним карактеристикама делотворних здравствених радника: стриктно спровођење употребе штитника за слух (мора постојати стварна примена, а не само папирна политика) и доступност заштитника који су потенцијално ефикасни за употребу од стране здравствених радника. носиоци у радном окружењу. Потенцијално ефикасни уређаји су практични и довољно удобни да их запослени стално носе и обезбеђују адекватно пригушивање звука без нарушавања комуникације прекомерном заштитом.
Ограничени спољни утицаји на здравственог радника
Ако су одлуке локалног здравственог радника ограничене политикама које налаже седиште компаније, кључном појединцу ће можда бити потребна помоћ највишег менаџмента у добијању изузетака од корпоративних или екстерних правила како би се задовољиле локалне потребе. Кључни појединац такође мора да држи строгу контролу над свим услугама које пружају спољни консултанти, извођачи или владини званичници (као што су звучне анкете или аудиограми). Када се користе извођачи радова, теже је кохезивно интегрисати њихове услуге у целокупни здравствени радник, али је то од кључне важности. Ако особље у фабрици не испоштује коришћење информација које су дали извођачи, онда уговорени елементи програма губе делотворност. Искуство јасно показује да је веома тешко успоставити и одржавати ефикасан здравствени радник који претежно зависи од спољних извођача.
За разлику од претходних карактеристика, следећа је листа неких уобичајених узрока неефикасности ХЦП.
Објективна евалуација аудиометријских података
Аудиометријски подаци за популацију изложену буци пружају доказ да здравствени радник спречава професионални губитак слуха. Временом, стопа промене слуха за запослене изложене буци не би требало да буде већа од оне код одговарајућих контрола без бучних послова. Да би се дала рана индикација ефикасности ХЦП-а, развијене су процедуре за аудиометријску анализу базе података користећи варијабилност граничних вредности из године у годину (Роистер и Роистер 1986; АНСИ 1991).
Услови
У области буке на раду појмови регулација, стандард, и законодавство се често користе наизменично, иако технички могу имати мало другачија значења. Стандард је кодификовани скуп правила или смерница, слично као пропис, али се може развити под окриљем групе за консензус, као што је Међународна организација за стандардизацију (ИСО). Законодавство се састоји од закона које прописују законодавни органи или органи локалне управе.
Многи национални стандарди се називају законодавством. Нека званична тела користе и термине стандарди и прописи. питања Савета европских заједница (ЦЕЦ). Директиве. Све чланице Европске заједнице требале су да до 1986. године “ускладе” своје стандарде буке (прописе или законе) са Директивом ЕЕЗ о изложености буци на раду из 1990. (ЦЕЦ 1986). То значи да су стандарди и прописи о буци земаља чланица морали да буду барем једнако заштитни као Директива ЕЕЗ. У Сједињеним Државама, а регулација је правило или наредба коју прописује државни орган и обично је више формалне природе него стандарда.
Неки народи имају а Кодекс понашања, што је нешто мање формално. На пример, аустралијски национални стандард за професионалну изложеност буци састоји се од два кратка параграфа који постављају обавезна правила, након чега следи кодекс праксе од 35 страница који пружа практичне смернице о томе како стандард треба да се примени. Кодекси обично немају правну снагу прописа или закона.
Други термин који се повремено користи је препорука, што више личи на смерницу него на обавезно правило и није примењиво. У овом чланку термин стандард користиће се генерички за представљање стандарда буке свих степена формалности.
Стандарди консензуса
Један од најчешће коришћених стандарда за буку је ИСО 1999, Акустика: Одређивање изложености буци на радном месту и процена оштећења слуха изазваног буком (ИСО 1990). Овај међународни стандард консензуса представља ревизију раније, мање детаљне верзије и може се користити за предвиђање количине губитка слуха за које се очекује да ће се појавити у различитим центилима изложене популације на различитим аудиометријским фреквенцијама у зависности од нивоа и трајања изложености, старости и секс.
ИСО је тренутно веома активан у области стандардизације буке. Његов технички комитет ТЦ43, „Акустика“, ради на стандарду за процену ефикасности програма за очување слуха. Према вон Гиеркеу (1993), Подкомитет 43 (СЦ1) ТЦ1 има 21 радну групу, од којих неке разматрају више од три стандарда свака. ТЦ43/СЦ1 је издао 58 стандарда у вези са буком и 63 додатна стандарда су у фази ревизије или припреме (вон Гиерке 1993).
Критеријуми ризика од штете
Термин критеријуми ризика од штете односи се на ризик од оштећења слуха од различитих нивоа буке. Многи фактори улазе у развој ових критеријума и стандарда поред података који описују количину губитка слуха насталог услед одређене количине изложености буци. Постоје и техничка и политичка разматрања.
Следећа питања су добри примери разматрања политике: Који део популације изложене буци треба да буде заштићен и колики губитак слуха представља прихватљив ризик? Да ли и најосетљивије чланове изложене популације треба да заштитимо од губитка слуха? Или треба да се заштитимо само од надокнадивог оштећења слуха? То се своди на питање коју формулу за губитак слуха користити, а различита владина тела су се веома разликовала у свом избору.
Ранијих година донете су регулаторне одлуке које су дозвољавале значајне количине губитка слуха као прихватљив ризик. Најчешћа дефиниција је била просечан ниво прага слуха (или „ниска ограда“) од 25 дБ или више на аудиометријским фреквенцијама 500, 1,000 и 2,000 Хз. Од тог времена, дефиниције „оштећења слуха“ или „слушног хендикепа“ постале су рестриктивније, при чему су различите нације или групе за консензус заговарале различите дефиниције. На пример, неке владине агенције САД сада користе 25 дБ на 1,000, 2,000 и 3,000 Хз. Друге дефиниције могу укључивати ниску ограду од 20 или 25 дБ на 1,000, 2,000 и 4,000 Хз и могу укључивати шири опсег фреквенција.
Генерално, како дефиниције укључују више фреквенције и ниже „ограде“ или нивое прага слуха, прихватљив ризик постаје строжи и чини се да је већи проценат изложене популације изложен ризику од датих нивоа буке. Да не постоји ризик од било каквог губитка слуха услед излагања буци, чак и код осетљивијих чланова изложене популације, дозвољена граница излагања би морала да буде само 75 дБА. У ствари, Директива ЕЕЗ је успоставила еквивалентан ниво (Лeq) од 75 дБА као ниво на којем је ризик занемарљив, а овај ниво је такође постављен као циљ за шведске производне погоне (Кихлман 1992).
Све у свему, преовлађујућа мисао о овој теми је да је прихватљиво да радна снага изложена буци изгуби слух, али не превише. Што се тиче тога колико је превише, у овом тренутку нема консензуса. По свој прилици, већина нација израђује стандарде и прописе у покушају да ризик одржи на минималном нивоу, узимајући у обзир техничку и економску изводљивост, али без постизања консензуса о питањима као што су учесталост, ограда или проценат становништва који бити заштићени.
Представљање критеријума ризика од штете
Критеријуми за губитак слуха изазван буком могу се представити на било који од два начина: трајно померање прага изазвано буком (НИПТС) или проценат ризика. НИПТС је количина трајног померања прага који остаје у популацији након одузимања померања прага који би се „нормално“ десио од других узрока осим буке на радном месту. Процентуални ризик је проценат популације са одређеном количином оштећења слуха изазвана буком после одузимајући проценат сличне популације не изложени буци на раду. Овај концепт се понекад назива вишак ризика. Нажалост, ниједна метода није без проблема.
Проблем са коришћењем самог НИПТС-а је у томе што је тешко сумирати ефекте буке на слух. Подаци су обично приказани у великој табели која приказује померање прага изазваног буком за сваку аудиометријску фреквенцију као функцију нивоа буке, година изложености и центила популације. Концепт процентуалног ризика је привлачнији јер користи појединачне бројеве и чини се лако разумљивим. Али проблем са процентуалним ризиком је у томе што он може значајно да варира у зависности од бројних фактора, посебно висине ограде прага слуха и фреквенција које се користе за дефинисање оштећења слуха (или хендикепа).
Са обе методе, корисник треба да буде сигуран да су изложена и неизложена популација пажљиво упарене за факторе као што су старост и изложеност буци која није на радном месту.
Национални стандарди за буку
Табела 1 даје неке од главних карактеристика стандарда изложености буци неколико нација. Већина информација је актуелна од ове публикације, али су неки стандарди можда недавно ревидирани. Читаоцима се саветује да консултују најновије верзије националних стандарда.
Табела 1. Границе дозвољене изложености (ПЕЛ), девизни курсеви и други захтеви за изложеност буци према нацији
Нација, датум |
ПЕЛ Лav., 8 сати, дБАa |
Курс, дБАb |
LМак рмс Lврх СПЛ |
Ниво дБА инжењерске контролеc |
Аудиометријски тест нивоа дБАc |
Аргентина |
90 |
3 |
КСНУМКС дБА |
||
Аустралија,1 1993 |
85 |
3 |
140 дБ врх |
85 |
85 |
Бразил, 1992 |
85 |
5 |
КСНУМКС дБА |
85 |
|
Канада,2 1990 |
87 |
3 |
87 |
84 |
|
ЦИК,КСНУМКС, КСНУМКС 1986 |
85 |
3 |
140 дБ врх |
90 |
85 |
Чиле |
85 |
5 |
КСНУМКС дБА |
||
Кина,5 1985 |
70-90 |
3 |
КСНУМКС дБА |
||
Финска, 1982 |
85 |
3 |
85 |
||
Француска, 1990 |
85 |
3 |
135 дБ врх |
85 |
|
Немачка,КСНУМКС, КСНУМКС 1990 |
85 |
3 |
140 дБ врх |
90 |
85 |
Мађарска |
85 |
3 |
КСНУМКС дБА |
90 |
|
Индија,7 1989 |
90 |
КСНУМКС дБА |
|||
Израел, 1984 |
85 |
5 |
КСНУМКС дБА |
||
Италија, 1990 |
85 |
3 |
140 дБ врх |
90 |
85 |
Низоземска, 8 1987 |
80 |
3 |
140 дБ врх |
85 |
|
Нови Зеланд,9 1981 |
85 |
3 |
КСНУМКС дБА |
||
Норвешка,10 1982 |
85 |
3 |
КСНУМКС дБА |
80 |
|
Шпанија, 1989 |
85 |
3 |
140 дБ врх |
90 |
80 |
Шведска, 1992 |
85 |
3 |
КСНУМКС дБА |
85 |
85 |
Уједињено Краљевство, 1989 |
85 |
3 |
140 дБ врх |
90 |
85 |
Сједињене Америчке Државе,11 1983 |
90 |
5 |
КСНУМКС дБА |
90 |
85 |
Уругвај |
90 |
3 |
КСНУМКС дБА |
а ПЕЛ = Дозвољена граница излагања.
б Курс. Понекад се назива стопа удвостручавања или однос времена/интензитета трговања, ово је количина промене нивоа буке (у дБ) дозвољена за свако преполовљење или удвостручење трајања изложености.
ц Као и ПЕЛ, нивои који иницирају захтеве за инжењерске контроле и аудиометријско тестирање такође су, вероватно, просечни нивои.
Извори: Аренас 1995; Гунн; Емблетон 1994; ИЛО 1994. Објављени стандарди различитих нација су даље консултовани.
Напомене уз табелу 1.
1 Нивои за инжењерске контроле, тестове слуха и друге елементе програма за очување слуха дефинисани су у кодексу праксе.
2 Постоје неке варијације међу појединим канадским провинцијама: Онтарио, Квебек и Њу Бранзвик користе 90 дБА са курсом од 5 дБ; Алберта, Нова Шкотска и Њуфаундленд користе 85 дБА са курсом од 5 дБ; а Британска Колумбија користи 90 дБА са курсом од 3 дБ. Све захтевају инжењерске контроле до нивоа ПЕЛ. Манитоба захтева одређене праксе очувања слуха изнад 80 дБА, штитнике за слух и обуку на захтев изнад 85 дБА и инжењерске контроле изнад 90 дБА.
3 Савет европских заједница (86/188/ЕЕЦ) и Немачка (УВВ Ларм-1990) наводе да није могуће дати прецизну границу за елиминисање опасности за слух и ризика од других здравствених оштећења од буке. Стога је послодавац дужан да смањи ниво буке колико је то могуће, водећи рачуна о техничком напретку и доступности мера контроле. И друге земље ЕЗ су можда усвојиле овај приступ.
4 Од земаља које чини Европска заједница се захтевало да до 1. јануара 1990. имају стандарде који су барем у складу са Директивом ЕЕЗ.
5 Кина захтева различите нивое за различите активности: нпр. 70 дБА за прецизне монтажне линије, радионице за обраду и рачунарске собе; 75 дБА за просторије за дежурство, посматрање и одмор; 85 дБА за нове радионице; и 90 дБА за постојеће радионице.
6 Немачка такође има стандарде буке од 55 дБА за ментално стресне задатке и 70 дБА за механизовани рад у канцеларији.
7 Препорука.
8 Холандско законодавство о буци захтева инжењерску контролу буке на 85 дБА „осим ако се то не може разумно захтевати“. Заштита слуха мора бити обезбеђена изнад 80 дБА и радници су обавезни да је носе на нивоима изнад 90 дБА.
9 Новом Зеланду је потребно максимално 82 дБА за 16-сатну експозицију. Штитници за уши се морају носити на нивоима буке већим од 115 дБА.
10 Норвешка захтева ПЕЛ од 55 дБА за рад који захтева велику менталну концентрацију, 85 дБА за рад који захтева вербалну комуникацију или велику тачност и пажњу, и 85 дБА за друге бучне радне поставке. Препоручене границе су 10 дБ ниже. Радници изложени нивоима буке већим од 85 дБА треба да носе штитнике за слух.
11 Ови нивои се примењују на ОСХА стандард буке, који покрива раднике у општој индустрији и поморству. Америчке војне службе захтевају нешто строже стандарде. Америчко ваздухопловство и америчка војска користе ПЕЛ од 85 дБА и курс од 3 дБ.
Табела 1 јасно показује тренд већине земаља да користе границу дозвољене изложености (ПЕЛ) од 85 дБА, док око половине стандарда и даље користи 90 дБА за усаглашеност са захтевима за инжењерске контроле, као што је дозвољено Директивом ЕЕЗ. Огромна већина горе наведених земаља усвојила је курс од 3 дБ, осим Израела, Бразила и Чилеа, који сви користе правило од 5 дБ са нивоом критеријума од 85 дБА. Други значајан изузетак су Сједињене Државе (у цивилном сектору), иако су и америчка војска и америчко ваздухопловство усвојиле правило од 3 дБ.
Поред захтева за заштиту радника од губитка слуха, неколико земаља укључује одредбе за спречавање других штетних ефеката буке. Неке нације наводе потребу заштите од ван-аудијалних ефеката буке у својим прописима. И Директива ЕЕЗ и немачки стандард признају да бука на радном месту укључује ризик по здравље и безбедност радника осим губитка слуха, али да тренутна научна сазнања о ванаудитивним ефектима не омогућавају постављање прецизних безбедних нивоа.
Норвешки стандард укључује захтев да нивои буке не смеју да пређу 70 дБА у радним окружењима где је неопходна говорна комуникација. Немачки стандард заговара смањење буке ради превенције ризика од незгода, а и Норвешка и Немачка захтевају максималан ниво буке од 55 дБА да би се побољшала концентрација и спречио стрес током менталних задатака.
Неке земље имају посебне стандарде за буку за различите врсте радних места. На пример, Финска и Сједињене Државе имају стандарде буке за кабине моторних возила, Немачка и Јапан одређују нивое буке за канцеларије. Други укључују буку као једну од многих регулисаних опасности у одређеном процесу. Други стандарди се примењују на специфичне врсте опреме или машина, као што су ваздушни компресори, моторне тестере и грађевинска опрема.
Поред тога, неке нације су прогласиле посебне стандарде за уређаје за заштиту слуха (као што су Директива ЕЕЗ, Холандија и Норвешка) и за програме очувања слуха (као што су Француска, Норвешка, Шпанија, Шведска и Сједињене Државе).
Неке нације користе иновативне приступе да нападну проблем буке на раду. На пример, Холандија има посебан стандард за новоизграђена радна места, а Аустралија и Норвешка дају информације послодавцима за упућивање произвођача у обезбеђивање тише опреме.
Мало је информација о степену до којег се ови стандарди и прописи спроводе. Неки наводе да послодавци „требају“ да предузму одређене радње (као у кодексима праксе или смерницама), док већина наводи да послодавци „требају“. Стандарди који користе „схалл“ су склонији да буду обавезни, али појединачне нације се увелико разликују у својој способности и склоности да обезбеде спровођење. Чак и унутар исте нације, примена стандарда буке на радном месту може значајно да варира у зависности од владе на власти.
Јонизујуће зрачење је свуда. Долази из свемира као космички зраци. У ваздуху је као емисија радиоактивног радона и његовог потомства. Природни радиоактивни изотопи улазе и остају у свим живим бићима. То је неизбежно. Заиста, све врсте на овој планети су еволуирале у присуству јонизујућег зрачења. Док људи изложени малим дозама зрачења можда неће одмах показати никакве очигледне биолошке ефекте, нема сумње да јонизујуће зрачење, када се даје у довољним количинама, може да изазове штету. Ови ефекти су добро познати и по врсти и по степену.
Иако јонизујуће зрачење може нанети штету, оно такође има много корисних употреба. Радиоактивни уранијум производи електричну енергију у нуклеарним електранама у многим земљама. У медицини, рендгенски зраци производе радиографију за дијагнозу унутрашњих повреда и болести. Лекари нуклеарне медицине користе радиоактивни материјал као трагаче за формирање детаљних слика унутрашњих структура и за проучавање метаболизма. Доступни су терапеутски радиофармаци за лечење поремећаја као што су хипертиреоза и рак. Лекари за радиотерапију користе гама зраке, пионске зраке, електронске зраке, неутроне и друге врсте зрачења за лечење рака. Инжењери користе радиоактивни материјал у операцијама каротеће нафтних бушотина и у мерачима густине влаге у земљишту. Индустријски радиографи користе рендгенске зраке у контроли квалитета како би погледали унутрашње структуре произведених уређаја. Знакови за излаз у зградама и авионима садрже радиоактивни трицијум да би светлили у мраку у случају нестанка струје. Многи детектори дима у кућама и пословним зградама садрже радиоактивни америцијум.
Ове бројне употребе јонизујућег зрачења и радиоактивних материјала побољшавају квалитет живота и помажу друштву на много начина. Предности сваке употребе увек се морају упоредити са ризицима. Ризици могу бити за раднике који су директно укључени у примену радијације или радиоактивног материјала, за јавност, за будуће генерације и за животну средину или за било коју комбинацију истих. Осим политичких и економских разматрања, користи увек морају бити веће од ризика када је у питању јонизујуће зрачење.
Јонизујућег зрачења
Јонизујуће зрачење се састоји од честица, укључујући фотоне, које изазивају одвајање електрона од атома и молекула. Међутим, неке врсте зрачења релативно ниске енергије, као што је ултраљубичасто светло, такође могу изазвати јонизацију под одређеним околностима. Да би се ове врсте зрачења разликовале од зрачења које увек изазива јонизацију, произвољна доња граница енергије за јонизујуће зрачење се обично поставља око 10 килоелектрон волти (кеВ).
Директно јонизујуће зрачење се састоји од наелектрисаних честица. Такве честице укључују енергетске електроне (понекад се називају негатрони), позитроне, протоне, алфа честице, набијене мезоне, мионе и тешке јоне (јонизоване атоме). Ова врста јонизујућег зрачења реагује са материјом првенствено путем Кулонове силе, одбијајући или привлачећи електроне из атома и молекула захваљујући њиховом наелектрисању.
Индиректно јонизујуће зрачење се састоји од ненаелектрисаних честица. Најчешћи типови индиректног јонизујућег зрачења су фотони изнад 10 кеВ (рендгенски и гама зраци) и сви неутрони.
Рентгенски и гама-зраци фотони ступају у интеракцију са материјом и изазивају јонизацију на најмање три различита начина:
дати фотон може се десити било који од њих, осим што је производња пара могућа само за фотоне са енергијом већом од 1.022 МеВ. Енергија фотона и материјал са којим је у интеракцији одређују до које интеракције је највероватније доћи.
На слици 1 приказани су региони у којима доминира сваки тип интеракције фотона као функција енергије фотона и атомског броја апсорбера.
Слика 1. Релативни значај три главне интеракције фотона у материји
Најчешће интеракције неутрона са материјом су нееластични судари, хватање (или активација) неутрона и фисија. Све су то интеракције са језгрима. Језгро које се нееластично судара са неутроном остаје на вишем енергетском нивоу. Ову енергију може ослободити у облику гама зрака или емитовањем бета честице, или обоје. У хватању неутрона, погођено језгро може да апсорбује неутрон и избаци енергију у облику гама или рендгенских зрака или бета честица, или обоје. Секундарне честице тада изазивају јонизацију као што је горе објашњено. У фисији, тешко језгро апсорбује неутрон и раздваја се на два лакша језгра која су скоро увек радиоактивна.
Количине, јединице и сродне дефиниције
Међународна комисија за јединице и мере зрачења (ИЦРУ) развија међународно прихваћене формалне дефиниције количина и јединица зрачења и радиоактивности. Међународна комисија за радиолошку заштиту (ИЦРП) такође поставља стандарде за дефинисање и употребу различитих величина и јединица које се користе у безбедности од зрачења. Следи опис неких величина, јединица и дефиниција које се обично користе у радијационој безбедности.
Апсорбована доза. Ово је основна дозиметријска величина за јонизујуће зрачење. У основи, то је енергија јонизујућег зрачења коју даје материји по јединици масе. формално,
где D је апсорбована доза, дe је средња енергија дата материји масе дm. Апсорбована доза има јединице џула по килограму (Ј кг-КСНУМКС). Посебан назив за јединицу апсорбоване дозе је сива (Ги).
Активност. Ова величина представља број нуклеарних трансформација из датог стања нуклеарне енергије у јединици времена. формално,
где A је активност, дN је очекивана вредност броја спонтаних нуклеарних прелаза из датог енергетског стања у временском интервалу дt. Повезан је са бројем радиоактивних језгара N од:
где је л константа распада. Активност има јединице инверзних секунди (с-КСНУМКС). Посебан назив за јединицу активности је бекерел (Бк).
Константа распадања (л). Ова величина представља вероватноћу по јединици времена да ће за дати радионуклид доћи до нуклеарне трансформације. Константа распадања има јединице инверзних секунди (с-КСНУМКС). Повезан је са временом полураспада t½ радионуклида помоћу:
Константа распада л је повезана са средњим животним веком, т, радионуклида:
Временска зависност активности A(t) и броја радиоактивних језгара N(t) може се изразити помоћу респективно.
Детерминистички биолошки ефекат. Ово је биолошки ефекат изазван јонизујућим зрачењем и чија је вероватноћа појаве нула при малим апсорбованим дозама, али ће се нагло повећати на јединицу (100%) изнад неког нивоа апсорбоване дозе (праг). Индукција катаракте је пример стохастичког биолошког ефекта.
Ефективна доза. Ефикасна доза E је збир пондерисаних еквивалентних доза у свим ткивима и органима тела. То је безбедна величина од зрачења, тако да њена употреба није прикладна за велике апсорбоване дозе које се испоручују у релативно кратком временском периоду. Даје га:
где w T је фактор тежине ткива и HT је еквивалентна доза за ткиво Т. Ефективна доза има јединице Ј кг-КСНУМКС. Посебан назив за јединицу ефективне дозе је сиверт (Св).
Еквивалентна доза. Еквивалентна доза HT је апсорбована доза усредњена на ткиво или орган (а не у тачки) и пондерисана за квалитет зрачења који је од интереса. То је безбедна величина од зрачења, тако да њена употреба није прикладна за велике апсорбоване дозе које се испоручују у релативно кратком временском периоду. Еквивалентну дозу даје:
где DТ,Р је апсорбована доза просечна по ткиву или органу Т услед зрачења Р и w R
је тежински фактор зрачења. Еквивалентна доза има јединице Ј кг-КСНУМКС. Посебан назив за јединицу еквивалентне дозе је сиверт (Св).
Халф-лифе. Ова количина је количина времена потребног да се активност узорка радионуклида смањи за половину. Еквивалентно, то је количина времена која је потребна да се одређени број језгара у датом радиоактивном стању смањи за половину. Има основне јединице секунде (с), али се такође обично изражава у сатима, данима и годинама. За дати радионуклид, време полураспада t½ је повезан са константом распада л са:
Линеарни пренос енергије. Ова количина је енергија коју наелектрисана честица даје материји по јединици дужине док пролази кроз материју. формално,
где L је линеарни пренос енергије (такође тзв линеарна сила заустављања судара) и дe је средња енергија коју је изгубила честица при преласку растојања дl. Линеарни пренос енергије (ЛЕТ) има јединице Ј м-КСНУМКС.
Средњи животни век. Ова количина је просечно време које ће нуклеарно стање преживети пре него што се подвргне трансформацији у стање ниже енергије емитовањем јонизујућег зрачења. Има основне јединице у секундама (с), али се такође може изразити у сатима, данима или годинама. То је повезано са константом распада:
где је т средње време живота, а л константа распада за дати нуклид у датом енергетском стању.
Тежина фактора зрачења. Ово је број w R да за дати тип и енергију зрачења Р представља вредности релативне биолошке ефикасности тог зрачења у изазивању стохастичких ефеката при малим дозама. Вредности w R односе се на линеарни пренос енергије (ЛЕТ) и дате су у табели 1. Слика 2 (на полеђини) приказује однос између w R и ЛЕТ за неутроне.
Табела 1. Тежина фактора зрачења вR
Тип и енергетски опсег |
wR 1 |
Фотони, све енергије |
1 |
Електрони и миони, све енергије2 |
1 |
Неутрони, енергија 10 кеВ |
5 |
10 кеВ до 100 кеВ |
10 |
>100 кеВ до 2 МеВ |
20 |
>2 МеВ до 20 МеВ |
10 |
>20 МеВ |
5 |
Протони, осим протона трзања, енергија >2 МеВ |
5 |
Алфа честице, фрагменти фисије, тешка језгра |
20 |
1 Све вредности се односе на зрачење које пада на тело или, за унутрашње изворе, емитовано из извора.
2 Искључујући Ожеове електроне емитоване из језгара везаних за ДНК.
Релативна биолошка ефикасност (РБЕ). РБЕ једне врсте зрачења у поређењу са другом је инверзни однос апсорбованих доза које производе исти степен дефинисане биолошке крајње тачке.
Слика 2. Пондери радијације за неутроне (глатка крива треба да се третира као апроксимација)
Стохастички биолошки ефекат. Ово је биолошки ефекат изазван јонизујућим зрачењем чија вероватноћа појаве расте са повећањем апсорбоване дозе, вероватно без прага, али чија је тежина независна од апсорбоване дозе. Рак је пример стохастичког биолошког ефекта.
Фактор тежине ткива в T. Ово представља допринос ткива или органа Т укупној штети због свих стохастичких ефеката насталих уједначеним зрачењем целог тела. Користи се зато што вероватноћа стохастичких ефеката услед еквивалентне дозе зависи од ткива или органа озраченог. Уједначена еквивалентна доза за цело тело треба да даје ефективну дозу бројчано једнаку збиру ефективних доза за сва ткива и органе тела. Дакле, збир свих фактора тежине ткива је нормализован на јединицу. Табела 2 даје вредности фактора тежине ткива.
Табела 2. Фактори тежине ткива вT
Ткиво или орган |
wT 1 |
Гонаде |
0.20 |
Коштана срж (црвена) |
0.12 |
Дебело црево |
0.12 |
Лунг |
0.12 |
стомак |
0.12 |
Бубањ |
0.05 |
Груди |
0.05 |
Џигерица |
0.05 |
Једњак |
0.05 |
Тироидни |
0.05 |
Кожа |
0.01 |
Површина костију |
0.01 |
Остатак |
0.05КСНУМКС, КСНУМКС |
1 Вредности су развијене из референтне популације једнаког броја оба пола и широког распона узраста. У дефиницији ефективне дозе они се односе на раднике, на целу популацију и на било који пол.
2 За потребе израчунавања, остатак се састоји од следећих додатних ткива и органа: надбубрежне жлезде, мозак, горњи део дебелог црева, танко црево, бубрези, мишићи, панкреас, слезина, тимус и материца. Листа укључује органе који ће вероватно бити селективно зрачени. Познато је да су неки органи на листи подложни изазивању рака.
3 У оним изузетним случајевима у којима једно од преосталих ткива или органа добије еквивалентну дозу већу од највеће дозе у било ком од дванаест органа за које је наведен тежински фактор, на то ткиво треба применити тежински фактор од 0.025 или орган и тежински фактор од 0.025 на просечну дозу у остатку остатка као што је горе дефинисано.
Након што га је Рентген открио 1895. године, рендгенски зраци су тако брзо уведени у дијагнозу и лечење болести да су повреде од прекомерног излагања зрачењу почеле да се сусрећу скоро одмах код пионирских радника на зрачењу, који тек треба да постану свесни опасности (Браун 1933). Прве такве повреде биле су углавном кожне реакције на рукама оних који су радили са раном опремом за зрачење, али у року од једне деценије такође су пријављене многе друге врсте повреда, укључујући прве врсте рака које се приписују зрачењу (Стоне 1959).
Током читавог века од ових раних открића, проучавање биолошких ефеката јонизујућег зрачења добијало је стални подстицај због све веће употребе зрачења у медицини, науци и индустрији, као и од мирољубиве и војне примене атомске енергије. Као резултат тога, биолошки ефекти радијације су детаљније истражени него они практично било ког другог агенса животне средине. Развој знања о ефектима зрачења је био утицајан у обликовању мера за заштиту здравља људи од многих других опасности по животну средину, као и од зрачења.
Природа и механизми биолошког дејства зрачења
Таложење енергије. За разлику од других облика зрачења, јонизујуће зрачење је способно да депонује довољно локализоване енергије да избаци електроне из атома са којима је у интеракцији. Дакле, како се зрачење насумично судара са атомима и молекулима у пролазу кроз живе ћелије, оно ствара јоне и слободне радикале који разбијају хемијске везе и изазивају друге молекуларне промене које повређују захваћене ћелије. Просторна дистрибуција јонизујућих догађаја зависи од тежинског фактора зрачења, w R зрачења (видети табелу 1 и слику 1).
Табела 1. Тежина фактора зрачења вR
Тип и енергетски опсег |
wR 1 |
Фотони, све енергије |
1 |
Електрони и миони, све енергије2 |
1 |
Неутрони, енергија <10 кеВ |
5 |
10 кеВ до 100 кеВ |
10 |
>100 кеВ до 2 МеВ |
20 |
>2 МеВ до 20 МеВ |
10 |
>20 МеВ |
5 |
Протони, осим протона трзања, енергија >2 МеВ |
5 |
Алфа честице, фрагменти фисије, тешка језгра |
20 |
1 Све вредности се односе на зрачење које пада на тело или, за унутрашње изворе, емитовано из извора.
2 Искључујући Ожеове електроне емитоване из језгара везаних за ДНК.
Слика 1. Разлике између различитих типова јонизујућег зрачења у моћи продирања у ткиво
Ефекти на ДНК. Било који молекул у ћелији може бити измењен зрачењем, али ДНК је најкритичнија биолошка мета због ограничене редунданције генетских информација које садржи. Апсорбована доза зрачења довољно велика да убије просечну ћелију која се дели — 2 сиве (Ги) — довољна је да изазове стотине лезија на њеним молекулима ДНК (Вард 1988). Већина таквих лезија је поправљива, али оне произведене густо јонизујућим зрачењем (на пример, протон или алфа честица) су генерално мање поправљиве од оних које производи ретко јонизујуће зрачење (на пример, рендгенски или гама зраци) ( Гоодхеад 1988). Густо јонизујуће (висока ЛЕТ) зрачења, стога, обично имају већу релативну биолошку ефикасност (РБЕ) од ретко јонизујућих (ниских ЛЕТ) зрачења за већину облика повреда (ИЦРП 1991).
Ефекти на гене. Оштећење ДНК које остаје непоправљено или је погрешно поправљено може се изразити у облику мутација, чија се учесталост повећава као линеарна функција дозе без прага, отприлике 10-КСНУМКС до 10.-КСНУМКС по локусу по Ги (НАС 1990). Чињеница да се чини да је стопа мутације пропорционална дози тумачи се да означава да прелазак ДНК једне јонизујуће честице може, у принципу, бити довољан да изазове мутацију (НАС 1990). Код жртава несреће у Чернобиљу, однос доза-одговор за мутације гликофорина у ћелијама коштане сржи веома личи на онај који је примећен код преживелих од атомске бомбе (Јенсен, Ланглоис и Бигбее 1995).
Ефекти на хромозоме. Оштећење генетског апарата радијацијом може такође изазвати промене у броју и структури хромозома, чија се учесталост примећује да расте са дозом код радника радијације, преживелих од атомске бомбе и других изложених јонизујућем зрачењу. Однос доза-одговор за хромозомске аберације у лимфоцитима људске крви (слика 2) је довољно добро окарактерисан тако да учесталост аберација у таквим ћелијама може послужити као користан биолошки дозиметар (ИАЕА 1986).
Слика 2. Учесталост дицентричних хромозомских аберација у хуманим лимфоцитима у односу на дозу, брзину дозе и квалитет зрачења ин витро
Ефекти на преживљавање ћелија. Међу најранијим реакцијама на зрачење је инхибиција ћелијске деобе, која се појављује одмах након излагања, која варира и по степену и по трајању у зависности од дозе (слика 3). Иако је инхибиција митозе карактеристично пролазна, оштећење гена и хромозома зрачењем може бити смртоносно за ћелије које се деле, које су као класа високо осетљиве на радио (ИЦРП 1984). Мерено у смислу пролиферативног капацитета, преживљавање ћелија које се деле има тенденцију да се експоненцијално смањује са повећањем дозе, 1 до 2 Ги генерално довољно да смањи преживелу популацију за око 50% (слика 4).
Слика 3. Митотичка инхибиција изазвана рендгенским зрацима у епителним ћелијама рожњаче пацова
Слика 4. Типичне криве доза-преживљавање за ћелије сисара изложене рендгенским зрацима и брзим неутронима
Ефекти на ткива. Зреле ћелије које се не деле су релативно радиорезистентне, али ћелије које се деле у ткиву су радиосензитивне и могу бити убијене у довољном броју интензивним зрачењем да изазове атрофију ткива (слика 5). Брзина такве атрофије зависи од динамике популације ћелија унутар захваћеног ткива; то јест, у органима које карактерише спор промет ћелија, као што су јетра и васкуларни ендотел, процес је типично много спорији него у органима које карактерише брзи промет ћелија, као што су коштана срж, епидермис и цревна слузокожа (ИЦРП 1984). Штавише, вреди напоменути да ако је запремина озраченог ткива довољно мала, или ако се доза акумулира довољно постепено, тежина повреде може бити знатно смањена компензаторном пролиферацијом преживелих ћелија.
Слика 5. Карактеристичан редослед догађаја у патогенези нестохастичких ефеката јонизујућег зрачења
Клиничке манифестације повреде
Врсте ефеката. Ефекти зрачења обухватају широк спектар реакција, које се значајно разликују у односу доза-одговор, клиничким манифестацијама, времену и прогнози (Меттлер и Уптон 1995). Ефекти се често деле, ради погодности, у две широке категорије: (1) наследни ефекте, који су изражени код потомака изложених појединаца, и (2) соматски ефекти, који су изражени код самих изложених појединаца. Ово последње укључује акутне ефекте, који се јављају релативно брзо након зрачења, као и касне (или хроничне) ефекте, као што је рак, који се могу појавити тек месецима, годинама или деценијама касније.
Акутни ефекти. Акутни ефекти зрачења углавном су резултат исцрпљивања прогениторних ћелија у захваћеним ткивима (слика 5) и могу се изазвати само дозама које су довољно велике да убију многе такве ћелије (на пример, табела 2). Из тог разлога, такви ефекти се посматрају као нестохастичан, Или детерминистички, у природи (ИЦРП 1984. и 1991.), за разлику од мутагених и канцерогених ефеката зрачења, који се посматрају као стохастички феномени који су резултат насумичних молекуларних промена у појединачним ћелијама које се повећавају као линеарне функције дозе без прага (НАС 1990; ИЦРП 1991).
Табела 2. Приближне граничне дозе конвенционално фракционисаног терапеутског рендгенског зрачења за клинички штетне нестохастичке ефекте у различитим ткивима
орган |
Повреда са 5 година |
Праг |
Иррадиација |
Кожа |
Чир, тешка фиброза |
55 |
КСНУМКС см2 |
Орална слузница |
Чир, тешка фиброза |
60 |
КСНУМКС см2 |
Једњак |
Чир, стриктура |
60 |
КСНУМКС см2 |
стомак |
Чир, перфорација |
45 |
КСНУМКС см2 |
Танко црево |
Чир, стриктура |
45 |
КСНУМКС см2 |
Дебело црево |
Чир, стриктура |
45 |
КСНУМКС см2 |
Ректум |
Чир, стриктура |
55 |
КСНУМКС см2 |
Пљувачне жлезде |
Ксеростомија |
50 |
КСНУМКС см2 |
Џигерица |
Отказивање јетре, асцитес |
35 |
цео |
Бубрег |
Нефросклероза |
23 |
цео |
Мокраћна бешика |
Чир, контрактура |
60 |
цео |
Тестови |
Трајни стерилитет |
5-15 |
цео |
јајник |
Трајни стерилитет |
2-3 |
цео |
материца |
Некроза, перфорација |
> КСНУМКС |
цео |
Вагина |
Чир, фистула |
90 |
КСНУМКС см2 |
Груди, дете |
Хипоплазија |
10 |
КСНУМКС см2 |
Груди, одрасла особа |
Атрофија, некроза |
> КСНУМКС |
цео |
Лунг |
Пнеумонитис, фиброза |
40 |
лобе |
Капиларе |
Телеангиектазија, фиброза |
50-60 |
s |
срце |
Перикардитис, панкардитис |
40 |
цео |
Кост, дете |
Заустављен раст |
20 |
КСНУМКС см2 |
Кост, одрасла особа |
Некроза, прелом |
60 |
КСНУМКС см2 |
Хрскавица, дете |
Заустављен раст |
10 |
цео |
Хрскавица, одрасла особа |
Некроза |
60 |
цео |
Централни нервни систем (мозак) |
Некроза |
50 |
цео |
Кичмена мождина |
Некроза, трансекција |
50 |
КСНУМКС см2 |
Око |
Панофталмитис, крварење |
55 |
цео |
Цорнеа |
кератитис |
50 |
цео |
Објектив |
Катаракта |
5 |
цео |
Ухо (унутрашње) |
Глухост |
> КСНУМКС |
цео |
Тироидни |
Хипотиреоза |
45 |
цео |
Адренал |
Хипоадренализам |
> КСНУМКС |
цео |
Хипофиза |
Хипопитуитаризам |
45 |
цео |
Мишићи, дете |
Хипоплазија |
20-30 |
цео |
Мишић, одрасла особа |
Атрофија |
> КСНУМКС |
цео |
Коштана срж |
Хипоплазија |
2 |
цео |
Коштана срж |
Хипоплазија, фиброза |
20 |
локализован |
Лимфни чворови |
Атрофија |
33-45 |
s |
Лимфатика |
Сцлеросис |
50 |
s |
Фетус |
Смрт |
2 |
цео |
* Доза која изазива ефекат код 1-5 одсто изложених особа.
Извор: Рубин и Казарет 1972.
Акутне повреде типова које су преовлађивале код пионирских радника радијације и пацијената у раној радиотерапији су у великој мери елиминисане побољшањима безбедносних мера предострожности и метода лечења. Ипак, већина пацијената који се данас лече зрачењем и даље доживљавају неку повреду нормалног ткива које је озрачено. Поред тога, и даље се дешавају озбиљне радијацијске незгоде. На пример, око 285 несрећа нуклеарних реактора (искључујући несрећу у Чернобиљу) пријављено је у различитим земљама између 1945. и 1987. године, при чему је озрачено више од 1,350 особа, од којих 33 фатално (Лусхбаугх, Фри анд Рицкс 1987). Сама несрећа у Чернобиљу ослободила је довољно радиоактивног материјала да захтева евакуацију десетина хиљада људи и домаћих животиња из околине, а изазвала је радијациону болест и опекотине код више од 200 припадника хитне помоћи и ватрогасаца, при чему је 31 смртно повређен (УНСЦЕАР 1988. ). Дугорочни здравствени ефекти испуштеног радиоактивног материјала не могу се са сигурношћу предвидети, али процене резултирајућих ризика од канцерогених ефеката, засноване на моделима инциденције дозе без прага (о којима се говори у наставку), имплицирају да до 30,000 додатних смртних случајева од рака може доћи у становништво северне хемисфере током наредних 70 година као резултат несреће, иако је вероватно да ће додатни канцери у било којој земљи бити премали да би се могли епидемиолошки открити (УСДОЕ 1987).
Мање катастрофалне, али далеко бројније од хаварија на реакторима биле су несреће са медицинским и индустријским изворима гама зрака, које су такође проузроковале повреде и губитак живота. На пример, непрописно одлагање извора радиотерапије цезијум-137 у Гојанији, Бразил, 1987. године, резултирало је зрачењем десетина несуђених жртава, од којих четири смртно (УНСЦЕАР 1993).
Свеобухватна дискусија о повредама радијацијом је ван оквира овог прегледа, али су акутне реакције радиоосетљивијих ткива од широког интереса и стога су укратко описане у наредним одељцима.
Кожа. Ћелије у заметном слоју епидермиса су високо осетљиве на радиоактивност. Као резултат тога, брзо излагање коже дози од 6 Св или више изазива еритем (црвенило) на изложеном подручју, који се јавља у року од једног дана, обично траје неколико сати, а након две до четири недеље следи један или више таласа дубљег и дужег еритема, као и епилацијом (губитак косе). Ако доза прелази 10 до 20 Св, у року од две до четири недеље могу да настану пликови, некроза и улцерација, праћена фиброзом дермиса и васкулатуре, што може довести до атрофије и другог таласа улцерације месецима или годинама касније (ИЦРП 1984. ).
Коштана срж и лимфоидно ткиво. Лимфоцити су такође високо радиосензитивни; доза од 2 до 3 Св која се брзо испоручује целом телу може убити довољно њих да смањи број периферних лимфоцита и ослаби имуни одговор у року од неколико сати (УНСЦЕАР 1988). Хемопоетске ћелије у коштаној сржи су слично радиосензитивне и довољно су исцрпљене упоредивом дозом да изазову гранулоцитопенија и тромбоцитопенија у року од три до пет недеља. Такво смањење броја гранулоцита и тромбоцита може бити довољно озбиљно након веће дозе да доведе до крварења или фаталне инфекције (табела 3).
Табела 3. Главни облици и карактеристике акутног радијационог синдрома
Време после |
Церебрални облик |
Гастро- |
Хемопоетски облик |
Плућни облик |
Први дан |
мучнина |
мучнина |
мучнина |
мучнина |
Сецонд веек |
мучнина |
|||
Трећег до шестог |
слабост |
|||
Од другог до осмог |
кашаљ |
Извор: УНСЦЕАР 1988.
Црева. Матичне ћелије у епителу који облаже танко црево су такође изузетно радиосензитивне, акутна изложеност 10 Св, што доводи до смањења њиховог броја у довољној мери да проузрокује да се цревне ресице које се налазе изнад њих оголе у року од неколико дана (ИЦРП 1984; УНСЦЕАР 1988). Денудација велике површине слузокоже може резултирати фулминирајућим, брзо фаталним синдромом налик дизентерији (табела 3).
Гонаде. Зрели сперматозоиди могу да преживе велике дозе (100 Св), али сперматогоније су толико радиосензитивне да је само 0.15 Св достављених брзо у оба тестиса довољно да изазове олигоспермију, а доза од 2 до 4 Св може изазвати трајни стерилитет. Ооцити су, такође, радиосензитивне, доза од 1.5 до 2.0 Св се брзо испоручује у оба јајника изазивајући привремени стерилитет, а већа доза, трајни стерилитет, у зависности од старости жене у време излагања (ИЦРП 1984).
Респираторног тракта. Плућа нису високо радиосензитивна, али брзо излагање дози од 6 до 10 Св може изазвати развој акутног пнеумонитиса на изложеном подручју у року од једног до три месеца. Ако је захваћен велики волумен плућног ткива, процес може довести до респираторне инсуфицијенције у року од неколико недеља, или може довести до плућне фиброзе и цор пулмонале месецима или годинама касније (ИЦРП 1984; УНСЦЕАР 1988).
Сочиво ока. Ћелије предњег епитела сочива, које настављају да се деле током живота, релативно су радиосензитивне. Као резултат тога, брзо излагање сочива дози већој од 1 Св може у року од неколико месеци довести до стварања микроскопске постериорне поларне непрозирности; и 2 до 3 Св примљене у једном кратком излагању—или 5.5 до 14 Св акумулираних током периода од месеци—могу да доведу до катаракте која слаби вид (ИЦРП 1984).
Остала ткива. У поређењу са претходно наведеним ткивима, друга ткива тела су генерално знатно мање радиосензитивна (на пример, табела 2); међутим, ембрион представља значајан изузетак, као што је објашњено у наставку. Такође је вредна пажње чињеница да је радиосензитивност сваког ткива повећана када је оно у стању брзог раста (ИЦРП 1984).
Повреда зрачења целог тела. Брзо излагање већег дела тела дози већој од 1 Ги може изазвати акутни радијациони синдром. Овај синдром укључује: (1) почетну продромалну фазу, коју карактеришу малаксалост, анорексија, мучнина и повраћање, (2) латентни период који следи, (3) другу (главну) фазу болести и (4) коначно, или опоравак или смрт (табела 3). Главна фаза болести обично има један од следећих облика, у зависности од преовлађујућег локуса радијацијске повреде: (1) хематолошки, (2) гастро-интестинални, (3) церебрални или (4) плућни (табела 3).
Локализована радијациона повреда. За разлику од клиничких манифестација акутне радијацијске повреде целог тела, које су обично драматичне и брзе, реакција на оштро локализовано зрачење, било из спољашњег извора зрачења или из интерно депонованог радионуклида, има тенденцију да се развија споро и да производи мало симптома или знакова. осим ако су запремина озраченог ткива и/или доза релативно велики (на пример, табела 3).
Ефекти радионуклида. Неки радионуклиди - на пример, трицијум (3Х), угљеник-14 (14Ц) и цезијум-137 (137Цс) - имају тенденцију да се системски дистрибуирају и зраче тело у целини, док се други радионуклиди карактеристично преузимају и концентришу у одређеним органима, стварајући повреде које су одговарајуће локализоване. Радијум (Ра) и стронцијум-90
(90Ср), на пример, депонују се претежно у костима и на тај начин првенствено повређују скелетна ткива, док се радиоактивни јод концентрише у штитној жлезди, примарном месту било које настале повреде (Станнард 1988; Меттлер и Уптон 1995).
Карциногени ефекти
Опште карактеристике. Карциногеност јонизујућег зрачења, која се први пут манифестовала почетком овог века појавом карцинома коже и леукемије код пионирских радника на зрачењу (Уптон 1986), од тада је опширно документована ексцесима многих типова неоплазми у зависности од дозе код сликара са радијумским бројчаницима, подземни рудари тврдог камена, преживели од атомске бомбе, пацијенти на радиотерапији и експериментално озрачене лабораторијске животиње (Уптон 1986; НАС 1990).
За бенигне и малигне израслине изазване зрачењем карактеристично је да су потребне године или деценије да се појаве и не испољавају никакве познате карактеристике по којима се могу разликовати од оних произведених другим узроцима. Штавише, уз неколико изузетака, њихова индукција је детектована тек након релативно великих доза еквивалената (0.5 Св), и варирала је у зависности од врсте неоплазме, као и од старости и пола изложених (НАС 1990).
Механизми. Молекуларни механизми радијационе карциногенезе тек треба да се разјасне до детаља, али код лабораторијских животиња и култивисаних ћелија примећено је да канцерогени ефекти зрачења укључују иницирајуће ефекте, промотивне ефекте и ефекте на прогресију неоплазије, у зависности од експерименталних услова у питање (НАС 1990). Чини се да ефекти такође укључују активацију онкогена и/или инактивацију или губитак тумор-супресорских гена у многим, ако не и свим случајевима. Поред тога, канцерогени ефекти радијације подсећају на оне хемијских канцерогена јер се на сличан начин могу модификовати хормонима, нутритивним варијаблама и другим модификујућим факторима (НАС 1990). Штавише, вреди напоменути да ефекти зрачења могу бити адитивни, синергистички или међусобно антагонистички са ефектима хемијских канцерогена, у зависности од специфичних хемикалија и услова изложености у питању (УНСЦЕАР 1982 и 1986).
Однос дозе и ефекта. Постојећи подаци нису довољни да недвосмислено опишу однос дозе и инциденције за било коју врсту неоплазме или да дефинишу колико дуго након зрачења ризик од раста може остати повишен у изложеној популацији. Стога се сви ризици који се могу приписати ниском нивоу зрачења могу проценити само екстраполацијом, на основу модела који укључују претпоставке о таквим параметрима (НАС 1990). Од различитих модела доза-ефекат који су коришћени за процену ризика од зрачења ниског нивоа, онај за који је оцењено да најбоље одговара доступним подацима је следећег облика:
где R0 означава позадински ризик од смрти од специфичне врсте рака, D доза зрачења, ф(Д) функција дозе која је линеарно-квадратна за леукемију и линеарна за неке друге врсте рака, и г(б) је функција ризика која зависи од других параметара, као што су пол, старост у тренутку излагања и време након излагања (НАС 1990).
Модели без прага овог типа примењени су на епидемиолошке податке од преживелих од атомске бомбе Јапана и других озрачених популација да би се извукле процене животних ризика од различитих облика рака изазваног зрачењем (на пример, табела 4). Међутим, такве процене морају се тумачити са опрезом у покушају да се предвиди ризик од рака који се може приписати малим дозама или дозама које се акумулирају недељама, месецима или годинама, пошто су експерименти са лабораторијским животињама показали канцерогену моћ рендгенских и гама зрака да се смањи чак за ред величине када се експозиција јако продужи. У ствари, као што је наглашено на другим местима (НАС 1990), доступни подаци не искључују могућност да постоји праг у распону еквивалентне дозе милисиверта (мСв), испод којег зрачење можда нема канцерогеност.
Табела 4. Процењени животни ризици од рака који се могу приписати брзом зрачењу од 0.1 Св
Врста или место рака |
Вишак смрти од рака на 100,000 |
|
(Не.) |
(%)* |
|
стомак |
110 |
18 |
Лунг |
85 |
3 |
Дебело црево |
85 |
5 |
Леукемија (осим ЦЛЛ) |
50 |
10 |
Мокраћна бешика |
30 |
5 |
Једњак |
30 |
10 |
Груди |
20 |
1 |
Џигерица |
15 |
8 |
Гонаде |
10 |
2 |
Тироидни |
8 |
8 |
osteosarkom |
5 |
5 |
Кожа |
2 |
2 |
Остатак |
50 |
1 |
укупан |
500 |
2 |
* Процентуално повећање „позадинског“ очекивања за неозрачену популацију.
Извор: ИЦРП 1991.
Такође је вредно приметити да су табеларне процене засноване на просецима становништва и нису нужно применљиве ни на једног појединца; то јест, осетљивост на одређене врсте карцинома (на пример, карцином штитне жлезде и дојке) је знатно већа код деце него код одраслих, а осетљивост на одређене врсте рака је такође повећана у вези са неким наследним поремећајима, као што су ретинобластом и невоидни тумор. синдром карцинома базалних ћелија (УНСЦЕАР 1988, 1994; НАС 1990). Без обзира на такве разлике у осетљивости, процене засноване на популацији су предложене за употребу у случајевима компензације као основа за процену вероватноће да је рак који се појавио код претходно озрачених особа могао бити узрокован изложеношћу у питању (НИХ 1985).
Процена ризика од ниске дозе. Епидемиолошке студије да би се утврдило да ли ризици од рака услед изложености зрачењу на ниском нивоу заиста варирају са дозом на начин предвиђен горњим проценама, до сада су биле неуверљиве. Популације које живе у областима са повишеним природним нивоима позадинског зрачења не показују дефинитивно повећање стопе рака које се може приписати (НАС 1990; УНСЦЕАР 1994); насупрот томе, неколико студија је чак сугерисало инверзну везу између нивоа позадинског зрачења и стопе рака, што су неки посматрачи протумачили као доказ за постојање корисних (или хорметичких) ефеката ниског нивоа зрачења, у складу са адаптивним одговорима одређених ћелијских система (УНСЦЕАР 1994). Инверзни однос је од сумњивог значаја, међутим, пошто није опстао након контроле ефеката збуњујућих варијабли (НАС 1990). Исто тако, код данашњих радника на радијацији – осим за одређене групе рудара подземних камених стијена (НАС 1994; Лубин, Боице и Едлинг 1994) – стопе рака осим леукемије више нису детектоване (УНСЦЕАР 1994), захваљујући напретку у заштити од зрачења; штавише, стопе леукемије код таквих радника су у складу са проценама датим изнад (ИАРЦ 1994). Укратко, стога, подаци који су тренутно доступни су у складу са проценама датим изнад (табела 4), што имплицира да се мање од 3% карцинома у општој популацији може приписати природном позадинском зрачењу (НАС 1990; ИАРЦ 1994), иако до 10% карцинома плућа може се приписати радону у затвореном простору (НАС 1990; Лубин, Боице и Едлинг 1994).
Уочено је да високи нивои радиоактивних падавина из теста термонуклеарног оружја на Бикинију 1954. узрокују повећање учесталости карцинома штитне жлезде зависно од дозе код становника Маршал Острва који су у детињству примали велике дозе штитне жлезде (Роббинс и Адамс 1989). Слично томе, пријављено је да деца која живе у областима Белорусије и Украјине загађеним радионуклидима ослобођеним од несреће у Чернобиљу показују повећану инциденцу рака штитасте жлезде (Присиазхуик, Пјатак и Бузанов 1991; Касаков, Демидцхик и Астахова 1992), али налази су у супротности са онима из Међународног пројекта Чернобил, који није пронашао вишак бенигних или малигних чворова на штитној жлезди код деце која живе у јаче контаминираним подручјима око Чернобила (Меттлер, Виллиамсон и Роиал 1992). Остаје да се утврди основ за неслагање и да ли су пријављени ексцеси можда резултат само појачаног надзора. С тим у вези, важно је напоменути да су деца из југозападне Јуте и Неваде која су била изложена последицама нуклеарних тестова у Невади током 1950-их, показала пораст учесталости било које врсте рака штитасте жлезде (Кербер ет ал. 1993), а чини се да је преваленција акутне леукемије била повишена код такве деце која су умирала између 1952. и 1957. године, периода највеће изложености падавинама (Стевенс ет ал. 1990).
Такође је сугерисана могућност да је вишак леукемије међу децом која бораве у близини нуклеарних електрана у Уједињеном Краљевству можда изазван радиоактивношћу ослобођеном из биљака. Међутим, процењује се да су испуштања повећала укупну дозу зрачења код такве деце за мање од 2%, из чега се закључује да су друга објашњења вероватнија (Долл, Еванс и Дарби 1994). Неефикасна етиологија за уочене кластере леукемије имплицира постојање упоредивих ексцеса леукемије у детињству на локацијама у Великој Британији које немају нуклеарна постројења, али иначе подсећају на нуклеарне локације јер су у последње време доживеле сличан велики прилив становништва (Кинлен 1988; Долл , Еванс и Дарби 1994). Друга хипотеза – наиме, да су леукемије у питању можда биле узроковане професионалним зрачењем очева оболеле деце – такође је сугерисана резултатима студије контроле случаја (Гарднер ет ал. 1990), али ова хипотеза је генерално снижене из разлога који су разматрани у одељку који следи.
Херитабле Еффецтс
Наследни ефекти зрачења, иако су добро документовани у другим организмима, тек треба да се уоче код људи. На пример, интензивна студија више од 76,000 деце преживелих од јапанске атомске бомбе, спроведена током четири деценије, није успела да открије било какве наследне ефекте радијације у овој популацији, мерено нежељеним исходима трудноће, неонаталним смртима, малигнитетима, уравнотеженим хромозомска преуређивања, анеуплоидија полних хромозома, промене фенотипова протеина серума или еритроцита, промене у односу полова или поремећаји у расту и развоју (Неел, Сцхулл и Ава 1990). Сходно томе, процене ризика од наследних ефеката зрачења морају се у великој мери ослањати на екстраполацију налаза код лабораторијских мишева и других експерименталних животиња (НАС 1990; УНСЦЕАР 1993).
Из доступних експерименталних и епидемиолошких података, закључује се да доза потребна за удвостручење стопе наследних мутација у људским заметним ћелијама мора бити најмање 1.0 Св (НАС 1990; УНСЦЕАР 1993). На основу тога, процењује се да се мање од 1% свих генетски условљених болести у људској популацији може приписати природном позадинском зрачењу (табела 5).
Табела 5. Процењене учесталости наследних поремећаја који се могу приписати природном позадинском јонизујућем зрачењу
Врста поремећаја |
Природна преваленција |
Допринос из природне позадине |
|
Прва генерација |
Равнотежа |
||
Аутосомно |
180,000 |
20-100 |
300 |
Кс-везано |
400 |
<1 |
|
Рецесиван |
2,500 |
<1 |
веома споро повећање |
Хромозомски |
4,400 |
веома споро повећање |
|
Конгенитал |
20,000-30,000 |
30 |
30-300 |
Други поремећаји сложене етиологије: |
|||
Болест срца |
600,000 |
није процењено4 |
није процењено4 |
Рак |
300,000 |
није процењено4 |
није процењено4 |
Изабрани други |
300,000 |
није процењено4 |
није процењено4 |
1 Еквивалентно » 1 мСв годишње, или » 30 мСв по генерацији (30 година).
2 Заокружене вредности.
3 После стотина генерација, додавање неповољних мутација изазваних зрачењем на крају постаје уравнотежено њиховим губитком из популације, што резултира генетском "равнотежом".
4 Недостају квантитативне процене ризика због неизвесности у вези са мутационом компонентом назначене болести.
Извор: Национални истраживачки савет 1990.
Хипотеза да је вишак леукемије и нон-Ходгкиновог лимфома код младих људи који живе у селу Сеасцале резултат наследних онкогених ефеката изазваних професионалним зрачењем очева деце у нуклеарној инсталацији Селлафиелд, сугерисана је резултатима случаја- контролна студија (Гарднер ет ал. 1990), као што је горе наведено. Међутим, аргументи против ове хипотезе су:
Све у свему, дакле, доступни подаци не подржавају хипотезу о зрачењу очевих гонада (Долл, Еванс и Дарби 1994; Литтле, Цхарлес и Вакефорд 1995).
Ефекти пренаталног зрачења
Радиосензитивност је релативно висока током пренаталног живота, али ефекти дате дозе значајно варирају, у зависности од развојне фазе ембриона или фетуса у време излагања (УНСЦЕАР 1986). У преимплантационом периоду, ембрион је најподложнији убијању зрачењем, док је у критичним фазама органогенезе подложан индукцији малформација и других поремећаја у развоју (табела 6). Последњи ефекти су драматично илустровани повећањем учесталости тешке менталне ретардације у зависности од дозе (слика 6) и дозно-зависним смањењем резултата ИК теста код преживелих од атомске бомбе који су били изложени између осме и петнаесте недеље (и, у мањој мери, између шеснаесте и двадесет пете недеље) (УНСЦЕАР 1986 и 1993).
Табела 6. Главне развојне абнормалности настале пренаталним зрачењем
Мозак |
||
Аненцефалија |
Поренцефалија |
микроцефалија* |
Енцепхалоцоеле |
монголизам* |
Смањена медула |
Церебрална атрофија |
Ментална ретардација* |
неуробластома |
Уски аквадукт |
хидроцефалус* |
Дилатација вентрикула* |
Аномалије кичмене мождине* |
Аномалије кранијалних нерва |
|
очи |
||
Анофталмија |
микрофталмија* |
микрокорнија* |
Цолобома* |
Деформисана шареница |
Одсуство сочива |
Одсуство мрежњаче |
Отворите капке |
страбизам* |
нистагмус* |
Ретинобластома |
Хиперметропија |
Глауком |
катаракта* |
Блинднесс |
хориоретинитис* |
Делимични албинизам |
Анкилоблепхарон |
Костур |
||
Опште заостајање у развоју |
Смањена величина лобање |
Деформитети лобање* |
Дефекти окоштавања главе* |
Засвођена лобања |
Уска глава |
Кранијални пликови |
Расцеп непца* |
Лијев сандук |
Дислокација кука |
Спина бифида |
Деформисан реп |
Деформисана стопала |
Криво стопало* |
Дигиталне аномалије* |
Цалцанео валгус |
Одонтогенесис имперфецта* |
Тибијална егзостоза |
Амеланогенеза* |
Склератомска некроза |
|
Остало |
||
Ситус инверсус |
Хидронефроза |
Хидроуретер |
Хидроцоеле |
Одсуство бубрега |
аномалије гонада* |
Конгенитална болест срца |
Деформитети лица |
Поремећаји хипофизе |
Деформитети ушију |
Моторни поремећаји |
Дерматомска некроза |
Миотомна некроза |
Абнормалности у пигментацији коже |
* Ове абнормалности су примећене код људи који су били пренатално изложени великим дозама зрачења и стога се условно приписују зрачењу.
Извор: Брилл анд Форготсон 1964.
Такође се чини да је осетљивост на канцерогене ефекте зрачења релативно висока током пренаталног периода, судећи по повезаности између рака у детињству (укључујући леукемију) и пренаталног излагања дијагностичким рендгенским зрацима пријављеним у студијама контроле случајева (НАС 1990). Резултати таквих студија имплицирају да пренатално зрачење може да изазове 4,000% по Св пораст ризика од леукемије и других карцинома у детињству (УНСЦЕАР 1986; НАС 1990), што је далеко веће повећање него што се може приписати постнаталном зрачењу (УНСЦЕАР 1988; НАС 1990). Иако, парадоксално, није забележен никакав вишак рака у детињству код преживелих од атомске бомбе озрачених пренатално (Иосхимото ет ал. 1990), као што је горе наведено, било је премало таквих преживелих да би се искључио вишак ове величине.
Слика 6. Учесталост тешке менталне ретардације у односу на дозу зрачења код пренатално озрачених преживјелих од атомске бомбе
Резиме и закључци
Штетни ефекти јонизујућег зрачења на људско здравље су веома разнолики, од брзо фаталних повреда до карцинома, урођених мана и наследних поремећаја који се појављују месецима, годинама или деценијама касније. Природа, учесталост и тежина ефеката зависе од квалитета зрачења, као и од дозе и услова излагања. Већина оваквих ефеката захтева релативно висок ниво изложености и стога се сусрећу само код жртава несрећа, пацијената на радиотерапији или других јако озрачених особа. За разлику од тога, претпоставља се да ће се генотоксични и канцерогени ефекти јонизујућег зрачења повећавати у фреквенцији као линеарне функције дозе без прага; стога, иако се постојање прагова за ове ефекте не може искључити, претпоставља се да се њихова учесталост повећава са било којим нивоом изложености. За већину ефеката зрачења, осетљивост изложених ћелија варира у зависности од њихове брзине пролиферације и обрнуто од степена диференцијације, при чему су ембрион и дете које расте посебно осетљиви на повреде.
Врсте јонизујућег зрачења
Алфа честице
Алфа честица је чврсто везана колекција два протона и два неутрона. Идентично је хелијум-4 (4Он) језгро. Заиста, његова коначна судбина након што изгуби већину своје кинетичке енергије је да ухвати два електрона и постане атом хелијума.
Радионуклиди који емитују алфа су генерално релативно масивна језгра. Скоро сви алфа емитери имају атомске бројеве веће или једнаке броју олова (82Пб). Када се језгро распадне емитујући алфа честицу, његов атомски број (број протона) и број неутрона се смањују за два, а атомски масени број се смањује за четири. На пример, алфа распад уранијума-238 (238У) до торијум-234 (234Тх) представљају:
Леви индекс је атомски масени број (број протона плус неутрони), леви индекс је атомски број (број протона), а десни индекс је број неутрона.
Уобичајени алфа емитери емитују алфа честице са кинетичком енергијом између око 4 и 5.5 МеВ. Такве алфа честице имају домет у ваздуху не већи од око 5 цм (види слику 1). Алфа честице са енергијом од најмање 7.5 МеВ потребне су да продру у епидермис (заштитни слој коже, дебљине 0.07 мм). Алфа емитери генерално не представљају опасност од спољашњег зрачења. Они су опасни само ако се уносе у организам. Пошто депонују своју енергију на малој удаљености, алфа честице су зрачење са високим линеарним преносом енергије (ЛЕТ) и имају велики тежински фактор зрачења; обично, w R= КСНУМКС.
Слика 1. Домет-енергетско зрачење спорих алфа честица у ваздуху на 15 и 760 м
Бета честице
Бета честица је високоенергетски електрон или позитрон. (Позитрон је античестица електрона. Има исту масу и већину других својстава електрона осим његовог набоја, који је потпуно исте величине као електрон, али је позитиван.) Радионуклиди који емитују бета могу бити велике или мале атомске тежине.
Радионуклиди који имају вишак протона у поређењу са стабилним нуклидима приближно истог атомског масеног броја могу се распасти када се протон у језгру претвори у неутрон. Када се то догоди, језгро емитује позитрон и изузетно лагану честицу која није у интеракцији која се зове неутрино. (Неутрино и његова античестица нису од интереса за заштиту од зрачења.) Када се одрекне већине своје кинетичке енергије, позитрон се на крају судара са електроном и оба су анихилирана. Произведено анихилационо зрачење је скоро увек два фотона од 0.511 кеВ (килоелектрон волт) који путују у правцима удаљеним 180 степени. Типичан распад позитрона је представљен са:
где је позитрон представљен са β+ а неутрино од н. Имајте на уму да резултујући нуклид има исти атомски масени број као и родитељски нуклид и атомски (протонски) број већи за један и неутронски број мањи за један од оригиналног нуклида.
Хватање електрона се такмичи са распадом позитрона. У распаду хватања електрона, језгро апсорбује орбитални електрон и емитује неутрино. Типичан распад хватања електрона је дат:
Хватање електрона је увек могуће када резултујуће језгро има мању укупну енергију од почетног језгра. Међутим, распад позитрона захтева да укупна енергија почетне атом већи је од резултујућег атом за више од 1.02 МеВ (двоструко од енергије масе мировања позитрона).
Слично распаду хватања позитрона и електрона, негатрон (β-) долази до распада за језгра која имају вишак неутрона у поређењу са стабилним језгрима приближно истог атомског масеног броја. У овом случају, језгро емитује негатрон (енергетски електрон) и анти-неутрино. Типичан распад негатрона је представљен са:
где је негатрон представљен са β- и анти-неутрино би`н Овде резултујуће језгро добија један неутрон на рачун једног протона, али опет не мења свој атомски масени број.
Алфа распад је реакција два тела, тако да се алфа честице емитују са дискретном кинетичком енергијом. Међутим, бета распад је реакција три тела, тако да се бета честице емитују преко спектра енергија. Максимална енергија у спектру зависи од распадајућег радионуклида. Просечна бета енергија у спектру је приближно једна трећина максималне енергије (види слику 2).
Слика 2. Енергетски спектар негатрона емитованих из 32P
Типичне максималне бета енергије се крећу од 18.6 кеВ за трицијум (3Х) до 1.71 МеВ за фосфор-32 (32П).
Опсег бета честица у ваздуху је приближно 3.65 м по МеВ кинетичке енергије. Бета честице од најмање 70 кеВ енергије потребне су да продру у епидермис. Бета честице су ниско-ЛЕТ зрачење.
Гама зрачење
Гама зрачење је електромагнетно зрачење које емитује језгро када се подвргне транзицији из вишег у ниже енергетско стање. Број протона и неутрона у језгру се у таквом прелазу не мења. Језгро је можда остављено у стању више енергије након ранијег алфа или бета распада. То јест, гама зраци се често емитују одмах након алфа или бета распада. Гама зраци такође могу бити резултат хватања неутрона и нееластичног расејања субатомских честица језгрима. Најенергетнији гама зраци примећени су у космичким зрацима.
Слика 3 је слика шеме распадања кобалта-60 (60Цо). Приказује каскаду од два гама зрака емитована у никлу-60 (60Ни) са енергијама од 1.17 МеВ и 1.33 МеВ након бета распада 60Цо
Слика 3. Шема радиоактивног распада за 60Co
Слика 4 је слика шеме распада за молибден-99 (99Мо). Имајте на уму да добијени технецијум-99 (99Тц) језгро има побуђено стање које траје изузетно дуго (t½ = 6 х). Такво побуђено језгро се назива ан изомер. Већина узбуђених нуклеарних стања има време полураспада између неколико пикосекунди (пс) и 1 микросекунде (μс).
Слика 4. Шема радиоактивног распада за 99Mo
Слика 5 је слика шеме распадања арсена-74 (74Као што). То илуструје да се неки радионуклиди распадају на више начина.
Слика 5. Шема радиоактивног распада за 74Као, илуструјући конкурентне процесе емисије негатрона, емисије позитрона и хватања електрона (м0 је маса мировања електрона)
Док алфа и бета честице имају одређене опсеге материје, гама зраци се експоненцијално пригушују (занемарујући накупљање које је резултат расејања унутар материјала) док пролазе кроз материју. Када се нагомилавање може занемарити, слабљење гама зрака се даје на следећи начин:
где И(к) је интензитет гама зрака у функцији удаљености x у материјал и μ је масени коефицијент слабљења. Масени коефицијент слабљења зависи од енергије гама зрака и од материјала са којим гама зраци ступају у интеракцију. Вредности коефицијента масеног пригушења су табеларно приказане у многим референцама. Слика 6 приказује апсорпцију гама зрака у материји у условима добре геометрије (нагомилавање се може занемарити).
Слика 6. Слабљење гама зрака од 667 кеВ у Ал и Пб у условима добре геометрије (испрекидана линија представља слабљење полиенергетског фотонског снопа)
До накупљања долази када широки сноп гама зрака ступи у интеракцију са материјом. Измерени интензитет у тачкама унутар материјала се повећава у односу на очекивану вредност „добре геометрије“ (уски сноп) услед гама зрака расејаних са страна директног снопа у мерни уређај. Степен нагомилавања зависи од геометрије зрака, од материјала и од енергије гама зрака.
Унутрашња конверзија се такмичи са гама емисијом када се језгро трансформише из вишег енергетског стања у ниже. У унутрашњој конверзији, унутрашњи орбитални електрон се избацује из атома уместо да језгро емитује гама зраке. Избачени електрон директно јонизује. Како спољни орбитални електрони падају на ниже нивое електронске енергије како би попунили празно место које је оставио избачени електрон, атом емитује рендгенске зраке. Вероватноћа унутрашње конверзије у односу на вероватноћу гама емисије расте са повећањем атомског броја.
Кс зраке
Рендгенски зраци су електромагнетно зрачење и, као такви, идентични су гама зрацима. Разлика између к зрака и гама зрака је њихово порекло. Док гама зраци потичу из атомског језгра, рендгенски зраци су резултат интеракција електрона. Иако рендгенски зраци често имају нижу енергију од гама зрака, ово није критеријум за њихово разликовање. Могуће је произвести рендгенске зраке са енергијама много већим од гама зрака који су резултат радиоактивног распада.
Унутрашња конверзија, о којој је било речи горе, је један од метода производње рендгенских зрака. У овом случају, резултујући рендгенски зраци имају дискретне енергије једнаке разлици енергетских нивоа између којих пролазе орбитални електрони.
Наелектрисане честице емитују електромагнетно зрачење кад год су убрзане или успорене. Количина емитованог зрачења је обрнуто пропорционална четвртом степену масе честице. Као резултат тога, електрони емитују много више рендгенског зрачења од тежих честица као што су протони, при чему су сви остали услови једнаки. Рендгенски системи производе рендгенске зраке тако што убрзавају електроне преко велике разлике електричног потенцијала од много кВ или МВ. Електрони се затим брзо успоравају у густом материјалу отпорном на топлоту, као што је волфрам (В).
Рендгенски зраци који се емитују из таквих система имају енергију раширену по спектру у распону од око нуле до максималне кинетичке енергије коју поседују електрони пре успоравања. На овај континуирани спектар често су постављени рендгенски зраци дискретне енергије. Настају када електрони који успоравају јонизују циљни материјал. Како се други орбитални електрони крећу да попуне празна места која су остала након јонизације, они емитују рендгенске зраке дискретне енергије сличне начину на који се рендгенски зраци емитују након унутрашње конверзије. Они се зову Карактеристика рендгенски зраци јер су карактеристични за циљни (анодни) материјал. Погледајте слику 7 за типичан спектар рендгенских зрака. Слика 8 приказује типичну рендгенску цев.
Слика 7. Рендгенски спектар који илуструје допринос карактеристичних рендгенских зрака произведених док електрони испуњавају рупе у К љусци В (таласна дужина рендгенских зрака је обрнуто пропорционална њиховој енергији)
Кс зраци реагују са материјом на исти начин као гама зраци, али једноставна експоненцијална једначина слабљења не описује адекватно слабљење рендгенских зрака са континуираним опсегом енергија (види слику 6). Међутим, како се рендгенски зраци ниже енергије брже уклањају из зрака него рендгенски зраци веће енергије док пролазе кроз материјал, опис слабљења се приближава експоненцијалној функцији.
Слика 8. Поједностављена рендгенска цев са стационарном анодом и загрејаним филаментом
Неутронс
Генерално, неутрони се не емитују као директан резултат природног радиоактивног распада. Настају током нуклеарних реакција. Нуклеарни реактори производе неутроне у највећој количини, али акцелератори честица и специјални извори неутрона, звани (α, н) извори, такође могу да дају неутроне.
Нуклеарни реактори производе неутроне када се језгра уранијума (У) у нуклеарном гориву цепају или фисују. Заиста, производња неутрона је неопходна за одржавање нуклеарне фисије у реактору.
Акцелератори честица производе неутроне тако што убрзавају наелектрисане честице, као што су протони или електрони, до високих енергија за бомбардовање стабилних језгара у мети. Неутрони су само једна од честица које могу настати у таквим нуклеарним реакцијама. На пример, следећа реакција производи неутроне у циклотрону који убрзава јоне деутеријума да бомбардује мету берилијума:
Алфа емитери помешани са берилијумом су преносиви извори неутрона. Ови (α, н) извори производе неутроне реакцијом:
Извор алфа честица могу бити такви изотопи као што је полонијум-210 (210По),
плутонијум-239 (239Пу) и америцијум-241 (241Сам).
Неутрони се генерално класификују према њиховој енергији као што је илустровано у табели 1. Ова класификација је донекле произвољна и може варирати у различитим контекстима.
Табела 1. Класификација неутрона према кинетичкој енергији
тип |
Енергетски опсег |
Споро или топлотно |
0-0.1 кеВ |
Средњи |
0.1-20 кеВ |
брзо |
20 кеВ-10 МеВ |
Висока енергија |
>10 МеВ |
Постоји велики број могућих начина интеракције неутрона са материјом, али два главна начина за потребе радијационе безбедности су еластично расејање и хватање неутрона.
Еластично расејање је начин на који се неутрони више енергије своде на топлотну енергију. Неутрони више енергије међусобно делују првенствено еластичним расејањем и генерално не изазивају фисију нити производе радиоактивни материјал хватањем неутрона. За последње врсте интеракције првенствено су одговорни топлотни неутрони.
Еластично расејање настаје када неутрон ступи у интеракцију са језгром и одбија се са смањеном енергијом. Интеракционо језгро преузима кинетичку енергију коју неутрон губи. Након што је узбуђено на овај начин, језгро убрзо одустаје од ове енергије као гама зрачења.
Када неутрон на крају достигне топлотну енергију (тзв. јер је неутрон у топлотној равнотежи са својим окружењем), већина језгара га лако хвата. Неутроне, који немају наелектрисање, позитивно наелектрисано језгро не одбија као протоне. Када се термални неутрон приближи језгру и дође у домет јаке нуклеарне силе, реда величине неколико фм (фм = 10-КСНУМКС метара), језгро хвата неутрон. Резултат тада може бити радиоактивно језгро које емитује фотон или другу честицу или, у случају фисионих језгара, као што је 235У и 239Пу, језгро за хватање може да се подели на два мања језгра и више неутрона.
Закони кинематике указују на то да ће неутрони брже достићи топлотну енергију ако еластични медијум за распршивање укључује велики број лаких језгара. Неутрон који се одбија од лаког језгра губи много већи проценат своје кинетичке енергије него када се одбија од тешког језгра. Из тог разлога, вода и водоник материјали су најбољи заштитни материјал за успоравање неутрона.
Моноенергетски сноп неутрона ће експоненцијално ослабити у материјалу, поштујући једначину сличну оној датој горе за фотоне. Вероватноћа интеракције неутрона са датим језгром описује се у смислу количине попречни пресек. Попречни пресек има јединице површине. Посебна јединица за попречни пресек је барн (б), дефинисано према:
Изузетно је тешко произвести неутроне без пратећих гама и рендгенских зрака. Може се генерално претпоставити да ако су присутни неутрони, присутни су и фотони високе енергије.
Извори јонизујућег зрачења
Примордијални радионуклиди
Примордијални радионуклиди се јављају у природи јер је њихов полуживот упоредив са старошћу Земље. У табели 2 наведени су најважнији примордијални радионуклиди.
Табела 2. Примордијални радионуклиди
Радиоизотоп |
Полуживот (109 Y) |
Заступљеност (%) |
238U |
4.47 |
99.3 |
232Th |
14.0 |
100 |
235U |
0.704 |
0.720 |
40K |
1.25 |
0.0117 |
87Rb |
48.9 |
27.9 |
Изотопи уранијума и торијума предводе дуги ланац радиоизотопа потомака који се, као резултат, такође јављају у природи. Слика 9, АЦ, илуструје ланце распадања за 232Тх, 238У и 235У, респективно. Пошто је алфа распад уобичајен изнад атомског масеног броја 205, а атомски масени број алфа честице је 4, постоје четири различита ланца распада за тешка језгра. Један од ових ланаца (види слику 9, Д), који за 237Нп, не јавља се у природи. То је зато што не садржи примордијални радионуклид (то јест, ниједан радионуклид у овом ланцу нема време полураспада упоредиво са старошћу Земље).
Слика 9. Серија распадања (З = атомски број; Н = атомски масени број)
Имајте на уму да се изотопи радона (Рн) јављају у сваком ланцу (219Рн, 220Рн и 222Рн). Пошто је Рн гас, када се Рн произведе, он има шансу да побегне у атмосферу из матрице у којој је формиран. Међутим, време полураспада 219Рн је превише кратак да би омогућио значајним количинама да дођу до зоне дисања. Релативно кратко време полураспада 220Рн га обично чини мањим здравственим ризиком него 222Рн.
Не укључујући Рн, примордијални радионуклиди изван тела испоручују у просеку око 0.3 мСв годишње ефективне дозе људској популацији. Стварна годишња ефективна доза увелико варира и одређена је првенствено концентрацијом уранијума и торијума у локалном тлу. У неким деловима света где је моназитни песак уобичајен, годишња ефективна доза за члана популације је чак око 20 мСв. На другим местима, као што су корални атоли и близу морских обала, вредност може бити чак 0.03 мСв (види слику 9).
Радон се обично сматра одвојено од других земаљских радионуклида који се јављају у природи. Из земље продире у ваздух. Једном у ваздуху, Рн се даље распада на радиоактивне изотопе По, бизмут (Би) и Пб. Ови потомски радионуклиди се везују за честице прашине које се могу удахнути и заробити у плућима. Пошто су алфа емитери, они испоручују скоро сву своју енергију зрачења у плућа. Процењује се да је просечна годишња еквивалентна доза плућа од таквог излагања око 20 мСв. Ова еквивалентна доза плућа је упоредива са ефективном дозом целог тела од око 2 мСв. Јасно је да су Рн и радионуклиди из његових потомака најзначајнији допринос ефективној дози позадинског зрачења (видети слику 9).
Космички зраци
Космичко зрачење укључује енергетске честице ванземаљског порекла које ударају у атмосферу земље (првенствено честице и углавном протони). Такође укључује секундарне честице; углавном фотони, неутрони и миони, настали интеракцијом примарних честица са гасовима у атмосфери.
На основу ових интеракција, атмосфера служи као штит од космичког зрачења, а што је тањи тај штит, већа је ефективна брзина дозе. Дакле, ефективна брзина дозе космичких зрака расте са висином. На пример, брзина дозе на надморској висини од 1,800 метара је двоструко већа од нивоа мора.
Пошто се примарно космичко зрачење састоји углавном од наелектрисаних честица, на њега утиче Земљино магнетно поље. Људи који живе у вишим географским ширинама примају веће ефективне дозе космичког зрачења од оних ближе Земљином екватору. Варијације због овог ефекта су потребне
од КСНУМКС%.
Коначно, ефективна брзина дозе космичких зрака варира у зависности од модулације излаза сунчевих космичких зрака. У просеку, космички зраци доприносе око 0.3 мСв ефективној дози позадинског зрачења целог тела.
Космогени радионуклиди
Космички зраци производе космогене радионуклиде у атмосфери. Најистакнутији од њих су трицијум (3Х), берилијум-7 (7Бе), угљеник-14 (14Ц) и натријум-22 (22На). Настају космичким зрацима у интеракцији са атмосферским гасовима. Космогени радионуклиди испоручују око 0.01 мСв годишње ефективне дозе. Већина овога долази од 14C.
Нуклеарне падавине
Од 1940-их до 1960-их догодила су се опсежна тестирања нуклеарног оружја изнад земље. Ово тестирање је произвело велике количине радиоактивних материјала и дистрибуирало их у животну средину широм света као испадање. Иако се велики део ових остатака од тада распао до стабилних изотопа, мале количине које остану биће извор изложености у годинама које долазе. Поред тога, нације које настављају да повремено тестирају нуклеарно оружје у атмосфери додају светски инвентар.
Тренутно примарни фактори који доприносе ефективној дози су стронцијум-90 (90Ср) и цезијум-137 (137Цс), од којих оба имају период полураспада око 30 година. Просечна годишња ефективна доза од падавина је око 0.05 мСв.
Радиоактивни материјал у телу
Таложење природно присутних радионуклида у људском телу је првенствено резултат удисања и гутања ових материјала у ваздуху, храни и води. Такви нуклиди укључују радиоизотопе Пб, По, Би, Ра, К (калијум), Ц, Х, У и Тх. Ових, 40К је највећи допринос. Природни радионуклиди депоновани у телу доприносе око 0.3 мСв годишњој ефективној дози.
Машински произведено зрачење
Употреба рендгенских зрака у уметности лечења је највећи извор изложености зрачењу произведеном у машинама. Милиони медицинских рендгенских система су у употреби широм света. Просечна изложеност овим медицинским рендгенским системима у великој мери зависи од приступа нези становништва. У развијеним земљама, просечна годишња ефективна доза од медицински прописаног зрачења рендгенских зрака и радиоактивног материјала за дијагностику и терапију је реда величине 1 мСв.
Рендгенски зраци су нуспроизвод већине акцелератора честица из физике високе енергије, посебно оних који убрзавају електроне и позитроне. Међутим, одговарајућа заштита и мере предострожности плус ограничена популација у опасности чине овај извор изложености зрачењу мање значајним од горе наведених извора.
Радионуклиди произведени машинама
Убрзивачи честица могу произвести велики број радионуклида у различитим количинама путем нуклеарних реакција. Убрзане честице укључују протоне, деутероне (2Х језгра), алфа честице, наелектрисани мезони, тешки јони и тако даље. Циљни материјали могу бити направљени од скоро сваког изотопа.
Акцелератори честица су практично једини извор радиоизотопа који емитују позитрон. (Нуклеарни реактори имају тенденцију да производе радиоизотопе богате неутронима који се распадају емисијом негатрона.) Такође се све више користе за производњу краткотрајних изотопа за медицинску употребу, посебно за позитронску емисиону томографију (ПЕТ).
Технолошки побољшани материјали и производи широке потрошње
Рендгенски зраци и радиоактивни материјали се појављују, жељени и нежељени, у великом броју савремених операција. Табела 3 наводи ове изворе зрачења.
Табела 3. Извори и процене повезаних ефективних доза становништва из технолошки побољшаних материјала и производа широке потрошње
Група И - Укључује велики број људи и индивидуална ефективна доза је веома |
|
Дувански производи |
Запаљива горива |
Домаће снабдевање водом |
Стакло и керамика |
Грађевински материјал |
Офталмолошко стакло |
Рударски и пољопривредни производи |
|
Група ИИ – Укључује много људи, али ефективна доза је релативно мала или је ограничена |
|
Телевизијски пријемници |
Материјали за изградњу путева и путева |
Радиолуминоус производи |
Превоз радиоактивних материја авионом |
Системи за инспекцију аеродрома |
Озрачивачи са варничним размаком и електронске цеви |
Гасни и аеросолни (димни) детектори |
Производи од торијума - стартери за флуоресцентне лампе |
Група ИИИ - Укључује релативно мало људи и колективна ефективна доза је мала |
|
Производи од торијума - волфрамове шипке за заваривање |
Извор: НЦРП 1987.
Основне карактеристике дизајна објеката за зрачење
Опасности повезане са руковањем и употребом извора зрачења захтевају посебне карактеристике дизајна и конструкције које нису потребне за конвенционалне лабораторије или радне просторе. Ове посебне карактеристике дизајна су уграђене тако да радник у објекту не буде неоправдано спутан, а истовремено се осигурава да он или она нису изложени непотребним опасностима од спољашњег или унутрашњег зрачења.
Приступ свим просторима у којима би могло доћи до излагања изворима зрачења или радиоактивним материјалима мора се контролисати не само у односу на раднике у објекту којима се може дозволити да уђу у те радне просторе, већ и у погледу врсте одеће или заштитне опреме коју треба да одећу и мере предострожности које треба да предузму у контролисаним подручјима. У спровођењу оваквих контролних мера помаже у класификацији радијационих радних подручја на основу присуства јонизујућег зрачења, присуства радиоактивне контаминације или обоје. Увођење оваквих концепата класификације радних подручја у раним фазама планирања резултираће да објекат има све карактеристике неопходне да рад са изворима зрачења буде мање опасан.
Класификација радних подручја и типови лабораторија
Основа за класификацију радног подручја је груписање радионуклида према њиховој релативној радиотоксичности по јединици активности. Групу И треба класификовати као радионуклиде веома високе токсичности, Групу ИИ као радионуклиде умерене до високе токсичности, Групу ИИИ као радионуклиде умерене токсичности, а Групу ИВ као радионуклиде ниске токсичности. Табела 1 приказује класификацију по групама токсичности многих радионуклида.
Табела 1. Радионуклиди класификовани према релативној радиотоксичности по јединици активности
Група И: Веома висока токсичност |
|||||||||
210Pb |
210Po |
223Ra |
226Ra |
228Ra |
227Ac |
227Th |
228Th |
230Th |
231Pa |
230U |
232U |
233U |
234U |
237Np |
238Pu |
239Pu |
240Pu |
241Pu |
242Pu |
241Am |
243Am |
242Cm |
243Cm |
244Cm |
245Cm |
246Cm |
249Cm |
250Cf |
252Cf |
Група ИИ: Висока токсичност |
|||||||||
22Na |
36Cl |
45Ca |
46Sc |
54Mn |
56Co |
60Co |
89Sr |
90Sr |
91Y |
95Zr |
106Ru |
110Agm |
115Cdm |
114Inm |
124Sb |
125Sb |
127Tem |
129Tem |
124I |
126I |
131I |
133I |
134Cs |
137Cs |
140Ba |
144Ce |
152ЕУ (13 г) |
154Eu |
160Tb |
170Tm |
181Hf |
210Bi |
182Ta |
192Ir |
204Tl |
207Bi |
230Pa |
211At |
212Pb |
224Ra |
228Ac |
234Th |
236U |
249Bk |
|||||
Група ИИИ: Умерена токсичност |
|||||||||
7Be |
14C |
18F |
24Na |
38Cl |
31Si |
32P |
35S |
41A |
42K |
43K |
47Sc |
48Sc |
48V |
51Cr |
52Mn |
56Mn |
52Fe |
55Fe |
59Fe |
57Co |
53Ni |
65Ni |
64Cu |
65Zn |
69Znm |
72Ga |
73As |
74As |
76As |
77As |
82Br |
85Krm |
87Kr |
86Rb |
85Sr |
91Sr |
90Y |
92Y |
93Y |
97Zr |
95Nb |
99Mo |
96Tc |
97Tcm |
97Tc |
99Tc |
97Ru |
103Ru |
105Ru |
105Rh |
109Pd |
105Ag |
111Ag |
109Cd |
115Cd |
115Inm |
113Sn |
125Sn |
122Sb |
125Tem |
129Te |
131Tem |
132Te |
130I |
132I |
134I |
135I |
135Xe |
131Cs |
136Cs |
140La |
141Ce |
143Ce |
142Pr |
143Pr |
147Nd |
149Nd |
147Pm |
149Pm |
151Sm |
152Еу (9.2 х) |
155Eu |
153Gd |
159Gd |
165Dy |
166Dy |
166Ho |
169Er |
171Er |
171Tm |
177Lu |
181W |
185W |
187W |
183Re |
186Re |
188Re |
185Os |
191Os |
193Os |
190Ir |
195Ir |
191Pt |
193Pt |
197Pt |
196Au |
198Au |
199Au |
197Hg |
197Hgm |
203Hg |
200Tl |
201Tl |
202Tl |
203Pb |
206Bi |
212Bi |
220Rn |
222Rn |
231Th |
233Pa |
239Np |
|||||||
Група ИВ: Ниска токсичност |
|||||||||
3H |
15O |
37A |
58Com |
59Ni |
69Zn |
71Ge |
85Kr |
85Srm |
87Rb |
91Ym |
93Zr |
97Nb |
96Tcm |
99Tcm |
103Rhm |
133Inm |
129I |
131Xem |
133Xe |
134Csm |
135Cs |
147Sm |
187Re |
191Osm |
193Ptm |
197Ptm |
натTh |
232Th |
235U |
238U |
натU |
(ИАЕА 1973)
Могу се предвидети три широка типа лабораторија на основу разматрања радиотоксичности, количине или количине радиоактивних материјала којима ће се руковати у радном подручју и врсте операција које су укључене.
Табела 2 описује лабораторије по типовима и даје примере за сваки тип. Табела 3 показује типове лабораторија заједно са класификацијом радних подручја и контролом приступа (ИАЕА 1973).
Табела 2. Класификација радних подручја
тип |
Дефиниција |
Приступ контролу |
Типичне операције |
1 |
Области у којима нивои дозе апсорбованог спољашњег зрачења или нивои радиоактивне контаминације могу бити високи |
Контролисан приступ само радницима на зрачењу, под строго контролисаним условима рада и са одговарајућом заштитном опремом |
Вруће лабораторије, високо контаминирана подручја |
2 |
Подручја у којима могу постојати нивои спољашњег зрачења и у којима могућност контаминације захтева упутства за употребу |
Приступ ограничен на радијационе раднике са |
Фабрике за осветљење и други еквиваленти |
3 |
Области у којима је просечан ниво спољашњег зрачења мањи од 1 мГи·вк-1 а код којих могућност радиоактивне контаминације захтева посебна упутства за употребу |
Приступ ограничен на раднике радијације, бр |
Радни простори у непосредној близини |
4 |
Области унутар граница радијационог објекта где су спољни нивои зрачења мањи од 0.1 мГи•недељни-1 и где |
Приступ неконтролисан |
Администрација и чекаонице за пацијенте |
(ИЦРП 1977, ИАЕА 1973)
Табела 3. Класификација лабораторија за руковање радиоактивним материјалима
Група |
Врста лабораторије потребне за доле наведену активност |
||
Типе КСНУМКС |
Типе КСНУМКС |
Типе КСНУМКС |
|
I |
<370 кБк |
70 кБк то |
>37 МБк |
II |
<37 МБк |
37 МБк то |
>37 ГБк |
ИИИ |
<37 ГБк |
37 ГБк то |
>370 ГБк |
IV |
<370 ГБк |
370 ГБк то |
>37 Тбк |
Оперативни фактори за лабораторијску употребу радиоактивног материјала |
Фактори множења за нивое активности |
Једноставно складиштење |
× КСНУМКС |
Једноставне влажне операције (на пример, припрема аликвота основног раствора) |
× КСНУМКС |
Нормалне хемијске операције (на пример, једноставна хемијска припрема и анализа) |
× КСНУМКС |
Сложене мокре операције (на пример, вишеструке операције или операције са сложеним стакленим посуђем) |
× КСНУМКС |
Једноставне суве операције (на пример, манипулације праховима испарљивих радиоактивних једињења) |
× КСНУМКС |
Суве и прашњаве операције (на пример, брушење) |
× КСНУМКС |
(ИЦРП 1977, ИАЕА 1973)
Опасности при раду са радиоактивним материјалом зависе не само од нивоа радиотоксичности или хемијске токсичности и активности радионуклида, већ и од физичког и хемијског облика радиоактивног материјала и од природе и сложености операције или поступка који се изводи.
Локација радијационог објекта у згради
Када је објекат за зрачење део велике зграде, приликом одлучивања о локацији таквог објекта треба имати на уму следеће:
Планирање објеката за зрачење
Тамо где је предвиђена градација нивоа активности, лабораторија треба да буде лоцирана тако да приступ областима где постоје високи нивои радијације или радиоактивне контаминације буде постепен; то јест, прво се улази у подручје без зрачења, затим у подручје ниске активности, затим у подручје средње активности и тако даље.
Потреба за елаборираном контролом вентилације у малим лабораторијама може се избећи употребом капуљача или преграда за рукавице за руковање незатвореним изворима радиоактивног материјала. Међутим, вентилациони систем би требало да буде пројектован тако да омогући проток ваздуха у правцу да сваки радиоактивни материјал који се унесе у ваздух ће отицати даље од радијационог радника. Проток ваздуха увек треба да иде од неконтаминираног подручја ка контаминираној или потенцијално контаминираној области.
За руковање незатвореним изворима ниске до средње радиоактивности, просечна брзина ваздуха кроз отвор на хауби мора бити око 0.5 мс-КСНУМКС. За високо радиотоксичну или радиоактивност високог нивоа, брзину ваздуха кроз отвор треба повећати на просечно 0.6 до
КСНУМКС МС-КСНУМКС. Међутим, претерано велике брзине ваздуха могу извући радиоактивне материјале из отворених контејнера и контаминирати цео простор хаубе.
Постављање хаубе у лабораторији је важно у погледу унакрсне промаје. Генерално, хауба треба да се налази далеко од улазних врата где мора да уђе доводни или надопунски ваздух. Двобрзински вентилатори ће омогућити рад при већој брзини ваздуха док је хауба у употреби и мањој брзини када је затворена.
Циљ сваког вентилационог система треба да буде:
У пројектовању објеката за зрачење, захтеви за тешким заштитом могу се минимизирати усвајањем одређених једноставних мера. На пример, за терапију зрачењем, акцелераторе, неутронске генераторе или панорамске изворе зрачења, лавиринт може смањити потребу за тешким вратима обложеним оловом. Сужавање примарне заштитне баријере у областима које нису директно у корисној греди или лоцирањем објекта делимично или потпуно под земљом може значајно смањити количину потребне заштите.
Пажљива пажња се мора посветити правилном позиционирању прозора за гледање, подземних проводних каблова и преграда вентилационог система. Прозор за гледање треба да пресреће само расејано зрачење. Још боља је телевизија затвореног круга, која такође може побољшати ефикасност.
Завршне обраде површине унутар радног подручја
Све сирове површине, као што су малтер, бетон, дрво и тако даље, треба да буду трајно заптивене одговарајућим материјалом. Избор материјала треба узети у обзир следеће:
Обичне боје, лакови и лакови се не препоручују за покривање хабајућих површина. Наношење површинског материјала који се лако може уклонити може бити од помоћи ако дође до контаминације и ако је потребна деконтаминација. Међутим, уклањање таквих материјала понекад може бити тешко и неуредно.
Водоводне инсталације
Умиваоници, умиваоници и подни одводи треба да буду прописно обележени. Умиваоници у којима се могу опрати контаминиране руке треба да имају славине на коленима или стопалима. Може бити економично смањити одржавање коришћењем цеви које се могу лако деконтаминирати или заменити ако је потребно. У неким случајевима може бити препоручљиво инсталирати подземне или складишне резервоаре за контролу одлагања течних радиоактивних материјала.
Дизајн заштите од зрачења
Заштита је важна за смањење изложености зрачењу радника постројења и јавности. Захтеви за заштиту зависе од бројних фактора, укључујући време у коме су радници на зрачењу или грађани изложени изворима зрачења и врсту и енергију извора зрачења и поља зрачења.
У пројектовању штитова од зрачења, заштитни материјал треба поставити близу извора зрачења ако је могуће. За сваку врсту зрачења морају се узети посебна разматрања о заштити.
Дизајн заштите може бити сложен задатак. На пример, коришћење рачунара за моделирање заштите за акцелераторе, реакторе и друге изворе зрачења високог нивоа је ван оквира овог чланка. За сложени дизајн заштите увек треба консултовати квалификоване стручњаке.
Заштита извора гама
Слабљење гама зрачења се квалитативно разликује од слабљења алфа или бета зрачења. Обе ове врсте зрачења имају одређени опсег материје и потпуно се апсорбују. Гама зрачење, с друге стране, може бити смањено у интензитету све дебљим апсорберима, али се не може потпуно апсорбовати. Ако се пригушење моноенергетских гама зрака мери у условима добре геометрије (то јест, зрачење је добро колимирано у уском снопу), подаци о интензитету, када се нацртају на полу-лог графику у односу на дебљину апсорбера, ће лежати на правој линији са нагибом једнаким слабљењу
коефицијент, μ.
Интензитет или брзина апсорбоване дозе која се преноси кроз апсорбер може се израчунати на следећи начин:
I(т) = И(0)e- μ t
где I(t) је интензитет гама зрака или брзина апсорбоване дозе која се преноси кроз апсорбер дебљине t.
Јединице μ и t су реципрочни једни другима. Ако је дебљина апсорбера t се мери у цм, тада је μ линеарни коефицијент слабљења и има јединице цм-КСНУМКС. Ако t има јединице површинске густине (г/цм2), онда је μ коефицијент пригушења масе μm и има јединице цм2/г.
Као апроксимација првог реда користећи површинску густину, сви материјали имају приближно иста својства слабљења фотона за фотоне са енергијама између око 0.75 и 5.0 МеВ (мега-електрон волти). У оквиру овог енергетског опсега, својства гама заштите су приближно пропорционална густини заштитног материјала. За ниже или веће енергије фотона, апсорбери већег атомског броја обезбеђују ефикаснију заштиту од оних са нижим атомским бројем, за дату површинску густину.
У условима лоше геометрије (на пример, за широки сноп или за дебели штит), горња једначина ће значајно потценити потребну дебљину штита јер претпоставља да ће сваки фотон који ступа у интеракцију са штитом бити уклоњен из зрака и неће бити откривена. Значајан број фотона може бити расејан штитом у детектор, или фотони који су били расејани из снопа могу бити расејани назад у њега након друге интеракције.
Дебљина штита за услове лоше геометрије може се проценити коришћењем фактора нагомилавања B који се може проценити на следећи начин:
I(т) = И(0)Be- μ t
Фактор нагомилавања је увек већи од један и може се дефинисати као однос интензитета фотонског зрачења, укључујући и примарно и расејано зрачење, у било којој тачки снопа, до интензитета примарног зрака само при та тачка. Фактор нагомилавања може да се односи или на флукс зрачења или на брзину апсорбоване дозе.
Фактори изградње су израчунати за различите енергије фотона и различите апсорбере. Многи графикони или табеле дају дебљину штита у смислу дужине опуштања. Дужина релаксације је дебљина штита која ће пригушити уски сноп на 1/е (око 37%) његовог првобитног интензитета. Једна дужина релаксације је, дакле, нумерички једнака реципрочној вредности линеарног коефицијента слабљења (тј. 1/μ).
Дебљина апсорбера која, када се унесе у примарни сноп фотона, смањује брзину апсорбоване дозе за половину назива се слој полу-вредности (ХВЛ) или дебљина половине вредности (ХВТ). ХВЛ се може израчунати на следећи начин:
ХВЛ = лн2 / μ
Потребна дебљина фотонског штита може се проценити претпоставком уског снопа или добре геометрије док се израчунава потребна заштита, а затим повећањем тако пронађене вредности за један ХВЛ да би се урачунало накупљање.
Дебљина апсорбера који, када се унесе у примарни фотонски сноп, смањује брзину апсорбоване дозе за једну десетину је слој десете вредности (ТВЛ). Један ТВЛ је једнак око 3.32 ХВЛ, пошто:
лн10 / лн2 ≈ 3.32
Вредности за ТВЛ и ХВЛ су дате у табели за различите енергије фотона и неколико уобичајених материјала за заштиту (нпр. олово, челик и бетон) (Сцхаеффер 1973).
Интензитет или брзина апсорбоване дозе за тачкасти извор се придржава закона обрнутог квадрата и може се израчунати на следећи начин:
где Ii је интензитет фотона или брзина апсорбоване дозе на удаљености di од извора.
Заштита медицинске и немедицинске рендгенске опреме
Заштита за рендгенску опрему се разматра у две категорије, заштита извора и структурална заштита. Заштиту извора обично обезбеђује произвођач кућишта рендгенске цеви.
Безбедносни прописи одређују један тип кућишта заштитне цеви за медицинске дијагностичке рендгенске установе и други тип за медицинско терапијске рендгенске установе. За немедицинску рендгенску опрему, кућиште цеви и други делови рендгенског апарата, као што је трансформатор, су заштићени да би се смањило цурење рендгенског зрачења на прихватљиве нивое.
Сви рендгенски апарати, и медицински и немедицински, имају заштитна кућишта цеви дизајнирана да ограниче количину зрачења цурења. Зрачење цурења, како се користи у овим спецификацијама за кућишта цеви, означава све зрачење које долази из кућишта цеви осим корисног снопа.
Структурна заштита за рендгенски објекат обезбеђује заштиту од корисног или примарног рендгенског зрака, од цурења зрачења и од распршеног зрачења. Он обухвата и рендгенску опрему и објекат који се озрачава.
Количина расејаног зрачења зависи од величине рендгенског поља, енергије корисног снопа, ефективног атомског броја распршивача и угла између долазног корисног снопа и смера расејања.
Кључни параметар дизајна је радно оптерећење објекта (W):
где W је недељно радно оптерећење, обично дато у мА-мин недељно; E је струја цеви помножена временом експозиције по приказу, обично дато у мА с; Nv је број прегледа по пацијенту или озраченом објекту; Np је број пацијената или објеката недељно и k је фактор конверзије (1 мин подељен са 60 с).
Други кључни параметар дизајна је фактор употребе Un за зид (или под или плафон) n. Зид може штитити било коју заузету област као што је контролна соба, канцеларија или чекаоница. Фактор употребе је дат:
где, Nв,н је број приказа за које је примарни рендгенски сноп усмерен ка зиду n.
Захтеви структуралне заштите за дато рендгенско постројење одређују се следећим:
Уз ова разматрања, вредност односа примарног снопа или фактора преноса K у мГи по мА-мин на једном метру је дат:
Заштита рендгенског објекта мора бити изведена тако да спојеви не нарушавају заштиту; преко отвора за канале, цеви и тако даље, који пролазе кроз баријере; или проводницима, сервисним кутијама и тако даље, уграђеним у баријере. Заштита треба да покрива не само задњу страну кутија за сервисирање, већ и бочне стране, или да буде довољно проширена да пружи еквивалентну заштиту. Цеви који пролазе кроз баријере треба да имају довољно кривина да би се зрачење смањило на потребан ниво. Прозори за посматрање морају имати заштиту еквивалентну оној која је потребна за преграду (баријеру) или врата у којима се налазе.
Објекти за радијацију могу захтевати блокаде врата, светла упозорења, затворену телевизију или средства за звучну (нпр. глас или зујалица) и визуелну комуникацију између било кога ко се налази у објекту и оператера.
Заштитне баријере су две врсте:
Да бисте дизајнирали секундарну заштитну баријеру, посебно израчунајте потребну дебљину за заштиту од сваке компоненте. Ако су потребне дебљине приближно исте, додајте додатни ХВЛ на највећу израчунату дебљину. Ако је највећа разлика између израчунатих дебљина један ТВЛ или више, највећа од израчунатих вредности ће бити довољна.
Интензитет расејаног зрачења зависи од угла расејања, енергије корисног снопа, величине поља или површине расејања и састава субјекта.
Приликом пројектовања секундарних заштитних баријера, направљене су следеће поједностављујуће конзервативне претпоставке:
Однос преноса за расејано зрачење је записан у терминима фактора трансмисије расејања (Kμx) са јединицама мГи•м2 (мА-мин)-КСНУМКС:
где P је максимална недељна апсорбована доза (у мГи), dземљарина је растојање од мете рендгенске цеви и објекта (пацијента), dсек је растојање од распршивача (објекта) до тачке интереса коју секундарне баријере треба да штите, a је однос расејаног зрачења и упадног зрачења, f је стварна величина поља расејања (у цм2), И F је фактор који објашњава чињеницу да излаз к-зрака расте са напоном. Мање вредности од Kμк захтевају дебље штитове.
Фактор слабљења цурења BLX за дијагностичке рендгенске системе израчунава се на следећи начин:
где d је растојање од цевне мете до тачке интересовања и I је струја цеви у мА.
Однос слабљења баријере за терапеутске рендгенске системе који раде на 500 кВ или мање је дат:
За терапеутске рендгенске цеви које раде на потенцијалима већим од 500 кВ, цурење је обично ограничено на 0.1% интензитета корисног снопа на 1 м. Фактор слабљења у овом случају је:
где Xn је брзина апсорбоване дозе (у мГи/х) на 1 м од терапеутске рендгенске цеви која ради при струји цеви од 1 мА.
Број n ХВЛ-ова потребних за постизање жељеног слабљења BLX се добија из односа:
or
Заштита од бета честица
Два фактора морају се узети у обзир када се дизајнира штит за високоенергетски бета емитер. Оне су саме бета честице и бремсстрахлунг произведен од бета честица апсорбованих у извору и у штиту. Бремсстрахлунг састоји се од рендгенских фотона који настају када наелектрисане честице велике брзине пролазе кроз брзо успоравање.
Због тога се бета штит често састоји од супстанце ниског атомског броја (да би се свео на минимум бремсстрахлунг производња) која је довољно густа да заустави све бета честице. Након тога следи материјал високог атомског броја који је довољно дебео да ослаби бремсстрахлунг на прихватљив ниво. (Обрнути редослед штитова се повећава бремсстрахлунг производњу у првом штиту до нивоа који је толико висок да други штит може пружити неадекватну заштиту.)
За потребе процене бремсстрахлунг опасност, може се користити следећи однос:
где f је део упадне бета енергије претворене у фотоне, Z је атомски број апсорбера, и Eβ је максимална енергија спектра бета честица у МеВ. Да би се обезбедила адекватна заштита, нормално се претпоставља да су све бремсстрахлунг фотони су максималне енергије.
бремсстрахлунг флукс Ф на растојању d из бета извора може се проценити на следећи начин:
`Eβ је просечна енергија бета честица и може се проценити на следећи начин:
Опсег Rβ бета честица у јединицама површинске густине (мг/цм2) може се проценити на следећи начин за бета честице са енергијама између 0.01 и 2.5 МеВ:
где Rβ је у мг/цм2 Eβ је у МеВ.
за Eβ>2.5 МеВ, опсег бета честица Rβ може се проценити на следећи начин:
где Rβ је у мг/цм2 Eβ је у МеВ.
Заштита од алфа честица
Алфа честице су најмање продорна врста јонизујућег зрачења. Због насумичне природе њених интеракција, опсег појединачне алфа честице варира између номиналних вредности као што је приказано на слици 1. Опсег у случају алфа честица може се изразити на различите начине: минималним, средњим, екстраполираним или максималним опсегом . Средњи опсег је најтачније одредив, одговара опсегу „просечне“ алфа честице и најчешће се користи.
Слика 1. Типична расподела алфа честица
Ваздух је најчешће коришћени апсорбујући медијум за одређивање односа опсега и енергије алфа честица. За алфа енергију Eα мање од око 4 МеВ, Rα у ваздуху је приближно дато са:
где Rα је у цм, Eα у МеВ.
за Eα између 4 и 8 МеВ, Rα у ваздуху је дато приближно са:
где Rα је у цм, Eα у МеВ.
Опсег алфа честица у било којој другој средини може се проценити из следећег односа:
Rα (у другом медијуму; мг/цм2) » 0.56 A1/3 Rα (у ваздуху; цм) где A је атомски број средине.
Неутронска заштита
Као опште правило за заштиту неутрона, неутронска енергетска равнотежа се постиже и онда остаје константна након једне или две дужине релаксације заштитног материјала. Стога, за штитове дебље од неколико дужина релаксације, еквивалентна доза изван бетонске или гвоздене заштите ће бити ослабљена са дужинама релаксације од 120 г/цм2 или 145 г / цм2, редом.
Губитак енергије неутрона еластичним расејањем захтева водонични штит да би се максимизирао пренос енергије како се неутрони ублажују или успоравају. За енергије неутрона изнад 10 МеВ, нееластични процеси су ефикасни у слабљењу неутрона.
Као и код нуклеарних енергетских реактора, високоенергетски акцелератори захтевају тешку заштиту за заштиту радника. Већина еквивалената дозе за раднике потиче од излагања активираном радиоактивном материјалу током операција одржавања. Активациони производи се производе у компонентама акцелератора и системима подршке.
Мониторинг радног окружења
Неопходно је посебно се бавити дизајном рутинских и оперативних програма праћења радног окружења. Посебни програми праћења биће осмишљени да би се постигли специфични циљеви. Није пожељно осмишљавати програме уопштено.
Рутинско праћење спољашњег зрачења
Важан део у припреми програма рутинског праћења екстерног зрачења на радном месту је спровођење свеобухватног истраживања када се нови извор зрачења или ново постројење пушта у рад, или када су учињене или би могле бити суштинске промене. направљен у постојећој инсталацији.
Учесталост рутинског праћења одређује се узимањем у обзир очекиваних промена у радијацијском окружењу. Ако су промене у заштитној опреми или промене процеса који се спроводе на радном месту минималне или незнатне, онда је рутинско праћење радијације на радном месту ретко потребно за потребе прегледа. Ако су поља зрачења подложна брзом и непредвидивом порасту до потенцијално опасних нивоа, онда је неопходан систем за праћење радијације и упозоравање на подручје.
Оперативни надзор за екстерно зрачење
Дизајн оперативног програма праћења у великој мери зависи од тога да ли операције које ће се спроводити утичу на поља зрачења или ће поља зрачења остати суштински константна током нормалних операција. Детаљан дизајн таквог истраживања у великој мери зависи од облика операције и услова под којима се она одвија.
Рутинско праћење површинске контаминације
Конвенционални метод рутинског праћења површинске контаминације је праћење репрезентативног дела површина у области фреквенцијом коју диктира искуство. Ако су операције такве да је вероватно значајна површинска контаминација и да радници могу да изнесу значајне количине радиоактивног материјала из радног простора у једном случају, рутинско праћење треба да буде допуњено употребом монитора за контаминацију портала.
Оперативни надзор површинске контаминације
Један облик оперативног мониторинга је испитивање предмета на контаминацију када напусте радиолошки контролисано подручје. Ово праћење мора укључивати руке и стопала радника.
Основни циљеви програма мониторинга површинске контаминације су:
Праћење контаминације у ваздуху
Праћење радиоактивних материјала у ваздуху је важно јер је удисање обично најважнији пут уношења таквог материјала од стране радника на радијацији.
Праћење радног места на контаминацију из ваздуха биће потребно на рутинској основи у следећим околностима:
Када је потребан програм за праћење ваздуха, он мора:
Најчешћи облик праћења контаминације из ваздуха је употреба узорковача ваздуха на одређеном броју одабраних локација које су у разумној мери репрезентативне за зоне дисања радијационих радника. Можда ће бити неопходно да узорци прецизније представљају зоне дисања коришћењем личних узорковача ваздуха или ревера.
Детекција и мерење радијације и радиоактивне контаминације
Праћење или мерење помоћу марамица и инструменталних мерења клупа, подова, одеће, коже и других површина су у најбољем случају квалитативне процедуре. Тешко их је учинити високо квантитативним. Инструменти који се користе обично су детектујући типове, а не мерни уређаји. Пошто је количина укључене радиоактивности често мала, осетљивост инструмената треба да буде висока.
Захтеви за преносивост детектора контаминације зависе од њихове намене. Ако је инструмент за надзор лабораторијских површина опште намене, пожељан је преносиви тип инструмента. Ако је инструмент за специфичну употребу у којој се предмет који треба надгледати може донети инструменту, онда преносивост није неопходна. Монитори за одећу и монитори за руке и ципеле углавном нису преносиви.
Инструменти и монитори за бројање обично укључују очитавања мерача и звучне излазе или прикључке за слушалице. Табела 4 идентификује инструменте који се могу користити за детекцију радиоактивног загађивачаион.+
Табела 4. Инструменти за детекцију контаминације
инструмент |
Распон стопе бројања и друге карактеристике1 |
Типичне употребе |
Примедбе |
бг површински монитори2 |
|||
општи |
|||
Преносиви мерач брзине бројања (ГМ са танким зидовима или танким прозором3 brojač) |
0-1,000 копија у минути |
Површине, руке, одећа |
Једноставан, поуздан, на батерије |
Танак завршни прозор |
0-1,000 копија у минути |
Површине, руке, одећа |
Линијски |
особље |
|||
Монитор за руке и ципеле, ГМ или |
Између 1½ и 2 пута природног |
Брзо праћење контаминације |
Аутоматиц оператион |
посебан |
|||
Монитори за прање веша, подни монитори, |
Између 1½ и 2 пута природног |
Праћење контаминације |
Погодно и брзо |
Алфа површински монитори |
|||
општи |
|||
Преносиви ваздушни пропорционални бројач са сондом |
0-100,000 копија у минути на 100 цм2 |
Површине, руке, одећа |
Није за употребу у условима високе влажности, батерија- |
Преносни бројач протока гаса са сондом |
0-100,000 копија у минути на 100 цм2 |
Површине, руке, одећа |
Крхки прозор на батерије |
Преносни сцинтилациони бројач са сондом |
0-100,000 копија у минути на 100 цм2 |
Површине, руке, одећа |
Крхки прозор на батерије |
особље |
|||
Пропорционални бројач руку и ципела, монитор |
0-2,000 копија у минути на око 300 цм2 |
Брзо праћење руку и обуће на контаминацију |
Аутоматиц оператион |
Сцинтилациони бројач за руке и ципеле, монитор |
0-4,000 копија у минути на око 300 цм2 |
Брзо праћење руку и обуће на контаминацију |
Нераван |
Монитори за ране |
Детекција фотона ниске енергије |
Праћење плутонијума |
Специјални дизајн |
Ваздушни монитори |
|||
Узорци честица |
|||
Филтер папир, велике количине |
КСНУМКС м3/ мин |
Брзо хватање узорака |
Повремена употреба, захтева одвојено |
Филтер папир, мала запремина |
КСНУМКС-КСНУМКС м3/h |
Континуирано праћење ваздуха у просторији |
Континуирана употреба, захтева одвојено |
Лапел |
КСНУМКС м3/ мин |
Континуирано праћење ваздуха у зони дисања |
Континуирана употреба, захтева одвојено |
Електростатички сепаратор |
КСНУМКС м3/ мин |
Континуирано праћење |
Узорак депонован на цилиндричном омотачу, |
Импингер |
КСНУМКС-КСНУМКС м3/ мин |
Алфа контаминација |
Посебна употреба, захтева посебан бројач |
Тритијумски монитори ваздуха |
|||
Проточне јонизационе коморе |
0-370 кБк/м3 минута |
Континуирано праћење |
Може бити осетљив на другу јонизацију |
Комплетни системи за надзор ваздуха |
Минимална активност која се може открити |
|
|
Фиксни филтер папир |
α » 0.04 Бк/м3; βγ » 0.04 Бк/м3 |
Нагомилавање у позадини може маскирати активност ниског нивоа, укључујући бројач |
|
Покретни филтер папир |
α » 0.04 Бк/м3; βγ » 0.04 Бк/м3 |
Континуирано снимање активности ваздуха, време мерења се може подесити из |
1 цпм = броји у минути.
2 Неколико површинских монитора је погодно за детекцију трицијума (3Х). Тестови брисања избројани течним сцинтилационим уређајима су одговарајући за откривање контаминације трицијумом.
3 ГМ = Геигер-Муллер цоунтрате метар.
Алфа детектори контаминације
Осетљивост алфа детектора је одређена његовом површином прозора и дебљином прозора. Обично је површина прозора 50 цм2 или више са густином површине прозора од 1 мг/цм2 или мање. Монитори алфа контаминације треба да буду неосетљиви на бета и гама зрачење како би се сметње у позадини свеле на минимум. Ово се генерално постиже дискриминацијом по висини импулса у кругу за бројање.
Преносиви алфа монитори могу бити или гасно пропорционални бројачи или сцинтилациони бројачи цинк сулфида.
Бета детектори контаминације
Преносни бета монитори неколико типова могу се користити за детекцију контаминације бета честицама. Геигер-Муеллер (ГМ) мјерачи брзине бројања генерално захтијевају танак прозор (површинска густина између 1 и 40 мг/цм2). Сцинтилациони (антраценски или пластични) бројачи су веома осетљиви на бета честице и релативно неосетљиви на фотоне. Преносиви бета бројачи се генерално не могу користити за праћење трицијума (3Х) контаминација јер је енергија бета-честица трицијума веома ниска.
Сви инструменти који се користе за праћење бета контаминације такође реагују на позадинско зрачење. Ово се мора узети у обзир при тумачењу очитавања инструмента.
Када постоје високи нивои позадинског зрачења, преносиви бројачи за праћење контаминације имају ограничену вредност, јер не указују на мала повећања иницијално високих стопа бројања. У овим условима се препоручују тестови размазивања или брисања.
Гама детектори контаминације
Пошто већина гама емитера такође емитује бета честице, већина монитора контаминације ће детектовати и бета и гама зрачење. Уобичајена пракса је да се користи детектор који је осетљив на обе врсте зрачења како би се повећала осетљивост, пошто је ефикасност детекције обично већа за бета честице него за гама зраке. Пластични сцинтилатори или кристали натријум јодида (НаИ) су осетљивији на фотоне од ГМ бројача, па се стога препоручују за детекцију гама зрака.
Узорковачи и монитори ваздуха
Честице се могу узорковати следећим методама: седиментацијом, филтрацијом, ударцем и електростатичким или термичким таложењем. Међутим, контаминација честицама у ваздуху се генерално прати филтрацијом (пумпавање ваздуха кроз филтер медијум и мерење радиоактивности на филтеру). Брзине протока узорковања су углавном веће од 0.03 м3/мин. Међутим, брзина протока узорковања у већини лабораторија није већа од 0.3 м3/мин. Специфични типови уређаја за узорковање ваздуха укључују "граб" узоркиваче и континуалне мониторе ваздуха (ЦАМ). ЦАМ-ови су доступни са фиксним или покретним филтер папиром. ЦАМ треба да садржи аларм јер је његова главна функција да упозорава на промене у контаминацији у ваздуху.
Пошто алфа честице имају веома кратак домет, за мерење контаминације алфа честицама морају се користити филтери са површинским оптерећењем (на пример, мембрански филтери). Прикупљени узорак мора бити танак. Време између сакупљања и мерења мора се узети у обзир да би се омогућило распадање потомства радона (Рн).
Радиојоди као нпр 123I, 125ја и 131Могу се открити помоћу филтер папира (нарочито ако је папир напуњен угљем или сребрним нитратом) јер ће се део јода таложити на филтер папиру. Међутим, квантитативна мерења захтевају замке или канистере са активним угљем или сребрним зеолитом да би се обезбедила ефикасна апсорпција.
Вода са трицијом и гас трицијум су примарни облици контаминације трицијумом. Иако вода са трицијом има одређени афинитет за већину филтер папира, технике филтер папира нису баш ефикасне за узорковање воде са трицијом. Најосетљивије и најпрецизније методе мерења укључују апсорпцију кондензата водене паре са трицијам. Трицијум у ваздуху (на пример, као водоник, угљоводоници или водена пара) може се ефикасно мерити са Канне коморама (проточне јонизационе коморе). Апсорпција водене паре са трицијатом из узорка ваздуха може се постићи пропуштањем узорка кроз замку која садржи силика-гел молекуларно сито или пропуштањем узорка кроз дестиловану воду.
У зависности од операције или процеса, можда ће бити потребно пратити радиоактивне гасове. Ово се може постићи са Канне коморама. Најчешће коришћени уређаји за узорковање путем апсорпције су пречистачи и импингери са резаним гасом. Многи гасови се такође могу прикупити хлађењем ваздуха испод тачке смрзавања гаса и сакупљањем кондензата. Овај начин сакупљања најчешће се користи за трицијум оксид и племените гасове.
Постоји неколико начина да се добију узорци. Одабрана метода треба да одговара гасу који се узоркује и потребној методи анализе или мерења.
Мониторинг ефлуента
Мониторинг ефлуента се односи на мерење радиоактивности на месту њеног испуштања у животну средину. То је релативно лако постићи због контролисане природе локације за узорковање, која се обично налази у току отпада који се испушта кроз димњак или вод за испуштање течности.
Може бити потребно стално праћење радиоактивности у ваздуху. Поред уређаја за сакупљање узорака, обично филтера, типичан аранжман за узорковање честица у ваздуху укључује уређај за кретање ваздуха, мерач протока и повезане канале. Уређај за кретање ваздуха се налази низводно од колектора узорка; односно ваздух прво пролази кроз колектор узорка, а затим кроз остатак система за узорковање. Линије за узорковање, посебно оне испред система за прикупљање узорака, треба да буду што је могуће краће и без оштрих кривина, подручја турбуленције или отпора протоку ваздуха. За узорковање ваздуха треба користити константну запремину у одговарајућем опсегу падова притиска. Континуирано узимање узорака за радиоактивне изотопе ксенона (Ксе) или криптона (Кр) се постиже адсорпцијом на активном угљу или криогеним средствима. Лукасова ћелија је једна од најстаријих техника и још увек најпопуларнија метода за мерење концентрација Рн.
Понекад је неопходно стално праћење течности и водова за отпад за радиоактивне материјале. Примери су водови за отпад из врућих лабораторија, лабораторија нуклеарне медицине и водови за расхладну течност реактора. Међутим, континуирано праћење се може вршити рутинском лабораторијском анализом малог узорка пропорционалног протоку ефлуента. Доступни су узоркивачи који узимају периодичне аликвоте или који континуирано издвајају малу количину течности.
Граб узорковање је уобичајена метода која се користи за одређивање концентрације радиоактивног материјала у резервоару за задржавање. Узорак се мора узети након рециркулације како би се упоредио резултат мерења са дозвољеним брзинама пражњења.
У идеалном случају, резултати мониторинга ефлуента и мониторинга животне средине биће у добром слагању, при чему се други могу израчунати из првог уз помоћ различитих модела путања. Међутим, мора се признати и нагласити да мониторинг ефлуента, ма колико добар или опсежан, не може да замени стварно мерење радиолошких стања у животној средини.
" ОДРИЦАЊЕ ОД ОДГОВОРНОСТИ: МОР не преузима одговорност за садржај представљен на овом веб порталу који је представљен на било ком другом језику осим енглеског, који је језик који се користи за почетну производњу и рецензију оригиналног садржаја. Одређене статистике нису ажуриране од продукција 4. издања Енциклопедије (1998).“