Гигиеническое значение теплового (инфракрасного) излучения
Теплового (инфракрасного) излучения
Гигиеническое значение, методы измерения и оценки
Шкала скорости движения воздуха в баллах
Балл | Описательная характеристика | Скорость движения воздуха, м/с | Балл | Описательная характеристика | Скорость движения воздуха, м/с |
Штиль (безветрие) | 0,0-0,5 | Очень сильный ветер | 12,5-15,2 | ||
Едва заметный ветерок | 0,6-1,7 | Чрезвычайно сильный ветер | 15,3-18,2 | ||
Очень слабый ветер | 1,8-3,3 | ||||
Слабый ветер | 3,4-5,2 | Буря (шторм) | 18,3-21,5 | ||
Небольшой ветер | 5,3-7,4 | Сильная буря | 21,6-25,1 | ||
Свежий ветер | 7,5-9,6 | Очень сильная буря | 25,2-29,0 | ||
Сильный ветер | 9,7-12,4 | Ураган | 29,0 и > |
В солнечном спектре на инфракрасную радиацию приходится 59% энергии, на видимый свет – 40%, ультрафиолетовое излучение – 1%. Однако указанное распределение может изменяться в значительной степени в зависимости от многих факторов: широты местности, времени года, облачности, времени дня, загрязнения атмосферы и т.д. и т.п.
В гигиене труда и в промышленной санитарии необходима оценка интенсивности теплового излучения от искусственных его источников, что весьма актуально в ряде производств («горячих производств»).
В отношении биологического воздействия на организм человека инфракрасная радиация обладает в основном тепловыми свойствами. Кванты инфракрасного излучения имеют относительно малую энергию и в отличие от ультрафиолетовых лучей не в состоянии вызвать фотохимические реакции.
В гигиенических целях необходимо различать области инфракрасного излучения: ближнюю (760–2500 нм), среднюю (2500 – 50000 нм) и дальнюю (больше 50000 нм). Это представляет интерес в связи с тем, что инфракрасное излучение с более короткими волнами проникает в ткани человека на некоторую глубину (в среднем 3 см) и вызывает равномерное прогревание их без выраженных субъективных ощущений и кожной эритемы, которые бы сигнализировали об опасности перегревания организма. Данный эффект используется для прогревания тканей в физиотерапии (лампы накаливания соллюкс). Длинноволновая часть задерживается на поверхности кожи, воздействие ее сопровождается повышением температуры кожи, эритемой и ощущением сильного жжения.
Общее действие инфракрасной радиации, как и конвекционного тепла, выражается в нарушении терморегуляции, функции сердечно-сосудистой системы и водно-солевого баланса, проявляется в виде различных тепловых поражений.
Если имеет место необходимость оценки солнечной радиации по ее тепловому эффекту (например, с целью разработки режимов труда и отдыха при выполнении работ на открытом воздухе), то измеряют суммарную, прямую и рассеянную солнечную радиацию.
Прямая солнечная радиация– солнечное излучение, достигающее уровня земной поверхности без каких-либо дополнительных задерживающих его факторов. Рассеянная солнечная радиация– это тепловое излучение облаков, отражающих прямые солнечные лучи. Суммарная солнечная радиацияпредставляет собой сумму прямой и рассеянной радиации.
При оценке результатов измерения солнечной радиации по тепловому эффекту следует учитывать, что максимальный уровень ее на поверхности земли достигает 1,53 кал/см2 х мин. У верхней границы атмосферы энергия инфракрасного излучения Солнца составляет 1,94 кал/см2´мин. Указанные величины необходимо учитывать не только при оценке фактических результатов измерения интенсивности лучистой энергии, но и для того, чтобы иметь возможность сравнительного анализа результатов теплового излучения от искусственных источников тепловой радиации.
При безоблачном небе интенсивность рассеянной радиации составляет 0,1–0,35кал/см2´мин, в облачную погоду интенсивность ее значительно возрастает и достигает 0,7 кал/см2´мин за счет рассеивающего эффекта облаков. Соотношение прямой и рассеянной радиации в высоких и низких широтах представлено в таблице 13.
Таблица 13
Соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации, %
Географические широты | Прямая радиация | Рассеянная радиация |
Высокие | 30-40 | 60-70 |
Низкие | 60-70 | 30-40 |
В отдельных случаях возникает необходимость оценки и так называемой отраженной солнечной радиации (в частности, для решения вопроса характера покрытий на отдельных открытых рабочих площадках).
Отраженная солнечная радиация – это та часть радиации Солнца, которая отражается от поверхности Земли в атмосферу. Отраженная радиация характеризуется величиной альбедо е:
где (10)
е – альбедо, %;
d – энергия отраженного излучения, кал/см2´мин;
a – энергия падающего излучения, кал/см2´мин;
100 – перевод отношения в проценты.
Величина альбедо колеблется от 9 (почва) до 90% (свежевыпавший снег).
При оценке теплового эффекта как естественной тепловой радиации, так и от искусственных ее источников (главным образом от искусственных) удобно пользоваться данными, представленными в таблице 14.
Таблица 14