Читать книгу Общая и военная гигиена - Коллектив авторов - Страница 18

Среди факторов окружающей среды, влияющих на здоровье человека, весьма существенными являются физические свойства воздуха. К ним относят: барометрическое давление, температуру, влажность и скорость движения воздуха, его ионизацию, атмосферное электричество. Большинство из названных свойств являются определяющими для формирования климатических и погодных условий, микроклимата помещений и в конечном счете – теплового состояния человека.

Барометрическое давление

Воздушная оболочка, окружающая Землю (атмосфера), имеет определенную массу. Благодаря этому она оказывает на земную поверхность давление, равное на уровне моря 1,033 кг на 1 см² (при температуре воздуха 0 °C и на географической широте 45°). Это давление соответствует давлению ртутного столба высотой 760 мм/см² при температуре 0 °C или 10,3 м вод. ст. и называется нормальным атмосферным давлением. Колебания барометрического давления на земной поверхности незначительны и обычно в течение суток не превышают 5–6 мм, а по временам года – 20–30 мм.

Небольшие суточные и годовые колебания не оказывают заметного влияния на организм. Все же такое влияние отмечается, особенно у больных и пожилых людей, у которых перед плохой погодой обостряются многие болезни, начинают ныть старые раны, появляются невралгии, возникает подавленность настроения и пр.

Более существенные изменения барометрического давления связаны с высотой местности над уровнем моря, например при восхождениях в горы и спусках, при полетах на летательных аппаратах, прыжках с парашютом и пр. С колебаниями давления встречаются водолазы, кессонные рабочие[1], подводники, танкисты при подводном вождении танков. Кратковременное (мгновенное), но очень значительное избыточное давление имеет место при выстрелах и разрывах снарядов, мин, бомб, запусках ракет (дульная и взрывная волна, волна газопламенной струи и т. д.).

Значительное понижение атмосферного давления при преодолении горных перевалов и соответственное снижение парциального давления кислорода нередко вызывает у неподготовленных людей горную болезнь. Она характеризуется сильной усталостью, одышкой, головными болями, цианозом слизистых оболочек, пульсацией артерий (сонной, височной) и другими признаками гипоксемии и гипоксии, усиливающимися при физическом напряжении.

Для предупреждения горной болезни или ослабления ее проявлений необходима акклиматизация. Она осуществляется за счет действия ряда регуляторных механизмов, включающихся в определенной последовательности. В первые дни пребывания на высотах приспособление организма осуществляется за счет увеличения глубины и частоты дыхания (что приводит к обогащению альвеолярного воздуха и крови кислородом), учащения сердечных сокращений, увеличения минутного объема крови, ускорения кровотока, повышения артериального давления, увеличения количества эритроцитов в крови за счет выхода крови из депо. Все это обеспечивает более быструю и компенсированную в количественном отношении доставку кислорода тканям. Наряду с этим улучшается распределение крови, в частности, увеличивается кровоснабжение мозга и сердца за счет расширения их кровеносных сосудов и сужения сосудов кожи, мышц и некоторых внутренних органов. Учащение дыхания ведет к уменьшению содержания углекислоты в крови и тканях и к нарушению кислотно-щелочного равновесия. Для восстановления последнего увеличивается выведение с мочой оснований, т. е. включается компенсаторная функция выделительной системы.

При более длительном пребывании в горах частота сердечных сокращений и артериальное давление восстанавливаются, уменьшается частота дыхания. Одновременно усиливается репродуктивная способность костного мозга, повышаются количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови, увеличивается кислородная емкость крови, что облегчает диффузию кислорода из крови в ткани. Наконец, изменяются окислительно-восстановительные обменные процессы в тканях, т. е. происходит перестройка их на новый уровень. Эти изменения характеризуют собой наиболее полную степень акклиматизации к высоте.

Скорость и степень акклиматизации зависят от физической подготовленности, адекватности питания, состояния высшей нервной деятельности человека, его морального состояния, настойчивости в достижении поставленной цели и пр. Акклиматизация к высоте происходит намного быстрее, если пребывание в горах сочетается с дозированной физической нагрузкой. Сотрудниками Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова на основе экспериментальных исследований разработаны и предложены специальные режимы ускоренной адаптации к экстремальным условиям боевой деятельности, в том числе к высокогорью.

Более значительное и быстрое падение давления, помимо указанных нарушений, может сопровождаться явлениями декомпрессии, связанными с выделением (десатурацией) газов (главным образом, азота) из крови и тканевых жидкостей. Возникающие при этом боли в мышцах, суставах, придаточных полостях, среднем ухе и другие обусловлены нарушением кровоснабжения вследствие закупорки капилляров. Наиболее опасным последствием декомпрессии является воздушная эмболия крупных сосудов. Явления декомпрессии отмечаются не только при низком барометрическом давлении (ниже нормального), но и при быстром переходе от повышенного давления к обычному атмосферному, например при кессонной болезни, возникающей у водолазов и кессонных рабочих при нарушении режима подъема с глубины.

Температура воздуха

Среди физических свойств воздуха температура является наиболее важным фактором, определяющим, как правило, тепловое состояние окружающей среды и человека. Она влияет на приток и отдачу тепла человеком путем конвекции и опосредованно, через температуру окружающих предметов, путем проведения и теплового излучения, поскольку интенсивность этих процессов прямо пропорциональна разнице температур поверхности тела человека и воздуха.

Температура воздуха не только оказывает непосредственное влияние на человека. От нее в значительной мере зависят характер и степень влияния прочих факторов погоды и микроклимата помещений. Температура воздуха определяет охлаждающую силу ветра, максимальную влажность воздуха и, следовательно, возможность поглощения водяных паров, что в конечном счете влияет на теплопотери организма испарением. Таким образом, между температурой воздуха и другими его физическими свойствами устанавливаются сложные соотношения, которые в конечном итоге и определяют результат действия суммы названных теплофизических элементов на организм человека.

Влияние неблагоприятной температуры воздуха на организм наиболее выражено в производственных условиях, где возможны очень высокие или очень низкие температуры воздуха. Кроме того, воздействию неблагоприятной температуры воздуха подвергается большая группа людей, работающих вне помещения. Длительное пребывание человека в условиях воздействия высоких или низких температур воздуха вызывает напряжение механизмов терморегуляции, что расценивается как стрессовый фактор, снижающий иммунобиологическую активность, способствующий повышению общей заболеваемости.

В гигиенической практике, физиологии и метеорологии температуру измеряют в градусах шкалы Цельсия (t °С), основными отправными точками которой являются температура таяния льда (0 °C) и кипения воды (100 °C). В физике оперируют понятием абсолютной, или термодинамической, температуры (Т). За единицу абсолютной температуры в системе СИ принят градус Кельвина (°К). Значения абсолютной температуры и температуры по шкале Цельсия связаны соотношением: T = t + 273,15. Абсолютному нулю соответствует температура –273,15 °C. В ряде англоязычных стран используется температурная шкала Фаренгейта (°F), отправными точками которой являются 32 °F (таяние льда) и 212 °F (кипение воды).

Характеристика теплового состояния среды по одной температуре воздуха не всегда отражает фактическое влияние этой среды на теплообмен человека. Однако для ориентировочного суждения в повседневной практике такая характеристика может быть достаточной. Считается, что комфортное тепловое состояние среды и человека имеет место при температуре воздуха 17–22 °C; предельно допустимое – при верхней границе 25 °C и нижней 14 °C; предельно переносимое, соответственно, при 35 и 10 °C. За пределами этих значений тепловое состояние среды характеризуется как экстремальное. Верхняя граница, при которой человек еще может дышать, равняется 116 °C, нижняя от –70 до –80 °C.

Самая высокая температура воздуха на Земле 57,8 °C зарегистрирована в сентябре 1922 г. в местечке Эль-Азизия в Ливии, самая низкая –89,2 °C – на станции «Восток» в Антарктиде в июле 1983 г.

Влажность воздуха

Влажность воздуха, т. е. наличие в нем водяных паров, характеризуется несколькими понятиями.

Абсолютная влажность (е) означает фактическое содержание водяных паров в воздухе в данных конкретных условиях. Существует два способа ее выражения:

а) указывается масса паров воды в единице объема воздуха (г/м³);

б) указывается упругость (парциальное давление) водяных паров (мм рт. ст., бар, Н/м²).

Численные значения двух этих единиц весьма близки, что позволяет использовать их наравне друг с другом (табл. 2.4).

Упругость водяного пара в состоянии насыщения им воздуха называется максимальной влажностью, или упругостью насыщения (Е). Каждой температуре воздуха соответствует определенный максимум количества водяных паров (табл. 2.5), больше которого воздух не может поглотить. Превышение этого предела вызывает конденсацию и выпадение из воздуха капельно-жидкой воды.

Таблица 2.4

Соотношение значений упругости и массы водяных паров в воздухе (Эрисман Ф. Ф., 1903)

Таблица 2.5

Упругость водяных паров, насыщающих воздух

Относительная влажность (r) представляет собой отношение фактической упругости водяного пара в воздухе (е) к упругости насыщения при данной температуре (Е), выраженное в процентах:

r = (e / E) · 100.

Дефицит насыщения – это разница между упругостью насыщения (Е) и фактической упругостью пара (е) в воздухе, или между максимальной и абсолютной влажностью.

Точка росы – температура, при которой имеющаяся (фактическая) абсолютная влажность воздуха достигает насыщения, т. е. становится максимальной.

Физиологическая относительная влажность – отношение количества фактически содержащихся водяных паров в воздухе к их максимальному количеству при температуре поверхности тела человека и легких, т. е. соответственно при 34 и 37 °C (выражается также в процентах). Испарение с поверхности тела и дыхательных путей при температурах, указанных ниже, будет возможным, даже если воздух будет полностью насыщен, так как, нагреваясь в дыхательных путях и у поверхности тела до 34 и 37 °C, он становится более влагоемким.

Водяные пары являются одним из самых непостоянных компонентов воздуха. Количество их колеблется в крайне широких пределах в зависимости от температуры, характера ветров и наличия источников воды. Наибольшая величина абсолютной влажности на Земле (31,9 мм рт. ст.) наблюдалась в Аравии, наименьшая – в Восточной Сибири зимой (менее 0,1 мм рт. ст.), а также на больших высотах.

Влажность воздуха влияет на отдачу тепла испарением пота. Количество тепла, удаляемого этим путем, может быть весьма значительным, так как на испарение 1 г воды при температуре кожи 34 °C расходуется 580 кал (0,58 ккал), а суммарное количество теряемого пота нередко достигает нескольких литров (4–5 л и более) за один день.

Интенсивность испарения пота зависит от температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Чем больше дефицит насыщения и выше скорость движения воздуха, тем интенсивнее идет испарение пота. При этом теряется такое количество тепла, что движущийся воздух (ветер) оказывает благоприятное действие даже при температурах, значительно превышающих температуру тела. Установлено, что ветер ухудшает самочувствие и уменьшает работоспособность при температуре воздуха 37 °C только в случае его 100 %-го насыщения водяными парами. При относительной влажности воздуха 60 % ветер перестает оказывать благоприятное действие только при температуре свыше 43,3 °C, а при влажности 30 % – выше 60 °C.

Выполнение значительной физической нагрузки в жарких пустынных районах становится возможным именно потому, что воздух там отличается сухостью и большой влагоемкостью. Однако следует иметь в виду, что воздух с очень низкой относительной влажностью может оказывать отрицательное действие на слизистые оболочки рта и дыхательных путей, вызывая их высыхание, растрескивание, а в последующем – кровотечение, инфицирование и воспаление.

При низких температурах воздуха его влажность мало влияет на теплоотдачу с поверхности тела в связи с тем, что в морозном воздухе из-за небольшой его влагоемкости даже при полном насыщении содержится незначительное количество водяных паров. Например, при температуре –40 °C в воздухе содержится всего 0,09 г/м³ водяных паров. При таких величинах абсолютной влажности воздуха изменения его относительной влажности от 0 до 100 % не могут существенно изменить теплопроводность или теплоемкость воздуха.

Ошибочное представление о большой охлаждающей способности влажного воздуха связано с неверным пониманием свойств двух агрегатных состояний воды. Влажность воздуха, т. е. наличие в нем паров, отождествляется с капельно-жидкой водой, с сыростью воздуха. Физические же свойства воды резко отличны от свойств водяного пара. Так, теплопроводность воды почти в 30 раз, а теплоемкость – в 3000 раз больше, чем у водяного пара. Соответственно возрастают теплопроводность и теплоемкость воздуха, а также одежды и обуви, содержащих капельно-жидкую воду. Кроме того, влажная одежда излучает на 35–50 % больше тепла, чем сухая.

Низкая влажность воздуха способствует интенсивному испарению влаги с дыхательных путей, что особенно следует учитывать при низких температурах и при подъеме в горы. Потери тепла при дыхании в сухом морозном воздухе достигают 10–15 % от общих теплопотерь, вызывая интенсивное охлаждение легких. Это объясняется тем, что морозный воздух, поступая в легкие, нагревается и насыщается водяными парами, причем на это расходуется большое количество тепла, поскольку влагоемкость его после нагревания резко возрастает. В этих условиях создается реальная опасность ознобления дыхательных путей. В горах по этой же причине происходит значительная потеря влаги организмом. Обследование участников английской гималайской экспедиции при восхождении на Эверест показало, что на высотах более 5000 м альпинисты при дыхании теряли более 2 кг жидкости, что составляло почти половину суточных влагопотерь.

Рис. 2.2. Роза ветров

В гигиенической практике принято нормировать относительную влажность, в связи с тем что по ее величине удобнее судить о влиянии влажности, а также иных факторов среды на теплообмен человека. Считается, что оптимальная величина относительной влажности находится в пределах 40–60 %; приемлемая нижняя величина составляет 30 %, верхняя – 70 %.

Движение воздуха

Основным фактором, обусловливающим движение воздуха (ветер), является разница давлений и температур. Движение воздуха характеризуется скоростью, направлением, формой (ламинарное, турбулентное) и продолжительностью. Направление различается по сторонам горизонта, откуда дует ветер[2] и обозначается румбами: се, верный (N), южный (S), восточный (O) и западный (W), а также всеми промежуточными направлениями (NO, NW, SW, SO). Скорость ветра выражается в метрах за 1 с. Во всех географических районах наблюдается известная повторяемость ветров, для обозначения которой применяется графический метод с нанесением на чертеж так называемой розы ветров (рис. 2.2). Для того чтобы составить ее, необходимо на определенных румбах отложить линии, по длине соответствующие числу и времени наблюдавшихся ветров в процентах к общему числу и времени всех ветров за определенный срок (месяц, год). По полученному изображению судят о том, какие ветры преобладают в данной местности.

Таблица 2.6

Зависимость теплоотдачи от скорости ветра

Наиболее сильные ветры на Земле отмечены в Антарктике, где они могут достигать 45 м/с (162 км/ч). Среднегодовые скорости ветра здесь превышают 15 м/с. На территории России значительные по силе и продолжительности ветры наблюдаются в Арктике, на юге – в районе Новороссийска, а также в Восточной Сибири и Центральной Азии, где скорость их может доходить до 25–30 м/с (90—108 км/ч).

Движущийся воздух в очень большой мере влияет на величину переноса тепла конвекцией. Под конвекцией понимают перенос тепла движущимися молекулами воздуха (и жидкостей) в среде с нарушенным тепловым равновесием. Количество теряемого этим путем тепла (Q) зависит от разности температур поверхности тела (t_т) и воздуха (t_в), от скорости движения последнего (V), от поверхности тела человека (S) и может быть выражено следующей формулой:

где К – коэффициент теплопередачи одежды.

Зависимость теплоотдачи от скорости движения воздуха при одной и той же температуре воздуха приводится в табл. 2.6.

Охлаждающее действие ветра резко увеличивается при отрицательных температурах воздуха. Скорость движения его порядка сотых долей метра в секунду уже ощущается человеком. Следует заметить, что ветер, оказывая давление на поверхность одежды, облегчает проникновение холодного воздуха в пододежное пространство и ускоряет общее охлаждение организма.

По мере повышения температуры окружающего воздуха и уменьшения температурного градиента теплопотеря конвекцией снижается. Если температура воздуха становится равной температуре кожи (34 °C), теплоотдача этим путем прекращается вовсе; если превышает ее, то устанавливается обратный поток тепла от воздуха к телу (конвекционное нагревание).

Однако согревающее действие движущегося воздуха имеет место лишь в том случае, если оно превышает количество тепла, теряемого за счет испарения пота. Это наблюдается или при очень высокой температуре воздуха (свыше 60 °C), или при его 100 % относительной влажности, когда испарение пота прекращается. Во всех других случаях (т. е. при влажности менее 100 % и температуре воздуха ниже 60 °C) движущийся воздух оказывает охлаждающее действие.

Охлаждающее действие подвижного воздуха используется для улучшения условий обитаемости в танках и других объектах, имеющих источники тепловых излучений. Движение воздуха снимает излишек тепла, падающего па поверхность тела, благодаря чему становится возможной работа при величинах радиации, превосходящих предельно переносимые.

При обычной температуре воздуха в помещении (от 18 до 20 °C) оптимальной считается скорость движения воздуха 0,05—0,25 м/с, допустимой – 0,3 м/с. По мере повышения температуры воздуха (23–24 °C) значение оптимальной скорости его движения увеличивается до 0,5 м/с. Дальнейшее его увеличение в помещении нецелесообразно, поскольку оно создает ощущение сквозняка, что чревато простудными заболеваниями.

Ионизация воздуха

В воздухе содержится то или иное количество частиц газов, заряженных положительным или отрицательным электричеством, которые носят название аэроионов. Помимо этого в нем могут содержаться заряженные аэродисперсии (туман, дым, пыль).

Ионизация воздуха происходит под влиянием излучений радиоактивных веществ, содержащихся в почве, воде и в самом воздухе (радон, торон, дочерние продукты их распада и др.), ультрафиолетовой радиации, рентгеновских и космических лучей. Из ионообразующих факторов следует отметить пламя и нагретые поверхности (термоионизация), электрические разряды в атмосфере, а также в лабораторных и производственных условиях; процессы, связанные с трением, дроблением (дезинтеграцией) веществ, с распылением воды у водопадов и горных речек. Источником образования ионов могут служить также растения (фотоэффект Столетова – Гальвакса).

Действие перечисленных факторов приводит к отщеплению от молекул отрицательно заряженных электронов, вследствие чего оставшаяся часть молекулы приобретает положительный заряд. Ионы, существующие самостоятельно или присоединившиеся к небольшому числу (10–15) нейтральных молекул кислорода, углекислоты, озона, азота и его окислов, принято называть «легкими» или нормальными ионами (n⁺, n^-). Если же ионы присоединяются к частицам тумана, дыма, пылинкам и др., то они называются «тяжелыми» или ионами Ланжевена (N⁺, N^-). В 1 см³ воздуха образуется 2—10 пар в секунду легких ионов. Однако вследствие большой подвижности они быстро отдают свой заряд и, соединяясь с ионами противоположного знака, нейтрализуются (рекомбинируют). Благодаря этому количество ионов в воздухе находится в подвижном равновесии. Вблизи земной поверхности количество легких положительных аэроионов (n⁺), как правило, больше, чем отрицательных (коэффициент униполярности составляет 1,1–1,3)[3].

Содержание ионов в воздухе – количество легких и тяжелых ионов, соотношение их зарядов – может колебаться в широких пределах в зависимости от характера почвы и растительности, излучений и ветров, влажности воздуха, наличия источников его загрязнения и пр. Так, на многих курортах и в сельских местностях нередко насчитывается 2–3 тыс. пар легких ионов в 1 см³ воздуха, в то время как в городах эта величина редко достигает 1 тыс. В крупных городах содержится только 200–400 легких ионов в 1 см³, а в пригородах – 800—1500. Причиной малого содержания легких ионов в атмосфере городов является ее загрязненность.

Как упоминалось выше, тяжелые ионы чаще всего представлены заряженными аэродисперсиями (туманы, дымы, пылевые частицы и т. п.), вследствие чего их количество в воздухе можно использовать для его санитарной оценки по коэффициенту загрязнения (Кз)[4]. Для очень чистого (горного) воздуха этот коэффициент равен 10, для воздуха лабораторий – 20; предельной величиной для жилых помещений считается 50. Этот показатель может служить критерием при оценке плотности размещения людей в жилищах, убежищах и прочих объектах.

При установлении оптимальных концентраций легких ионов в воздухе помещений можно ориентироваться на ионный состав чистого атмосферного воздуха (1000–3000 пар в 1 см³). На берегах горных рек, на берегу моря во время прибоя, вблизи водопадов и фонтанов вследствие ионизации частичек распыляемой воды (гидроаэроионизация) в воздухе, как правило, увеличивается содержание легких (до 5—40 тыс. в 1 см³), преимущественно отрицательно заряженных ионов.

Количество аэроионов в производственных помещениях зависит от наличия и вида источника ионизации. Так, при электросварке число ионов повышается до 6600—10 700 с коэффициентом униполярности 0,03—0,25. Наибольшего ионизирующего действия можно ожидать при работе с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. В жилых, а также производственных помещениях и подземных сооружениях воздух деионизируется за счет дыхания и в случае прохождения через фильтры.

Установлено, что аэроионы оказывают рефлекторное влияние на организм через верхние дыхательные пути, причем большие дозы аэроионов (до 60–70 тыс. в 1 см³) оказывают лечебное действие. Однако превышение этих количеств отрицательно влияет на здоровых людей.

Наличие заряда облегчает сорбцию аэроионов поверхностями вообще и поверхностью легких в частности. Так, например, считается, что заряженные молекулы кислорода лучше утилизируются в процессе дыхания по сравнению с обычными. Увеличение задержки заряженных частиц в легких используется в лечебной практике для повышения эффективности действия лекарственных средств (гидроаэроионизация, вдыхание природных и искусственных лекарственных средств в виде заряженных аэродисперсий и др.), в электрофильтрах, предназначенных для очистки выбросов промышленных предприятий, а также в средствах индивидуальной защиты дыхательных путей. Однако это свойство аэроионов может играть и отрицательную роль, например при наличии токсических свойств химического носителя. В частности, из практики пылевой патологии известно, что заряженные частички, образующиеся при дезинтеграции (дроблении) твердых веществ, полнее задерживаются в дыхательных путях по сравнению с электронейтральными и в связи с этим оказывают более выраженное токсическое действие. Отсюда следует, что в помещениях, воздух которых загрязнен, рекомендовать его ионизацию не следует, так как это повлечет за собой увеличение задержки вредных веществ.

К сожалению, в некоторых производствах, а также в лечебной практике нередко имеются такие неблагоприятные сочетания, как наличие генераторов аэроионов и вредных примесей к воздуху; например, при автогенной сварке, в фотариях, где при электрических разрядах и работе ртутно-кварцевых ламп образуются ионы окислов азота, озона и других веществ.

Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение испускается всеми телами с температурой выше абсолютного нуля. Следовательно, вся окружающая нас природа – почва, воды, горы, небосвод, ограждения жилищ и т. п. – является источником инфракрасного излучения. Оно оказывает в основном тепловое действие. В военных условиях значительными источниками инфракрасной радиации являются нагретые поверхности бронетанковой техники. Кроме того, инфракрасные лучи используются в приборах ночного видения, при фотографировании в инфракрасном спектре и т. д. Широкое распространение они нашли в промышленности при термической обработке металлов, сушке дерева, пищевых продуктов и др. Из природных источников наибольшее значение имеют солнечная, земная и атмосферная радиации. Действие инфракрасной радиации, прежде всего, зависит от мощности излучения.

Таблица 2.7

Местное действие лучистого тепла на кожу

В табл. 2.7 приводится характеристика действия инфракрасной радиации в зависимости от мощности излучения. Увеличение мощности излучения выше 5 кал/см² · мин вызывает ожоги.

Тепловой эффект при поглощении инфракрасных лучей зависит не только от интенсивности излучения, но и от длины волны. Так, длинноволновая часть инфракрасной радиации (более 1400 нм) задерживается в основном поверхностными слоями кожи, вызывая обжигающее действие, благодаря чему лучи этой области получили название «калящих». Коротковолновая область инфракрасных лучей (от 760 до 1400 нм), как и прилегающие участки видимого спектра (красные лучи), проникает на глубину до 3 см, может вызывать перегревание тканей, в том числе и мозга, что при значительной дозе облучения служит причиной солнечного удара. Наиболее выражено неблагоприятное действие инфракрасной радиации в производственных условиях, в обитаемых отсеках (кабинах) военной техники, где имеются источники тепловыделения.

Видимый свет

Видимые лучи, как и инфракрасные, обладают тепловым действием. Падая на какую-либо поверхность, они частично отражаются и частично поглощаются, трансформируясь в тепло. Величина отражения в большей степени зависит от физико-химической природы отражающей поверхности. Непигментированная кожа человека отражает до 35 % видимых лучей, белая бумага – до 70 %, снег – до 90 %.

На долю видимых лучей в солнечном спектре приходится около половины общей тепловой энергии. Однако значение видимых лучей для человека определяется их специфическим действием на орган зрения. Все богатство зрительных впечатлений от окружающего мира передается человеку этим небольшим участком электромагнитного спектра.

Свет является одним из жизненно необходимых факторов окружающей среды. Он оздоровляет среду, оказывает благотворное влияние на организм человека, стимулирует его жизнедеятельность, усиливает обмен веществ, улучшает общее самочувствие и повышает работоспособность. Оптимальные условия для зрительного анализатора создают волны зеленой и желтой зоны спектра. Многочисленными физиологическими работами отечественных ученых (Н. Г. Введенский, В. М. Бехтерев, Н. Ф. Галанин, С. В. Кравков) показано благоприятное влияние на нервно-мышечную возбудимость и психическое состояние красно-желтого света и угнетающее действие сине-фиолетовых лучей.

Особое значение рациональное освещение имеет в обеспечении нормальных функций зрительного анализатора, в профилактике аномалий рефракции глаза и пр. Контроль за освещением казарменных помещений, рабочих мест в объектах боевой техники и вооружения занимает важное место в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия войск. Для характеристики освещения и действия света на зрительный анализатор существует ряд понятий и единиц, которые необходимо знать при осуществлении названного контроля.

Световой поток (F) – поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения. Единица светового потока – люмен (лм) – световой поток, излучаемый точечным источником света силой в 1 канделу[5] (кд) внутри телесного угла (ω) в 1 стерадиан[6] (ср). Таким образом, сила света (I) есть пространственная плотность светового потока:

I (кд) = F (лм)/ω (ср).

Восприятие света зависит от спектральной характеристики излучения. Максимум чувствительности зрительного анализатора приходится на желто-зеленую часть спектра (555 нм). Эта чувствительность принята за единицу. По мере приближения к красному или фиолетовому участку спектра она резко снижается. Относительную чувствительность глаза к различным участкам спектра называют относительной видностью (видимостью).

Освещенность (Е) – степень освещения той или иной поверхности, выражаемая величиной падающего на нее светового потока. Если сила света есть пространственная (объемная) плотность светового потока, то освещенность представляет собой его поверхностную плотность. Освещенность может быть определена из отношения светового потока (F) к площади освещаемой поверхности (S):

E = F/S.

Единицей измерения освещенности является люкс – освещенность, создаваемая световым потоком в 1 лм на площади в 1 м².

Освещаемая поверхность отражает световой поток в определенном направлении, что оценивается как яркость.

Яркость – это величина силы света, исходящего с 1 м² видимой части поверхности в определенном направлении. За единицу яркости принята кандела на квадратный метр (кд/м²) – яркость равномерно светящей плоской поверхности, излучающей в перпендикулярном направлении с каждого квадратного метра силу света, равную одной канделе. Внесистемное наименование этой единицы – нит (нт).

При наличии в поле зрения ярких источников света или поверхностей с большим коэффициентом отражения имеет место блескость (слепящее действие). Допустимые величины яркости равны 2000–5000 нт (в зависимости от уровня нормируемой освещенности). При яркости больше 5000 нт отмечается слепимость, а при 1,6 ·10⁵ нт – неприятные ощущения в глазу. Некоторые источники света обладают столь большой яркостью, что вызывают в глазу болезненное ощущение и даже возможно (в редких случаях) разрушение светочувствительных элементов и образование «слепых пятен» на сетчатке (световой импульс атомного взрыва, лазерное излучение и др.). Следует иметь в виду, что на адаптированный к темноте орган зрения слепящее действие может оказать даже такая незначительная яркость, как 64 нт. Современные источники света (лампы накаливания) имеют яркость, значительно превышающую допустимую величину: лампы мощностью от 50 до 200 Вт имеют яркость нити от 4,7 до 7,8 млн нт.

Основными функциями зрительного анализатора являются острота зрения, контрастная чувствительность, быстрота различения, устойчивость ясного видения, адаптация. Эти функции находятся в тесной зависимости от освещенности и спектрального состава света, вследствие чего служат для обоснования гигиенических требований к источникам света.

Острота зрения – это способность зрительного анализатора раздельно различать детали объекта под наименьшим углом. Чем меньше угол, тем выше разрешающая сила глаза, тем больше острота зрения. Она особенно возрастает с увеличением освещенности до 100–150 лк (при условии надлежащего контраста между объектом и фоном). Поэтому считается, что приведенные величины освещенности, как правило, достаточны для достижения нормальной остроты зрения у людей, не страдающих дефектами зрения. При малом и среднем контрасте между объектом и фоном по мере дальнейшего увеличения освещенности (до 500 лк) острота зрения выше, чем при любом цветном освещении. При наличии цветного фона наибольшая острота зрения отмечается при желтом и зеленом свете.

Контрастной чувствительностью называется способность зрительного анализатора видеть объекты, незначительно отличающиеся по яркости от фона. Порогом контрастной чувствительности является минимальная разность яркостей объекта и фона, при которой возможно различать объект. Для условий, где рабочие поверхности отражают не более 30–40 % падающего света, наибольшая контрастная чувствительность отмечается при освещенности 1000–2500 лк.

Быстрота различения (разрешающая сила глаза) – выражается наименьшим временем, в течение которого происходит различение объекта. Она заметно возрастает при увеличении освещенности до 100–150 лк, затем рост идет медленнее, но не заканчивается и при 1000 лк.

Устойчивость ясного видения – способность в течение некоторого времени ясно различать контуры фиксируемых глазом предметов (деталей), имеющих контрастность, близкую к пороговой. Устойчивость ясного видения возрастает с увеличением освещенности до 1000 лк.

Адаптацией называют свойство глаза увеличивать свою чувствительность при переходе от сильного освещения к слабому (темновая адаптация) или, наоборот, уменьшать ее при смене слабого освещения на интенсивное (световая адаптация). Этот процесс требует определенного времени.

Чем больше разница между освещенностями, тем продолжительнее время адаптации. Особенно это относится к темновой адаптации. В то время как для световой адаптации требуется 2–3 мин, темновая адаптация при резкой смене освещенности не восстанавливается полностью и за 20–30 мин, а на постоянном уровне она устанавливается только через 50–60 мин. При смене освещенности адаптации глаза способствует также сужение или расширение зрачка.

На темновую адаптацию большое влияние оказывает спектральная характеристика света. При сумеречном (периферическом) зрении максимальная чувствительность глаза сдвигается в сторону более коротких лучей (феномен Пуркинье). Вследствие этого темновую адаптацию при ночном зрении больше всего нарушают зеленые лучи, меньше – фиолетовые и еще меньше – красные, так как относительная видность этих лучей периферическими элементами сетчатки (палочковым аппаратом) очень низка.

Из приведенных сведений об адаптации следует, что значительные колебания силы света оказывают отрицательное влияние на зрительный анализатор. Перевод взгляда с более яркого фона на темный и обратно, если человек по роду своей деятельности вынужден постоянно это делать, приводит к частой переадаптации, к утомлению зрения и соответственно к потере темпа работы, снижению производительности труда, а в условиях армии – боеспособности личного состава.

На основании знания особенностей действия качественного и количественного состава света на функции зрительного анализатора и на организм человека в целом можно сформулировать требования к освещению. Прежде всего, оно должно быть достаточным, постоянным по силе света, равномерным, без блескости, без густых и резких теней, близким по цвету и спектральному составу к дневному свету, не содержать избытка тепловых и ультрафиолетовых лучей. Кроме того, необходимо, чтобы освещение допускало регулировку интенсивности света, было простым в обращении, дешевым и безопасным в пожарном отношении. При низкой освещенности быстро наступает зрительное утомление, снижается работоспособность. Так, при зрительной работе в течение 3 ч при освещенности 30–50 лк устойчивость ясного видения снижается на 37 %, а при освещенности 100–200 лк – только на 10–15 %. В связи с этим создание достаточной и равномерной освещенности в помещениях имеет большое гигиеническое значение.

Освещение осуществляется различными источниками света. Они делятся на естественные и искусственные. К естественным источникам относятся солнце, луна, звезды и различные отражающие и рассеивающие поверхности (воздух, вода, снег, здания), которые сами не создают свет, но участвуют в его распределении. Искусственными источниками являются различные устройства (электрические и люминесцентные лампы, газоразрядные трубки, горелки, керосиновые лампы и свечи), использующие электрическую энергию или горючие материалы.

Естественные источники света создают равномерную пространственную освещенность, ощущение непосредственной связи с окружающим миром, благоприятствуют ясному видению деталей, восприятию пространства, цвета и являются весьма положительными эмоциональными факторами.

Под влиянием солнечного света развивался и совершенствовался зрительный анализатор человека, вследствие чего кривая световой чувствительности глаза к отдельным участкам солнечного спектра совпадает с кривой распределения солнечной энергии у земной поверхности. Максимальная чувствительность глаза и максимальное излучение солнца лежат в одной и той же области спектра (555 нм).

К недостаткам естественного освещения относятся колебания его интенсивности в зависимости от времени суток, погоды, наличие затеняющих объектов, необходимость располагать рабочие места, сообразуясь с освещением, а не наоборот. В значительном числе случаев (герметизированные объекты военной техники, оборонительные сооружения, убежища и т. п.) использование естественного света невозможно. Тем не менее естественное освещение является основным в жилых зданиях, казармах, школах, учреждениях, на дневных производствах и т. п.

Продолжительность естественного освещения определяется «световым климатом», т. е. средними условиями наружного естественного освещения, которые создаются совокупностью солнечного света, диффузией света небосвода и отраженного света. Световой климат характеризуется среднемесячными (за каждый месяц отдельно), почасовыми (от восхода до захода солнца) кривыми освещенности. Он зависит от географической широты местности, времени года и часа суток, облачности неба и чистоты атмосферы, которые в своей совокупности определяют качество света (спектр), интенсивность и продолжительность солнечного сияния, а, следовательно, и освещения. В южных широтах освещенность поверхности прямыми солнечными лучами достигает 100 000 лк, в районе Москвы – до 35 000 лк, на восходе и закате солнца снижается до 500 лк. Средняя освещенность по месяцам в средней полосе России колеблется в широких пределах – от 65 000 лк в августе до 1000 лк и менее в январе.

Нормируемая продолжительность непрерывной инсоляции для помещений общественных и жилых зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от функционального назначения помещений, планировочной зоны города, типа квартир. В зависимости от географической широты она должна составлять:

– для северной зоны (севернее 58° с. ш.) – не менее 2,5 ч в день с 22 апреля по 22 августа;

– для центральной зоны (58° с. ш. – 48° с. ш.) – не менее 2 ч в день с 22 марта по 22 сентября;

– для южной зоны (южнее 48° с. ш.) – не менее 1,5 ч в день с 22 февраля по 22 октября.

Кроме светового климата интенсивность естественного освещения помещений определяется ориентацией, количеством и конструкцией окон, окраской стен помещения, затенением, создаваемым соседними зданиями, зелеными насаждениями и некоторыми другими факторами.

Ориентация окон на южные направления (S, SO, SW) способствует более длительной инсоляции помещений по сравнению с северными направлениями. При восточной ориентации окон прямые солнечные лучи проникают в помещение в утренние часы, при западной ориентации инсоляция возможна во второй половине дня.

На интенсивность солнечного освещения помещений влияет также затемнение близлежащими зданиями или зелеными насаждениями. Если в окно не виден небосвод, то в помещение не проникают прямые солнечные лучи, освещение обеспечивается только рассеянными лучами, что ухудшает санитарную характеристику помещения.

Плотная застройка квартала, близкое расположение домов приводит к еще большей потере солнечной радиации. Больше всего затеняются помещения, расположенные в нижних этажах, в меньшей степени – помещения верхних этажей. На освещенность влияют некоторые строительно-архитектурные факторы – конструкция светопроемов, затеняющие архитектурные детали, цвет и характер поверхности стен, потолка, пола, мебели. Следует иметь в виду, что загрязнение стекол уменьшает их светопроницаемость иногда на 25–50 %; еще большее поглощение света наблюдается зимой при замерзании окон (до 80 %). Занавески на окнах могут поглощать до 40 % света. Современные оконные стекла не пропускают ультрафиолетовые лучи с длиной волны короче 320 нм, т. е. задерживают наиболее активную их часть.

Гигиеническая оценка существующего и проектируемого естественного освещения помещений производится светотехническим и геометрическим методами.

Светотехнический метод является наиболее точным. Количественная оценка по этому методу производится по коэффициенту естественной освещенности (КЕО). КЕО представляет собой отношение освещенности в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, на пересечении вертикального срединного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола (E) к одновременно замеренной освещенности здания снаружи (E_о):

КЕО = E/E_о, или в процентах – E/E_о · 100 %.

Коэффициент естественной освещенности устанавливается в зависимости от характера работы, выполняемой в данном помещении, а также типа освещения. В зависимости от расположения световых проемов различают боковое освещение (окна расположены на боковой стене), верхнее (окна на потолке) и комбинированное (верхнее и боковое). При боковом освещении минимальные значения КЕО принимаются: для учебных классов, лабораторий, операционных (точная работа) 1,5–2 %; для спален казарм и других жилых помещений, столовых, служебных кабинетов и др. (работа малой точности) – 0,5–1 %; для вспомогательных помещений (грубая работа) – 0,3 %. Там же, где требуется лишь общая ориентировка (складские помещения, лестницы, коридоры, проходы и т. д.), величина КЕО уменьшается до 0,1–0,2 %. При верхнем и комбинированном освещении нормируемое значение КЕО увеличивается в 3–4 раза.

Геометрическим методом величина естественного освещения определяется по световому коэффициенту, который представляет собой отношение застекленной площади окон к площади пола в данном помещении. При планировке помещений

рекомендуемая величина светового коэффициента составляет (в зависимости от нормируемого КЕО): в жилых помещениях – 1: 8–1: 10, в операционных, перевязочных, врачебных кабинетах, процедурных и лабораториях – 1: 3–1: 5, в производственных помещениях, канцеляриях, классах, палатах – 1: 6–1: 8.

Для искусственного освещения используются электрические и неэлектрические источники света.

Неэлектрические источники применяются в жилищах, особенно во временных, а также в сооружениях полевого типа, реже – в производственных помещениях. К ним относятся свечи, керосиновые лампы различных конструкций, фонари, газовые горелки и др. Большинство из них дают свет небольшой и часто непостоянной силы, значительно отличающийся от солнечного, выделяют значительное количество тепла и углекислоты, водяные пары, окись углерода, акролеин, копоть и другие вредные вещества, которые могут оказывать неблагоприятное действие на организм людей, особенно подолгу находящихся в небольших замкнутых помещениях (блиндажах, землянках, убежищах и др.).

Электрические источники света лишены большинства перечисленных недостатков, однако многие из них излучают свет, также значительно отличающийся по спектру от дневного света. К основным электрическим источникам света относятся лампы накаливания и люминесцентные лампы. В зависимости от расположения источников света искусственное освещение помещений подразделяется на общее, местное и комбинированное.

Лампы накаливания принадлежат к категории источников света с температурным излучением. Положительными их свойствами являются удобство и простота применения, относительная безопасность использования, независимость свечения от колебания метеорологических факторов. К недостаткам их относятся малая экономичность, выделение тепла и неполная адекватность спектра излучения световой чувствительности зрительного анализатора, большая яркость нити, наличие блескости и слепящего действия. Из общего количества электрической энергии, которая подается на нить накаливания, только 7—13 % превращается в световую, а остальная часть выделяется в виде инфракрасных тепловых лучей. При этом спектр излучаемого света сдвинут в красную область, чувствительность глаза к которому снижена. В результате, прямое использование энергии для осветительных целей, определяемое световым КПД, в лучшем случае составляет около 3,2 %, а светоотдача[7] – от 7 до 20 лм/Вт. Смещение спектра в сторону красной или фиолетовой областей связано с температурой нити: чем она выше, тем больше максимум излучения будет смещаться в сторону более коротких длин волн, и наоборот.

Лампы накаливания рекомендуется применять там, где не требуется большого освещения (до 100 лк), тонкого восприятия оттенков цвета и где температура окружающей среды может резко и значительно изменяться. Для устранения или уменьшения слепящего действия регламентируется высота подвеса и применяются светильники рассеянного и отраженного света с большим защитным углом.

Люминесцентные лампы представляют собой газоразрядные трубки, содержащие ртуть и покрытые изнутри специальными составами – люминофорами (силикаты цинка и бериллия, вольфраматы, молибдаты, фосфаты, бораты и др.). При электрическом разряде пары ртути высвечивают ультрафиолетовые и отчасти видимые лучи. Ртутные лампы низкого давления генерируют около 85 % ультрафиолетовых лучей. Электроны атомов люминофоров под воздействием квантов ультрафиолетового излучения приходят в возбужденное состояние и дают вторичное излучение, но уже в видимой части спектра. Каждому люминофору свойственно излучение определенного цвета; подбором люминофоров достигается получение любого света, в том числе и дневного.

Люминесцентные лампы дают сплошной спектр и вызывают ощущение дневного (белого) света. От температурных источников они отличаются тем, что в них свет получается не в результате нагревания тела (на поверхности ламп температура составляет всего 45–50 °C), а в результате люминесценции, «холодного» свечения. В зависимости от состава люминофоров различают люминесцентные лампы дневного света – ЛД, лампы белого света – ЛБ (они более экономичны и обладают меньшим стробоскопическим эффектом), лампы тепло-белого света – ЛТБ, лампы холодно-белого света – ЛБХ и лампы дневного света с исправленной цветностью – ЛДЦ, обеспечивающие цветопередачу по всему спектру, за исключением оранжево-красной части.

Вследствие высокой светоотдачи (до 80 лм/Вт) наиболее широко используются лампы типа ЛБ. При работах, требующих более точной цветопередачи, следует рекомендовать лампы типа ЛД, а при более высоких требованиях цветопередачи – ЛДЦ. Люминесцентные лампы не дают теней и бликов, излучают мягкий рассеянный свет, близкий по спектру к дневному и обладающий, хотя и слабым, антирахитическим действием; они стойки к вибрациям, взрывобезопасны, что дает возможность использовать их на транспорте, в убежищах, шахтах и других подобных объектах. Важным достоинством названных ламп является возможность при изготовлении путем подбора люминофоров широко варьировать спектр излучения для создания желательного освещения.

К недостаткам люминесцентных ламп следует отнести: пульсацию светового потока (от 35 до 65 %), в результате чего наступает зрительное утомление и возникает стробоскопический эффект (неадекватное восприятие вращающихся предметов); наличие «сумеречного эффекта» при низких значениях освещенности (освещенность в 75 лк и ниже субъективно воспринимается как недостаточная); чувствительность к колебаниям напряжения в сети; ухудшение свечения люминофоров при температуре выше 35 °C вследствие избыточного давления паров ртути.

Нормы искусственного освещения для каждого трудового процесса определяются рядом условий, из которых наиболее важными являются назначение помещений, характер и условия работы людей, их возраст, наименьшие размеры деталей, удаление их от глаз, требуемая скорость различения предметов, контраст между объектом и фоном, наличие опасных в отношении травматизма аппаратов или частей оборудования и т. д.

Уровень освещенности от ламп накаливания в зависимости от назначения помещений колеблется в очень широких пределах – от 5 (дежурный свет) до 250–300 лк и более (операционные). Для работ, связанных с чтением и письмом (в классах, лабораториях) минимальная освещенность принимается равной 150 лк. Однако, учитывая большую продолжительность и напряженность зрительной работы и наметившуюся тенденцию роста числа людей с ослабленным зрением, освещенность, когда это возможно, следует увеличивать до 200–250 лк.

В местах, где пребывание людей не связано со значительным напряжением зрения, допускается снижение освещенности.

Нормы освещенности для люминесцентных ламп в 2–3 раза больше, чем для ламп накаливания. При использовании люминесцентных ламп не рекомендуется создавать освещенности менее 75 лк (сумеречный эффект).

Равномерность освещения достигается выбором типа осветительной арматуры (равномерно рассеянный, отраженный и полуотраженный свет) и рациональным размещением светильников. Освещенность на рабочих местах от общего света должна быть не менее 10–20 % от нормированной освещенности для данного вида работ. Отношение минимальной освещенности к максимальной на протяжении 75 см рабочей поверхности не должно быть ниже 0,5, а на расстоянии 5 м (на полу) – не ниже 0,33.

Ультрафиолетовая радиация

Личный состав Вооруженных Сил РФ проходит службу в различных климатических районах. В северных широтах наряду с другими факторами имеет место недостаток света вообще и ультрафиолетовой радиации – в особенности. Это же наблюдается при длительном пребывании в закрытых помещениях. В южных широтах, а также в горной местности, наоборот, может быть избыток ультрафиолетовых лучей, что иногда приводит к нарушениям состояния здоровья.

По современным представлениям, ультрафиолетовая радиация включает в себя лучи с длиной волны от 10 до 400 нм. Наиболее важным источником ее является солнце. В спектре солнца у земной поверхности содержатся лучи с длиной волны приблизительно от 290 до 400 нм. По количеству энергии они составляют от 2 до 5 % общей солнечной радиации (в зависимости от высоты стояния солнца, влажности и запыленности атмосферного воздуха). Более короткие лучи в природных условиях существуют в верхних слоях атмосферы или же получаются искусственно с помощью ртутно-кварцевых и бактерицидных ламп. По характеру взаимодействия с веществом они в известной мере приближаются к ионизирующей радиации, поскольку способны вызывать ионизацию атомов. Под влиянием энергии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 100–200 нм происходит образование озона. Эта область излучения получила название озонирующей.

Энергия квантов ультрафиолетовых лучей других участков спектра с длиной волны более 200 нм недостаточна для ионизации атомов, но способна влиять на структуру их электронной орбиты, вследствие чего атомы возбуждаются. В результате возникают фотохимические реакции. Такие лучи называют «химическими».

Ультрафиолетовые лучи повышают общий тонус организма, его физическую и умственную работоспособность, сопротивляемость инфекциям, ускоряют заживление ран, стимулируют кроветворение и деятельность желез внутренней секреции. При участии ультрафиолетовых лучей происходит образование высокоактивных соединений – витамина D, гистамина и тканевых гормонов, а также пигментов. Наибольшее гигиеническое значение для человека и его деятельности имеют ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 200 до 400 нм. В этой части спектра выделяют: область С – 200–280 нм; область В – 280–320 нм; область А – 320–400 нм.

Область С иначе называется бактерицидной. Лучи этой области убивают микроорганизмы и другие живые клетки. Максимум бактерицидного действия приходится на длину волны 256 нм. Бактерицидные лучи широко используются для обеззараживания воздуха, поверхностей предметов, воды и пр. Бактерицидным свойством, хотя и в меньшей степени, обладают ультрафиолетовые лучи других участков спектра, в частности области В и А, а также короткие видимые лучи (фиолетовые и голубые при большой экспозиции). Это их свойство в природных условиях весьма важно для оздоровления окружающей среды.

Область В по ее способности вызывать через 6–8 ч после облучения эритему кожи называют эритемной. Максимум эритемного действия приходится на длину волны 296,7 нм. В основном же эта область и часть предыдущей (начиная с 265 нм) обладают витаминообразующим действием, т. е. обеспечивают синтез витамина D в коже из 7,8-дегидрохолестерина. В связи с этим участок ультрафиолетовых лучей с длиной волны от 265 до 315 нм иногда выделяют в особую область Д.

Область А получила название флюоресцентной по способности вызывать свечение некоторых веществ. Эта их способность используется в люминесцентных лампах для получения дневного (белого) света, в люминесцентном анализе, в контроле за качеством пищевых продуктов (установление фальсификации), в судебно-медицинской экспертизе и т. п. Эту же область называют «загарной» вследствие способности вызывать образование пигмента кожи.

Биологическое действие ультрафиолетовой радиации в большой степени зависит от полученной дозы облучения. В широкой практике дозирование чаще всего производят по так называемой эритемной дозе, или биодозе. Выражается она минимальным временем наступления покраснения кожи под действием облучения. Можно измерять биодозу по количеству разложившейся щавелевой кислоты, облучаемой ультрафиолетовыми лучами; 1,8–2,5 мг разложившейся щавелевой кислоты соответствуют одной эритемной дозе. Интенсивность ультрафиолетового излучения также измеряется в абсолютных величинах (милликалориях на см²) приборами типа уфиметров.

Жители промышленных городов, где атмосферный воздух загрязнен различными выбросами, зачастую испытывают «ультрафиолетовое голодание». Недостаток естественного ультрафиолетового облучения испытывают также жители Крайнего Севера, рабочие угольной и горнорудной промышленности и ряда других профессий. Для восполнения естественного солнечного облучения данные контингенты людей дополнительно облучают искусственными источниками ультрафиолетовой радиации в специальных фотариях. Для предупреждения гипо– и авитаминоза D, нарушения фосфорно-кальциевого обмена и других нежелательных последствий лучевого голодания достаточно общее облучение ¹/₈—¹/₁₀ эритемной дозы или облучение открытых частей тела 0,6 биодозы. При назначении солнечных ванн облучение начинают с экспозиции, соответствующей ¹/₁₆ эритемной дозы, и постепенно, в течение 16–18 сеансов, доводят взрослым до 1 биодозы, детям – до ¹/₅—¹/₂ биодозы в зависимости от возраста. Следует учитывать, что в фотариях при работе ртутно-кварцевых ламп в воздухе могут накапливаться озон и окислы азота, поэтому помещения должны периодически хорошо вентилироваться.

Избыток ультрафиолетовых лучей нежелателен. Под действием чрезмерного облучения возможно поражение глаз (фотоофтальмия) с гиперемией конъюнктивы, блефароспазмом, слезотечением и светобоязнью. Подобные поражения встречаются в арктических и высокогорных районах («снеговая слепота»). В средних широтах такое поражение глаз отмечается ранней весной, в медицинской практике – в фотариях и в операционных, в производственных условиях – при электросварке, при посевных сельскохозяйственных работах. Описаны случаи фотосенсибилизирующего действия ультрафиолетовых лучей, особенно у больных со свинцовой интоксикацией, у детей, перенесших корь и др. У людей с нарушенным механизмом синтеза ферментов (энзимопатии) в крови накапливаются порфирины, облучение которых длинноволновой ультрафиолетовой радиацией переводит их в токсические вещества, способствующие возникновению весенних дерматитов.

К числу отрицательных последствий переоблучения, особенно если в спектре имеется бактерицидная радиация (область С), можно отнести возможность перевода витамина D в безразличные (супрастерины) или даже вредные (токсистерин) для организма человека вещества. Это следует учитывать при выборе доз и источника облучения (спектра излучения) для профилактики светового голодания.

Чрезмерное общее облучение ультрафиолетовыми лучами может быть провоцирующим фактором в возникновении (и обострении) некоторых хронических заболеваний (язва желудка, нефриты, туберкулез, ревматизм и др.). Вследствие интенсивного образования пигмента в коже резко возрастает потребность в ароматических аминокислотах (тирозин, фенилаланин), из которых осуществляется синтез меланина. В результате эти кислоты могут стать лимитирующими в синтезе белков, в том числе защитных, иммунных. Поскольку в синтезе меланина принимают участие многие витамины (С, РР и др.), увеличенная и некомпенсированная потребность в них может обусловить недостаток их в организме со всеми вытекающими последствиями.

В литературе имеются указания на способность ультрафиолетовой радиации при длительном чрезмерном облучении вызывать злокачественные новообразования кожи. Так, в последние годы в связи с изменением озонового слоя атмосферы возрастает опасность возникновения рака кожи от ультрафиолетового облучения солнца. Приводятся сведения о большей частоте рака кожи у населения южных районов по сравнению с частотой данной патологии в северных районах.

Следует иметь в виду, что переоблучение может произойти в результате действия не только прямой, но и рассеянной, а также отраженной (например, от снега) ультрафиолетовой радиации. Для защиты глаз используются очки цветного стекла (очки-консервы). Для предупреждения ожогов кожи пользуются различными мазями, которые пропускают только лучи с преимущественно загарным действием (поглощают лучи короче 330 нм).

Кожа хорошо защищается одеждой от вредного действия ультрафиолетовых лучей, поскольку их проникающая способность невелика. Даже легкие ткани задерживают большую часть ультрафиолетовых лучей.

Электрические, магнитные и электромагнитные поля

Первые сведения об электричестве и магнетизме появились много веков назад, но только к концу XIX в. учение об электромагнетизме получило широкое развитие, особенно после открытия Д. Максвеллом законов электродинамики.

Одним из основных понятий в теории электромагнетизма является понятие поля (электрического, магнитного, электромагнитного).

Электрическое поле (ЭП) – пространство, в котором проявляется действие электрических сил. ЭП есть самостоятельная физическая реальность, возникающая вокруг всякого тела, имеющего электрический заряд. Оно не объясняется ни тепловыми, ни механическими явлениями. Действие заряженного тела на окружающие тела проявляется в виде сил притяжения и отталкивания. Электрическое взаимодействие проявляется не только между двумя зарядами, но и между заряженными и незаряженными телами. Во втором случае в незаряженном теле, находящемся вблизи электрического заряда, формируется индуцированный (наведенный) заряд. Суть электризации через индукцию заключается в перераспределении под воздействием ЭП имеющихся зарядов: в одной части тела накапливаются заряды одного знака, а в другой – другого.

Объективным параметром оценки интенсивности ЭП является величина его напряженности (Е) в конкретной точке пространства, под которой понимают отношение силы (F), действующей на заряженное тело, помещенное в эту точку, к величине его заряда (g). Следовательно, напряженность электрического поля численно равна силе, действующей на единичный заряд:

E = F/g.

В Международной системе СИ за единицу напряженности ЭП принята напряженность однородного ЭП, создаваемая разностью потенциалов в 1 В между точками, находящимися на расстоянии 1 м на силовой линии поля – вольт на метр (В/м). Зная разность потенциалов между любыми двумя точками ЭП можно найти силу, действующую на заряд, помещенный между этими точками. Напряженность ЭП, создаваемая точечным зарядом, убывает обратно пропорционально расстоянию от него (по типу 1/R).

К естественным электрическим полям относится электрическое поле Земли (точнее – квазиэлектростатическое поле). Величина его напряженности зависит от времени года, высоты над поверхностью моря, широты и характера местности. В среднем вблизи земной поверхности напряженность ЭП составляет 100–130 В/м. По мере подъема над Землей это поле быстро ослабевает, и уже на высоте 1 км напряженность его равна только 40 В/м. Его исследование и соответствующие расчеты показали, что Земля в целом обладает отрицательным зарядом, средняя величина которого оценивается в полмиллиона кулонов.

Одним из наиболее распространенных ЭП на производствах и в технологических процессах является электростатическое поле (ЭСП). Оно в зависимости от источника образования может существовать в виде собственно ЭСП (поля электрических зарядов) или стационарного электрического поля (вокруг наэлектризованных (заряженных) тел и проводников постоянного тока).

Электростатические поля образуются на многих производствах по изготовлению, обработке и транспортировке диэлектрических материалов в текстильной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной и химической промышленности, где отмечается образование электростатических зарядов и полей, вызванных электризацией перерабатываемого продукта, а также вблизи работающих электроустановок, распределительных систем и линий электропередачи постоянного тока высокого напряжения. Источниками ЭСП в производственных условиях может явиться оборудование, в котором ЭСП используется для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, нанесения лакокрасочных и полимерных материалов. Человек может подвергаться воздействию ЭСП при изготовлении и эксплуатации полупроводниковых приборов и микросхем, эксплуатации изделий из полимерных материалов, при эксплуатации и обслуживании энергосистем постоянного тока высокого напряжения (электроустановки, распределительные устройства и линии электропередачи), при эксплуатации вычислительной и множительной техники.

В 60-е годы ХХ в. биологическое действие ЭСП связывали с электрическими разрядами при контакте человека с заряженными или незаземленными предметами. Именно этим объяснялось возможное развитие различного рода невротических реакций, в том числе фобий. Однако позже ученые пришли к выводу, что ЭСП сами по себе обладают биологической активностью. Выявленные у работающих в условиях воздействия ЭСП нарушения носят, как правило, функциональный характер и укладываются в рамки астено-невротического синдрома и вегетососудистой дистонии. В симптоматике преобладают субъективные жалобы невротического характера (головная боль, раздражительность, нарушение сна, ощущение «удара током»).

Объективно обнаруживаются слабо выраженные функциональные изменения, не имеющие каких-либо специфических проявлений. Отмечается некоторая тенденция к развитию анемии (уменьшение количества эритроцитов и снижение концентрации гемоглобина), и незначительному моно– и лимфоцитозу.

Магнитное поле (МП) – пространство вокруг постоянного магнита, проводника постоянного электрического тока и движущегося носителя электрического заряда, в котором проявляется действие механических (магнитных) сил на другие магниты или проводники с током. Однако это действие не является единственным проявлением МП. Так, например, под его влиянием изменяется электрическое сопротивление различных металлов, тела из некоторых металлов, помещенные в магнитное поле, изменяют свои размеры и т. д.

Количественной характеристикой МП является его напряженность (Н), определяемая по силе, действующей в поле на магнитный полюс. В Международной системе единиц СИ за единицу напряженности магнитного поля принят ампер-виток на метр или ампер на метр[8] (А/м).

В процессе эволюции человек постоянно подвергался воздействию естественных и искусственных магнитных полей. Известно, что вокруг Земли существует магнитное поле, напряженность которого равна около 40 А/м. Земное магнитное поле имеет такой вид, как будто земной шар представляет собой магнит с осью, направленной приблизительно с севера на юг. Поскольку магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами, воображаемая прямая, проведенная через них, не будет проходить через геометрический центр планеты и, следовательно, совпадать с ее диаметром. Несмотря на это, магнитное поле Земли имеет для человечества чрезвычайно важное практическое значение. С давних времен известен компас – прибор, стрелка которого устанавливается вдоль силовых линий магнитного поля Земли, что позволяет ориентироваться относительно сторон света.

На Земном шаре встречаются местности, в которых напряженность магнитного поля сильно изменяется. Они называются областями магнитных аномалий. Их причиной в большинстве случаев являются залежи железной руды (Курская магнитная аномалия). В последнее время исследователи все чаще обращают внимание на измененный магнитный фон в местах так называемых тектонических разломов земной коры, отмечая его биологическое воздействие на людей.

Источниками постоянного магнитного поля (ПМП) в производственных условиях являются магниты, электротехнические устройства с постоянным током, установки ядерного магнитного резонанса (магниторезонансные томографы), электролизные ванны и др. Профессиональному воздействию ПМП могут подвергаться также водители трамваев, троллейбусов, электровозов, работающих на постоянном токе, и транспортных средств на магнитной подушке.

В основе предполагаемых механизмов биологического действия на микроскопическом уровне рассматривают магнитогидродинамические, ориентационные и концентрационные эффекты, наличие ферромагнитных включений. Наиболее часто, на уровне целого организма, они проявляются в форме вегетососудистого и астеновегетативного синдромов.

Геомагнитное поле (ГМП) – совокупность электрического и магнитного поля Земли и околоземного пространства. Известно, что геомагнитное поле зависит от географической широты, времени суток и года, а также космической, в частности солнечной, активности. Изменения земного магнетизма в каждой точке земного шара с течением времени (вековые, годовые, суточные) происходят довольно плавно. Однако время от времени случается, что геомагнитное поле Земли сразу, в течение нескольких часов, меняется очень сильно. Это явление носит название геомагнитной бури, или геомагнитного возмущения. Чаще всего они обусловлены космическими процессами и, прежде всего, вспышками на Солнце. Геомагнитная буря продолжается обычно от 6 до 12 ч, а затем элементы земного магнетизма постепенно возвращаются к своим нормальным значениям. Геомагнитные бури во время равноденствий случаются чаще, чем в другие времена года.

Число и интенсивность геомагнитных бурь в разные годы различны. Периоды максимума их проявления повторяются с промежутком в 11,5 года. После каждого такого периода число бурь постепенно уменьшается, достигая минимума, и затем снова начинает повышаться до максимума.

Все живое на Земле развивается в условиях этого природного электромагнитного фона, и в этом смысле ГМП следует рассматривать как биотический фактор в системе внешних раздражителей, положительная и отрицательная роль которого обусловливается чисто энергетическими и частотными характеристиками. С одной стороны, периодические изменения ГМП участвуют в регуляции биологических ритмов и взаимоотношений между ними, став, по сути, необходимыми и привычными для биосистем. С другой стороны, неблагоприятное действие геомагнитных бурь ощущает около 30 % населения и геомагнитные возмущения принято рассматривать как экологический фактор риска, с которым связано возникновение в организме ряда неблагоприятных реакций – десинхронизирующее влияние на биологические ритмы. В периоды магнитных бурь ухудшается состояние больных, возрастает число клинически тяжелых заболеваний (инфарктов миокарда, инсультов и др.), дорожно-транспортных происшествий, техногенных катастроф.

Вместе с тем, полное или существенное исключение ГМП из среды обитания человека, в свою очередь, также сопровождается негативными последствиями для его здоровья и функционального состояния.

Гипогеомагнитное поле (ГГМП) – ослабленное магнитное поле Земли, является неблагоприятным фактором производственной среды при работе в экранированных помещениях радиотехнической, радиоэлектронной и авиационной промышленности; гражданских и военных объектов радиосвязи и радиолокации; железобетонных и подземных сооружений (хранилищ, шахт, метрополитена); наземных, водных и воздушных образцов транспортных средств и военной техники и др.

Под влиянием ГГМП происходит нарушение динамического равновесия между организмом и окружающей средой, в результате чего возникает ряд морфофункци-ональных изменений в состоянии ведущих систем организма – центральной нервной, сердечно-сосудистой, иммунной и др. Воздействие ГГМП приводит к дисбалансу основных нервных процессов с преобладанием торможения, дистонии мозговых сосудов, нарушению механизма регуляции вегетативной нервной системы, лабильности пульса и артериального давления, нарушениям процесса реполяризации миокарда, изменениям в иммунной системе и, как следствие, к ухудшению самочувствия, снижению работоспособности, росту заболеваемости с временной утратой трудоспособности. Выраженность перечисленных отклонений в состоянии здоровья определяется степенью ослабления ГМП на рабочих местах и продолжительностью работы.

Электромагнитные поля (ЭМП) – особая форма существования материи, состоящая из связанных между собой переменных электрического и магнитного полей. ЭМП создается переменным электрическим зарядом или током. Всякое изменение напряженности электрического поля вызывает изменение напряженности магнитного поля, и наоборот, всякое изменение напряженности магнитного поля вызывает появление переменного электрического поля. При этом направление напряженности одного поля перпендикулярно в каждой точке напряженности другого поля.

Взаимное превращение электрической и магнитной составляющей ЭМП обусловливает распространение в пространстве энергии в виде электромагнитных волн (ЭМВ), что дало основание называть этот процесс электромагнитным излучением (ЭМИ).

Твердая, жидкая и газообразная среда может сильно влиять на распространение ЭМВ, но наличие такой среды для этих волн не необходимо: они могут распространятся всюду, где может существовать ЭМП, а значит и в пространстве, не содержащем атомы. Скорость распространения ЭМВ в атмосфере не может превышать абсолютного предела, равного скорости света (приблизительно 300 000 км/с).

Важнейшими физическими характеристиками ЭМИ являются частота колебаний и длина образующих его волн.

Частота колебаний (ƒ) – число его полных колебаний за единицу времени. Единицей измерения частоты колебаний является герц (Гц), что соответствует одному колебанию в секунду. В практике применяются величины, кратные герцу, – килогерц (кГц), мегагерц (МГц), гигагерц (ГГц).

Длина волны (λ) – расстояние, на протяжении которого совершается одно полное колебание. Единицей измерения длины волны служит метр. В практике применяют величины длин волн, кратные и дольные метру, – километр, дециметр, сантиметр, миллиметр.

Взаимоотношения между частотой колебаний, длиной волны и скоростью распространения электромагнитной энергии (с) определяются формулой:

ƒ = с/λ.

ЭМВ присущи общие основные свойства, характерные для других видов волн: поглощение, отражение, дифракция, преломление и интерференция.

Поглощение – частичное или полное преобразование электромагнитной энергии в другие виды энергии.

Отражение – вторичное излучение ЭМВ от поверхностей, на которые они падают. Чем выше электропроводность материала, тем больше отражение. Поэтому металлы обладают большей отражающей способностью, чем диэлектрики.

Дифракция – изменение направления распространения ЭМВ при прохождении через отверстие в экране или у его кромки таким образом, что волна попадает в находящуюся за отверстием или кромкой тень.

Преломление – изменение направления распространения волн при прохождении через границу раздела двух веществ.

Интерференция – сложение в пространстве двух или нескольких волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Электромагнитные излучения в различных диапазонах спектра существенно различаются не только по длине или частоте волны, но и по характеру генерации энергии и, следовательно, воздействию на биологические ткани.

Среди ЭМИ можно условно выделить ионизирующие и неионизирующие излучения, различающиеся по способности ионизировать среду.

К числу ионизирующих ЭМИ относят гамма– и рентгеновское излучения, которые являются результатом ядерных превращений и при воздействии на среду вызывают ее ионизацию. К неионизирующим относят ультрафиолетовые лучи, видимый свет, инфракрасные лучи и радиоволны. Их энергия в обычных условиях недостаточна для ионизации атомов поглощающих молекул.

Радиочастотная составляющая электромагнитного спектра излучения Солнца, достигающая поверхности Земли, чрезвычайно мала: суммарный поток у поверхности Земли не превышает 22,5 · 10^–11 Вт/м². Поток энергии на частотах ниже 30 МГц составляет в среднем около 3 · 10^–7 Вт/м². Лишь в период усиления солнечной активности, особенно в период хромосферных вспышек, а также во время грозы уровень естественных ЭМИ возрастает в десятки и сотни раз.

Из искусственных ЭМП особо выделяются электромагнитные поля промышленной частоты 50 Гц (ЭМП ПЧ) и электромагнитные излучения собственно радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ – от 3 кГц до 300 ГГц).

ЭМП промышленной частоты являются частью сверхнизкочастотного диапазона ЭМИ радиочастотного спектра, представленного частотой 50 Гц (длина волны 6000 км). К основным источникам ЭМП ПЧ относятся в первую очередь подстанции и высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), различные устройства производственного и бытового электрооборудования, работающие от переменного тока.

В настоящее время установлено, что основные изменения состояния здоровья лиц, подвергающихся воздействию ЭМП частотой 50 Гц, преимущественно укладываются в симптомокомплекс, характерный для астенического или астеновегетатив-ного синдромов. Длительное воздействие ЭМП ПЧ приводит к появлению жалоб на расстройства невротического характера (головную боль, раздражительность, утомляемость, разбитость, сонливость, ухудшение памяти), а также на нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. При обследовании объективно отмечается: повышение сухожильных рефлексов, тремор век и пальцев рук, увеличение времени сенсомоторных реакций, снижение внимания, тахи– или брадикардия, артериальная гипертензия или гипотония, лабильность пульса, гипергидроз и др.

ЭМИ радиочастотного диапазона (PЧ) нашли весьма широкое применение в различных областях человеческой деятельности, причем использование электромагнитной энергии происходит возрастающими темпами с увеличением объема и направлений применения.

ЭМИ РЧ используются в тяжелой промышленности (термические процессы обработки металлов, сварка полимерных материалов, сушка и склеивание древесины), в строительстве (сушка стройматериалов, разрушение бетона и горных пород), на всех видах электротранспорта, в сельском хозяйстве (сушка сельхозпродукции, термообработка семян против вредителей, кормопроизводство), в пищевой промышленности (сушка, размораживание продуктов, приготовление пищи, стерилизация), в медицине (физиотерапия, диагностика, хирургия, стерилизация) и др. Но наиболее важными областями применения ЭМИ РЧ являются навигация, радиолокация, радиометеорология, телевидение и все виды радиосвязи.

Конечно, развитие и применение ЭМВ принесло человечеству неоценимые блага – облегчение трудовых процессов, новые технологии, новые методы лечения, бытовой комфорт. Вместе с тем, произошедшие во второй половине XX в. громадные (на несколько порядков) изменения в соотношении естественного и антропогенного радиофона Земли, по-видимому, отразились на функциональном состоянии организма человека и животных. Для сравнения можно отметить, что уровень фоновой радиоактивности приземной атмосферы после проведения всех ядерных испытаний увеличился лишь вдвое.

На фоне общего загрязнения биосферы генерация все более интенсивных ЭМИ вызывает определенное беспокойство общества. В литературе появились термины «электромагнитный смог», «магнитная паутина», а Всемирной организацией здравоохранения введен термин «электромагнитное загрязнение среды». В этих условиях становятся исключительно актуальными объективная оценка биологического действия неионизирующих излучений, его клинических последствий и необходимой степени ограничения ЭМИ в окружающей среде.

Различные диапазоны ЭМИ РЧ объединяет общая физическая природа и способ генерирования в электрических схемах, содержащих колебательные контуры (в простейшем виде индукционная катушка и конденсатор). При прохождении тока через контур происходит периодическое возникновение полей: электрического (Е) – в конденсаторе и магнитного (Н) в индукционной катушке. Они связаны друг с другом и переходят друг в друга. Однако ЭМВ в зависимости от частотного диапазона существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого – по действию на среду, в том числе и на человека.

По законам физики изменения в веществе может вызвать только та часть энергии излучения, которая поглощается этим веществом, а отраженная или проходящая через него энергия действия не оказывает. ЭМВ лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМИ РЧ: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), его формы (синусоидальное, модулированное), продолжительности и характера (постоянное, интермиттирующее), а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани.

В основе биологического действия ЭМИ на молекулярном и субклеточном уровнях лежат электрические и магнитные эффекты. Следует помнить, что они развиваются параллельно: любая среда и поляризуется, и намагничивается одновременно. В переменном ЭМП во всякой точке среды циклично (с частотой внешнего ЭМП) поляризация сменяется деполяризацией, деполяризация – новой поляризацией и т. д., а намагничивание – размагничиванием, размагничивание – новым намагничиванием и т. д. Именно эти эффекты являются фундаментом всех последующих биологических феноменов.

При электромагнитном облучении биологических объектов происходит:

– увеличение кинетической энергии молекул, главным образом дипольных молекул воды, содержащие их среды нагреваются;

– выстраивание вдоль электрических силовых линий ЭМП суспендированных частиц ряда веществ, а также микроорганизмов, лейкоцитов и эритроцитов – так называемых «жемчужных цепочек», которые с изменением направления линий поворачиваются точно вслед за полем. Это построение объясняют индуцированием в частицах или клеточных элементах электрических зарядов под действием СВЧ-поля, которые благодаря электростатическому притяжению вызывают ориентацию частиц, изменение структуры и функции тканей;

– поляризация боковых цепей макромолекул тканей и ориентация их параллельно электрическим силовым линиям, что может приводить к разрыву внутри– и межмолекулярных связей, к коагуляции молекул и изменению их свойств;

– действие сил Лоренца – перемещение положительных и отрицательных ионов в тканях и электролитах перпендикулярно магнитным силовым линиям, в результате чего нарушаются химический состав и электрическое равновесие тканей;

– резонансное поглощение ЭМП белковыми молекулами – при совпадении характеристических частот молекул и частоты ЭМП. В таком случае молекулы возбуждаются, приходят в колебательное движение, сталкиваются с невозбужденными молекулами, передают им свою энергию, которая расходуется на их химическое преобразование, процессы каталитического характера и др. Явление резонансного поглощения имеет большое значение для понимания процессов, возникающих в организме под действием радиоизлучений, в частности мутагенного действия микроволн.

Перечисленные процессы в биоструктурах приводят к возникновению аномальных градиентов концентрации ионов, изменению зоны гидратации белка, нарушениям в наиболее непрочных связях крупных боковых цепей, изменениям в молекулярных структурах, ответственных за специфичность белков и ферментов, конформа-ционным изменениям мембранных белков, изменению обменных ритмов в водной фазе и, в конечном счете, – к тепловой и нетепловой денатурации белка, нарушению функции ткани, увеличению концентрации продуктов метаболизма, повреждению клеток, локальному раздражению рецепторных образований с возникновением рефлекторных биологических реакций в организме.

Эффект биологического действия тем выраженнее, чем больше интенсивность излучения, продолжительнее время облучения и больше облучаемая поверхность. С увеличением частоты колебаний отражение уменьшается, соответственно увеличивается поглощение энергии. В СВЧ-диапазоне ЭМИ поглощается около 50 % падающей на тело энергии, а глубина проникновения волны в среднем равна ¹/₁₀ ее длины. Миллиметровые волны поглощаются поверхностными слоями, вызывая чувство жжения, ожоги кожи и роговицы глаза. Волны сантиметрового диапазона поглощаются кожей и прилегающими к ней тканями. Дециметровые волны, проникая на глубину 10–15 см, воздействуют на внутренние органы и ткани. Они менее влияют на терморецепторы и не вызывают ощущение жжения, вследствие чего не отражают действительной степени нагрева тела. Для более длинных волн тело человека является проводником.

В зависимости от интенсивности излучения различают термическое (неспецифическое) и нетермическое (специфическое) действие. Границей этого раздела является плотность потока энергии, равная 10 мВт/см²: при больших энергиях проявляется термическое действие, при меньших – нетермическое.

Термическое действие заключается в нагревании облучаемых тканей и повышении их температуры, что и определяет возникающую патологию. Различные ткани по-разному поглощают энергию ЭМИ. Наиболее сильно поглощают энергию и нагреваются ткани и органы, которые содержат много воды – хрусталик и стекловидное тело глаза, полые органы (мочевой и желчный пузыри, желудок, кишечник), гонады, паренхиматозные органы. Но главным образом интенсивность нагрева ткани (органа) зависит от возможности отвода от них тепла, что, прежде всего, обусловлено развитием в них кровеносных сосудов. Поэтому наиболее чувствительны к локальному избирательному нагреву – хрусталик и стекловидное тело глаза. Возникающие в тканях изменения связаны с денатурацией белка и изменением хода биохимических реакций (катаракты, некроспермия и атрофия сперматогенного эпителия, желудочные кровотечения и др.). Термическое действие СВЧ-излучения является следствием несчастных случаев, аварийных ситуаций и грубых нарушений правил техники безопасности. Значительно чаще в войсковой практике отмечается специфическое, нетермическое, действие ЭМИ.

Нетермическое действие СВЧ-излучений проявляется лишь косвенно. Главным образом, это функциональные изменения и биологические эффекты, которые возникают в организме при отсутствии температурных сдвигов в тканях и специальных терморегуляторных реакций при интенсивностях СВЧ-излучения меньше порогового уровня теплового действия.

Специфическое действие радиоволн вызывает в организме различные изменения – обратимые или необратимые, морфологического или функционального характера.

Морфологические изменения чаще наблюдаются в тканях периферической и центральной нервной систем. Характер их зависит от частоты излучения (длины волны): при действии миллиметровых волн изменения локальны, имеют вид очагов, при действии сантиметровых – концентрируются вокруг сосудов мозга. По суммарному эффекту на нервную систему наибольшим воздействием обладают дециметровые волны. Морфологические изменения наблюдаются также в других тканях и органах (глаза, кровь и др.).

Функциональные изменения выражаются в нарушении характера и интенсивности физиологических и биохимических процессов в организме, функций различных отделов нервной системы, нервной регуляции сердечно-сосудистой системы и т. п.

Клинические проявления действия СВЧ-излучений наблюдаются преимущественно со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем. Астенический синдром характеризуется жалобами на повышенную утомляемость, слабость, разбитость, понижение работоспособности, нарушение сна, головную боль, головокружение, раздражительность, вспыльчивость, повышенную потливость, реже – на понижение памяти, чувство тревоги, половую слабость и др. Объективно отмечается повышение сухожильных рефлексов, тремор рук и век, акроцианоз, локальный и общий гипергидроз, изменение дермографизма, пиломоторного рефлекса и др. В ряде случаев изменения функций нервной системы свидетельствуют о диэнцефальных нарушениях. Изменения, наблюдаемые у людей при хроническом воздействии СВЧ-поля, имеют полиморфный характер и отличаются неустойчивостью. Они обусловлены нарушениями нервно-гуморальной регуляции, появляются исподволь и обнаруживают четкую связь со стажем работы.

Нарушения функции сердечно-сосудистой системы протекают по типу нейро-циркуляторной дистонии с жалобами на боли в области сердца, сердцебиение, одышку. Объективно наблюдаются гипотония, брадикардия и замедление внутрижелу-дочковой проводимости. Изменения в крови чаще носят нестойкий характер, но при длительных воздействиях наблюдаются лейкопения с нейтрофилопенией и тромбоцитопения. В желудочно-кишечном тракте отмечаются нарушения секреторной и эвакуаторной функций.

Специфическое действие СВЧ-излучений проявляется, кроме того, в изменениях газообмена, деятельности мочевыделительной системы, обмена веществ (белкового, углеводного, жирового, минерального и др.), деятельности желез внутренней секреции, ферментативных процессов, обмена нуклеиновых кислот и пр. Оно вызывает нарушение функций механизмов адаптации, регулирующих приспособительные реакции организма к изменениям условий окружающей среды, обладает дезадаптирующим действием по отношению к теплу, холоду, шуму, психологической травме и др.