Биологическое действие теплового излучения

Тепловой обмен организма человека с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла (термогенезом) в результате жизнедеятельности организма и отдачей им этого тепла во внешнюю среду. Отдача тепла осуществляется, в основном, тремя способами: конвекцией, излучением и испарением [2].

Передача тепла ИК-излучением является наиболее эффективным способом теплоотдачи и составляет в комфортных метеоусловиях 44-59 % общей теплоотдачи. Тело человека излучает в диапазоне длин волн от 5 до 25 мкм с максимумом энергии на длине волны 9,4 мкм.

В производственных условиях, когда работающий человек окружен предметами, имеющими температуру, отличную от температуры тела человека, соотношение способов теплоотдачи может существенно изменяться. Отдача человеческим телом тепла во внешнюю среду возможна лишь тогда, когда температура окружающих предметов ниже температуры тела человека. В обратном случае направление потока лучистой энергии меняется на противоположное и уже тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. Воздействие ИК лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, выше интенсивность выполняемой работы.

В производственных условиях гигиеническое значение имеет диапазон 0,76 – 70 мкм.

Источником инфракрасного излучения в производственных условиях являются нагретые поверхности слитков, чушек, листов, поковок, разливаемый жидкий металл, открытое пламя печей, сварочное пламя (при электро и газосварке) и т.п.

По характеру излучения производственные источники тепла и лучистой энергии подразделяются на четыре основные группы:

1) Источники с температурой до 500°С – спектр содержит исключительно длинноволновое ИКИ;

2) Источники с температурой от 500°С до 1200°С – в спектре содержится ИКИ-А, ИКИ-В, ИКИ-С, но появляется также видимое излучение слабой интенсивности, сначала красное, а затем белое;

3) Источники с температурой от 1200°С до 2000°С – спектр содержит как все виды ИКИ, так и видимое излучение высокой яркости;

4) Источники с температурой от 2000°С до 4000°С – спектр наряду с инфракрасным и видимым излучением содержит ультрафиолетовое излучение.

Интенсивность теплового излучения на рабочих местах может колебаться от 175 Вт/м² до 13956 Вт/м². К горячим цехам относят цеха, в которых тепловыделение превышает 23 Дж/м².

В литейных цехах (нагрев и обработка деталей) интенсивность излучения составляет 1392 – 3480 Вт/м².

В производственных помещениях с большим тепловыделением (горячие цеха) доля тепла, приходящее на инфракрасное излучение, может составлять до 2/3 выделяемого тепла и только 1/3 составляет конвекционное тепло, т.е. тепло, передающееся при контакте с нагретым воздухом [1,4,10].

Таблица 2.1

Воздействие теплового излучения на организм человека [4]

Интенсивность теплового излучения, Q, Вт/м²	Характер воздействия
До 280	Порог чувствительности
280…560	Переносимо в течение рабочего дня и более, слабое действие без нарушения терморегуляции
560…1050	Терпимо до 3…5 мин., умеренное действие со слабым нарушением терморегуляции
1050…1630	Терпимо до 40…50 с, среднее действие с незначительным нарушением терморегуляции
1630…2090	Терпимо до 20…30 с, большое действие со значительным нарушением терморегуляции
2090…2790	Терпимо до 12…24 с, высокое действие и нарушение терморегуляции
2790…3940	Терпимо до 8…10 с, сильное действие с возможными ожогами кожи и пожаро-взрывная опасность
Более 3940	Терпимо не более 2…5 с, очень сильное действие, возможен тепловой удар

ИК-излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК-излучения является его способность проникать в живую ткань на разную глубину.

Лучи длинноволнового диапазона (от 3 мкм до 1 мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1 – 0,2 мм. Поэтому их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма.

Лучи коротковолнового диапазона (от 0,78 до 1,4 мкм) обладают способностью проникать в ткани человеческого организма на несколько сантиметров. Такое ИК-излучение легко проникает через кожу и черепную коробку в мозговую ткань и может воздействовать на клетки головного мозга, вызывая его тяжелые поражения. В частности, ИК-излучение может привести к возникновению специфического заболевания – теплового удара, проявляющегося в головной боли, головокружении, учащении пульса, ускорении дыхания, падении сердечной деятельности, потере сознания и др.

При облучении коротковолновыми ИК-лучами наблюдается повышение температуры легких, почек, мышц и других органов. В крови, лимфе, спинномозговой жидкости появляются специфические биологически активные вещества, наблюдаются нарушения обменных процессов, изменяются функциональное состояние центральной нервной системы.

Длительное воздействие инфракрасных лучей с длиной волны 0,72 – 1,5 мкм (лучи Фохта) вызывают катаракту глаз [10].