НА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЯХ
ГИГИЕНА ТРУДА
Интенсивное внедрение радиоэлектроники в военное дело, в том числе различных радиолокационных систем и установок, расширило круг лиц, подвергающихся воздействию радиоволн сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. При этом воздействию указанного физи-
ческого фактора могут подвергаться не только специалисты, занятые обслуживанием генераторов СВЧ-поля, но и лица, не имеющие прямого отношения к этим техническим средствам.
Правила эксплуатации и конструктивные особенности радиолокационных станций (РЛС) и установок, имеющихся на оснащении армии и флота, практически исключают неблагоприятное влияние СВЧ-поля на организм личного состава. Однако в боевой обстановке, когда части и подразделения различных родов войск вступают во взаимодействие, а также при аварийных ситуациях и нарушении правил техники безопасности возможно облучение военнослужащих СВЧ-полем.
Для того чтобы правильно построить систему профилактических мер, военный врач должен знать условия, при которых личный состав части и специалисты РЛС могут подвергнуться неблагоприятному воздействию СВЧ-поля, а также способы и средства защиты от него.
Характеристика условий труда. Работа радиолокационных станций, предназначенных для обнаружения невидимых объектов, основана на принципе радиолокации. Последний состоит в том, что местоположение различных объектов в воздухе, на воде и на суше обнаруживается и определяется путем облучения радиоволнами этих объектов и приема радиоволн, отраженных от них. При этом электромагнитная энергия излучается короткими импульсами большой мощности. Длительность импульсов составляет микросекунды, а мощность — десятки и сотни киловатт. Скорость распространения радиоволн СВЧ-диапазона равна скорости света — 300 000 км/с.
Радиолокационные станции — подвижные и стационарные — работают следующим образом. Электромагнитная энергия СВЧ-импульсов вырабатывается генератором (рис. 27) и по волноводу направляется к антенне. После излучения антенна переключается на прием. Отразившийся от цели импульс принимается антенной, по волноводу поступает в приемное устройст-во, где усиливается, преобразуется в низкочастотный сигнал и подается на индикаторное устройство. На экране индикатора (электронно-лучевой трубке) сигнал визуально воспринимается в виде светящейся точки или всплеска развертки луча. Модулятор накапливает энергию от источника питания в промежутках между
Рис. 27. Блок-схема радиолокационной станции.
импульсами генерации и подает импульс высокого напряжения на генератор. Генератор СВЧ-поля (передатчик) и приемник СВЧ-излучения обычно совмещены в одном блоке и заключены в металлический кожух с отверстиями для доступа к различным узлам.
Радиолокационные станции, сохраняя импульсный характер СВЧ-излучения, могут работать при неподвижной антенне — в режиме непрерывного слежения за одним сектором, при круговом обзоре или сканировании (секторальный обзор) — в режиме периодического облучения одного и того же объекта. В первом случае создается постоянно существующее СВЧ-поле (импульсное по своей природе), непрерывно воздействующее на объект; во втором — прерывистое поле с весьма незначительным фактическим временем воздействия. Антенна РЛС, как любой излучатель волн, в одном направлении создает излучение максимальной интенсивности, в другом же — энергия почти совсем не излучается. В результате указанного явления угловое распределение интенсивности излучения антенны РЛС оказывается неравномерным. График, изображающий зависимость интенсивности СВЧ-поля от угла излучения антенной, называется диаграммой направленности излучателя. Территория, на которой размещается РЛС, называется технической площадкой, или позицией.
Работу РЛС обеспечивают начальник РЛС, техники, операторы, дизелисты, а также специалисты ра-
диотехнических мастерских. Начальник и техники РЛС проводят профилактику, текущий ремонт и настройку аппаратуры. Особенностью труда начальника и техников РЛС, инженеров и техников радиотехнических мастерских является выполнение рабочих операций в условиях, когда на организм могут воздействовать СВЧ- и мягкое рентгеновское излучение.
Операторы работают за экранами индикаторов. Для деятельности операторов характерно напряжение ряда психических функций — внимания, быстроты реакции упоминания и в особенности функции зрительного анализатора. Во время наблюдения за экраном длительное напряжение психических функций протекает при неподвижной или малоподвижной рабочей позе в условиях тишины, однообразной обстановки, когда почти полностью отсутствуют посторонние раздражители. Это явление, названное специалистами «сенсорным голодом», приводит к развитию утомления. Воздействию СВЧ-излучений операторы подвергаются редко.
Работа дизелистов, связанная с обслуживанием силовых агрегатов, может проходить в условиях кратковременных воздействий сильного шума и выхлопных газов, а также контакта с горючими и смазочными материалами.
Изучение условий труда на РЛС показало, что здесь могут встречаться различные неблагоприятные факторы. Обычно их разделяют на 2 группы: неспецифические и специфические.
Неспецифические факторы — это мягкое рентгеновское излучение, шум и вибрация, вредные химические примеси воздуха в рабочей зоне, неблагоприятная температура воздуха и недостаточная освещенность в кабинах РЛС, а также большая нагрузка на центральную нервную систему и на зрительный анализатор.
Специфическим фактором на РЛС является импульсное электромагнитное излучение сверхвысокой частоты. Основными наиболее мощными источниками его являются антенны, открытый для регулировки или текущего ремонта генератор, неплотно соединенные фланцы волновода или их открытые концы. СВЧ-излу-чение может также проникать наружу и облучать пер-сонал станции через открытые или неплотно закрытые отверстия в кожухе приемно-передающего блока.
Необходимо отметить, что весь комплекс перечис-
ленных неблагоприятных факторов внешней среды на РЛС, как правило, не встречается. Однако большая или меньшая совокупность этих факторов встречается часто, особенно при нарушении гигиенических рекомендаций.
Биофизика СВЧ-поля и его биологическое действие. Электромагнитное сверхвысокочастотное поле (микроволны) является искусственным фактором внешней среды военных специалистов. Оно относится к той части спектра электромагнитных колебаний, которая расположена между инфракрасным излучением и короткими радиоволнами. СВЧ-излуче-ния имеют длину волны от 1 мм до 1 м и частоту колебаний 3· 108—3· 1011 Гц.
Биологическое действие радиоволн СВЧ-диапа-зона обусловлено их проникающей способностью и избирательным взаимодействием с тканями, временем воздействия и мощностью излучения, а также размерами облучаемой поверхности.
Проникающая способность различных диапазонов СВЧ-поля неодинакова. Это связано с тем, что микроволны проникают на глубину, равную примерно одной десятой длины волны. Следовательно, миллиметровые волны не проходят глубже поверхностных слоев кожи, сантиметровые в основном проникают до подкожной клетчатки и мышц, а дециметровые волны достигают внутренних органов. Поэтому они и представляют наибольшую опасность.
Избирательное (селективное) взаимодействие с тканями состоит в том, что наиболее сильно микроволны поглощаются тканями, богатыми водой, так как последние отличаются выраженными диэлектрическими свойствами. Обычно поглощается не больше 40—50% падающей на организм энергии СВЧ-поля. В результате наблюдается местное нагревание тканей и повышение температуры тела. Селективное поглощение СВЧ-излучения и наблюдающееся при этом избирательное нагревание тканей являются существенным отличием его термического действия от действия инфракрасных лучей.
Первичный биофизический механизм поглощения тканями энергии радиоволн СВЧ-диапазона и переход этой энергии в тепловую представляют собой процессы, многие стороны которых еще неизвестны. Считают, что этот процесс начинается со взаимодействия
СВЧ-излучения с молекулярными диполями, главным образом воды. Последние переходят в колебательное движение и, сталкиваясь с другими молекулами среды, вызывают их движение. Это и приводит к повышению теплопродукции в облученной ткани. Такова элементарная схема рассматриваемого явления.
Термический эффект, наблюдающийся при воздействии СВЧ-поля, зависит, с одной стороны, от видовой чувствительности организма к этому фактору (табл. 18), биофизических свойств тканей и их физиологических особенностей (активности процессов регенерации, характера кровоснабжения), с другой — от длины волны излучения, его мощности и времени воздействия.
Таблица 18. Биологическое действие облучения сантиметровыми волнами СВЧ-поля при мощности излучения 100 мВт/см 2
Вид экспериментального животного | Продолжительность воздействия | Исход |
Белые мыши и белые крысы Кролики Собаки | Несколько минут 30—40 мин Несколько часов | Смерть « Остаются живыми |
Интенсивность излучения оценивают по величине энергии, падающей в 1 с на перпендикулярно расположенную поверхность площадью 1 см . Для микроволн соответствующая величина называется плотностью потока энергии (ППЭ). Измеряется ППЭ в ваттах на 1 см2 (Вт/см2) или в производных единицах. Для СВЧ-поля пороговой величиной облучения, ниже которой не наблюдается местного или общего нагревания, является ППЭ, равная 10 мВт/см2. Соответственно этому интенсивности облучения, превышающие 10 мВт/ см2, называются термическими, или тепловыми, меньшие уровни — субтермическими, или нетепловыми.
Однако сводить весь механизм биологического действия микроволн к локальному и общему нагреванию неправильно. Эксперименты и клинические наблюдения отечественных исследователей показали, что наряду с термическим имеет место нетермическое действие СВЧ-излучения. Так, при повторном облучении сантиметровыми и дециметровыми волнами нетерми-
ческой интенсивности (1 мВт/см2) у кроликов и собак наблюдались угнетения секреции и моторной функции желудка; брадикардия, гипотоническая реакция сосудов; изменение высшей нервной деятельности. Исследователи-добровольцы при субтермической интенсивности СВЧ-излучения слышали радиозвук, у них отмечалось снижение артериального давления, изменения тонуса крупных артерий и биоэлектрической активности коры большого мозга.
Нетепловое, или специфическое, действие СВЧ-поля связывают с изменением пространственной ориентации белковых молекул, резонансным поглощением энергии молекулами и атомами биосубстрата и возможностью микронагрева митохондрий и рибосом, клеточных и внутриклеточных мембран. Биофизическая природа специфического действия СВЧ-поля до конца еще не раскрыта. Отечественные исследователи считают, что биологическое действие радиоволн СВЧ-диа-пазона обусловлено их термическим и специфическим действием.
Для обозначения клинической картины расстройств, наступающих в результате воздействия СВЧ-излучения, предложен термин «радиоволновая болезнь». Различают острую и хроническую формы болезни. Войсковой врач чаще может встречаться с хронической формой поражений СВЧ-полем, Первые жалобы на слабость, повышенную утомляемость, беспокойный сон, головные боли и другие жалобы, отражающие изменения функции нервной системы и расстройства функции кровообращения, появляются в различные сроки от начала работы с генераторами СВЧ-излучения — от нескольких месяцев до нескольких лет. Одним из серьезных последствий неосторожности или пренебрежения правилами техники безопасности при работе с СВЧ-полями являются катаракты.
Меры профилактики неблагоприятного действия СВЧ-поля. В нашей стране разработана научно обоснованная система профилактики неблагоприятного действия на организм человека СВЧ-поля. Эта система предусматривает контроль за конструированием РЛС и РТС, а также инженерно-технические мероприятия по защите от СВЧ-излучений. Созданы специальные средства индивидуальной защиты — одежда и очки. Действуют строгие нормы предельно допустимых уровней (ПДУ) излучения СВЧ-диапазона. Сис-
тема профилактики включает также медицинский отбор лиц для работы с генераторами микроволн и постоянное диспансерное наблюдение за специалистами.
Гигиенический контроль за условиями труда специалистов, работающих с СВЧ-генераторами, получил твердую научную основу, когда были разработаны предельно допустимые уровни мощности микроволн. В нашей стране нормирование СВЧ-излучения производится по его нетермическому действию, в США и некоторых других странах — по термическому действию. Поэтому в Советском Союзе ПДУ для СВЧ-излучений в 10 — 1000 раз ниже, чем, например, в США.
Определение интенсивности СВЧ-излучения для сантиметрового и дециметрового диапазонов как на открытой местности, так и в помещениях с генерирующей и излучающей аппаратурой (приемно-пере-дающие кабины РЛС) производится по ППЭ. В этом случае люди находятся, как правило, на значительных расстояниях по сравнению с длиной волны от источника излучения, т. е. в дальней волновой зоне, где имеется сформированное электромагнитное поле (ЭМП). Определение интенсивности метровых и более длинных волн производится измерением отдельно напряженности магнитного и электрического полей. В этом случае персонал находится, как правило, в ближней зоне излучения (зоне индукции), где ЭМП не сформировано.
Необходимость защиты людей от СВЧ-излучения возникает, когда величина ППЭ радиоволн СВЧ-диа-пазона на рабочем месте превышает 10 мкВт/см2. Защита от вредного действия СВЧ-излучения возможна двумя способами: уменьшением интенсивности излучения и сокращением времени пребывания под облучением (схема 5).
В помещениях защита достигается рациональным размещением излучающих устройств, экранированием рабочих мест металлическими листами или сетками, использованием средств индивидуальной защиты -защитных костюмов и очков, ограничением длительности работы прибора на излучение, сокращением времени работы специалиста.
Средства индивидуального пользования — очки и защитные костюмы (комбинезоны) — применяются при настройке и ремонте станции. Защитные очки
Схема 5. Защита от СВЧ-излучения.
изготавливаются из латунной сетки или металлизированных стекол, защитные комбинезоны — из специальной металлизированной ткани. Проверка средств защиты производится 1 раз в полгода.
На открытой местности защита от СВЧ-излучения достигается обозначением зен нормированного излучения, рациональным размещением радиотехнических устройств, использованием рельефа местности при выборе участка для объектов, в которых должны находиться люди, и соблюдением необходимых расстояний между излучателями и жилыми помещениями. Для защиты людей, находящихся в помещениях, расположенных вблизи от радиолокационных антенн, экранируют окна и стены, обращенные в сторону излучателя. Вокруг жилых зданий сажают деревья.
Экраны, защищающие от СВЧ-излучения, изготавливаются из материалов, способных отражать или поглощать радиоволны. Хорошо защищают от радиоволн СВЧ-диапазона проводники электричества. Сплошной металлический лист полностью отражает электромагнитную волну при любой ее поляризации. Металлическая сетка также ослабляет СВЧ-поля. Степень ослабления зависит от диаметра проволоки, величины и формы ячейки. Чем толще проводник и меньше ячейки сетки, тем выше эффект защиты. В защитном комбинезоне, изготовленном из металлизированной ткани, для того чтобы ткань отражала электромагнитную волну любой поляризации, металлизированные нити включают и в уток, и в основу.
Таблица 19. Защитные свойства некоторых строительных материалов
Элементы жилых зданий | Толщина, см | Коэффициент ослабления (дБ) при длине волны | |
3 см | 10 см | ||
Кирпичная стена Оштукатуренная стена здания | 70 15 | 21 12 | |
Оконные двойные рамы Стекло оконное | - 0,28 | 13 2 | - |
Уменьшение интенсивности электромагнитной волны СВЧ-излучения применением поглощающих мате-
риалов происходит в результате превращения энергии СВЧ-поля в тепловую энергию. Защитные свойства некоторых конструктивных элементов жилых зданий приведены в табл. 19. Зеленые насаждения шириной несколько десятков метров дают ослабление ППЭ порядка долей децибел.
Неспецифические вредные факторы на РЛС и профилактика их неблагоприятного действия. Из других внешних факторов, влияющих на работоспособность персонала РЛС, кроме рассмотренного выше СВЧ-поля, необходимо принимать во внимание тормозное рентгеновское излучение, электрический ток высокого напряжения, шум, микроклиматические факторы — влажность, температуру и скорость движения воздуха, содержание в воздухе вредных химических примесей и пыли, освещенность и яркость рабочих поверхностей. Гигиенические рекомендации по их нормированию приведены в табл. 20.
Гигиеническая роль магнитных полей и статического электричества, с которым связан измененный аэроионный состав воздуха, еще недостаточно изучена.
Тормозное рентгеновское излучение на РЛС возникает при работе радиоэлектронной аппаратуры, имеющей электровакуумные приборы с анодным напряжением свыше 15 кВ, и является импульсным мягким рентгеновским излучением. Как и СВЧ-излучения, рентгеновские лучи могут проникать в пространство рабочих помещений через открытые смотровые окна, вентиляционные отверстия, щели и неплотности в кожухе блока. Допустимый уровень рентгеновского излучения для персонала РЛС — 0,2 мР/ч. Измерение мягкого рентгеновского излучения на РЛС, поскольку оно имеет импульсную природу, возможно или фотопленочными дозиметрами, или специальным микрорентгенометром.
Вредное влияние рентгеновского излучения предотвращается применением экранов. Для смотровых окон при наличии одновременно рентгеновского излучения и СВЧ-поля используются экраны из просвинцованного стекла и металлической сетки.
В рабочих помещениях РЛС среди других неспецифических факторов обычным является акустический шум различной интенсивности. Источниками его являются охлаждающие радиоаппаратуру вентиляторы, дизельные установки, электромоторы и работающая радиоаппаратура. По характеру выполняемой работы ка-
Таблица 20. Нормативы неспецифических факторов для кабины РЛС '
Наименование факторов | Уровень | |
оптимальный | предельно допустимый | |
Мощность рентгеновского излучения, мР/ч | - | 0,2 |
Уровень громкости шума средних частот (300—1000 Гц) в индикаторных, дБ | 45—20 | |
Температура воздуха, °С | 18-20 | 16—27 (31) 2 |
Относительная влажность, % | 40-60 | 30—70 |
Скорость движения воздуха, м/с | 0,4-0,5 | 0,05—1,0 (3,0) 2 |
Воздушный куб, м! | 3-4 | - |
Кратность воздухообмена | 7—9 | - |
Содержание в воздухе: углекислого газа, % оксида углерода, г/м3 оксидов азота, г/м' озона, r/MJ формальдегида, г/м1 паров ртути, г/м паров бензина и керосина, г/м3 нетоксической пыли, мг/м3 | 0,04 - - - - - - - | 0,1 0,02 0,005 0,0001 0,005 0,00001 0,3 10 |
Яркость свечения сигналов, кд/м' | 0,03—0,07 | — |
Освещенность вне боевой работы: КЕО световой коэффициент при точных работа^,1 як от общего светильника, лк | 0,5 1:7—1:8 100 30—50 | - - - |
1 Таблица составлена по данным Н. Ф. Кошелева, О. Н. Карелина. 2 В условиях жаркого климата.
бины РЛС относятся к тихим производственным помещениям. Допустимый уровень шума в них указан в табл. 20.
Микроклимат в кабинах РЛС находится в тесной зависимости от климатопогодных факторов. Повышению температуры воздуха способствуют многочисленные аппараты, поверхность которых нагревается до 60° С. В сочетании с высокой влажностью воздуха и малой его подвижностью положительная тепловая радиация приводит к напряжению теплообмена и вызывает ту или иную степень перегревания.
Лучшим средством поддержания микроклимата на оптимальном уровне являются кондиционеры. Весьма эффективна мощная и правильно оборудованная при-точно-вытяжная вентиляция при скорости движения воздуха 0,4—0,5 м/с, обеспечивающая удаление нагретого и загрязненного воздуха непосредственно из мест его образования. Поддержанию радиационной температуры на оптимальном уровне способствуют экранирование нагревающихся поверхностей оборудования и теплоизоляция кабины. Особенно нужна тепловая изоляция в северных и южных районах.
В профилактике перегревания и переохлаждения важное место занимает рациональная одежда.
В кабинах РЛС воздух может загрязняться вредными химическими примесями. В условиях ограниченного объема кабин РЛС и их замкнутости вредные химические примеси могут вызвать преждевременное утомление. Допустимые уровни этих примесей приведены в табл. 20.
В деятельности операторов большое значение имеет рациональное освещение. Значительная нагрузка на орган зрения при неправильном режиме работы за индикатором, различная яркость экранов, адаптационного освещения и светящихся шкал приборов — все это может привести к зрительному переутомлению. Признаками зрительного переутомления являются головная боль, вялость, сонливость, расплывчатость контуров сигнала (снижение четкости зрительных восприятий), ощущение боли и ломоты в глазах и области орбит, слезотечение. Профилактика зрительного переутомления включает регламентацию труда и отдыха, оборудование рационального освещения, обучение операторов гигиеническим правилам зрительной работы, в частности правилам работы за экраном, контроль за содержанием в пищевом рационе витаминов и восполнение их недостатка. Сохранению темновой адаптации способствует применению для светильников арматуры из красного стекла, пропускающего свет с длиной волны более 613 ммк, который не нарушает темновую адаптацию, или применение очков с красными стеклами.
Профилактическую работу в радиотехнической части организует командир через своих заместителей, начальников медицинской и инженерно-технической служб.
Правильная организация труда в условиях сменной работы, отличающейся значительным нервно-
психическим напряжением, имеет исключительно большое значение для сохранения высокой боеспособности специалиста РЛС. Во время дежурства наиболее рациональной является работа за экраном в течение 6 ч с. перерывами для отдыха на 10 мин после каждых 2 ч работы. В оставшееся время (около 2 ч) оператору целесообразно поручать другую работу.
Специалистов первого года службы необходимо постепенно втягивать в работу. В частности, время непрерывной работы на РЛС для них в период освоения специальности должно быть сокращено.
Отдых специалистов в период между дежурствами должен быть всегда под контролем командира и врача. Специалисты разных смен должны отдыхать в отдельных помещениях, чтобы исключить мешающие полноценному отдыху изменения освещенности (включение и выключение света), шум, разговор и движения людей. Во время дежурства отдых должен быть всегда активным — физические упражнения (разминка), бег на свежем воздухе.
Зная гигиенические требования, предъявляемые к работе на РЛС, врач части вместе с инженером должен уметь определять зоны нормированного излучения, выбирать наилучшие для каждого конкретного случая меры защиты личного состава и добиваться претворения их в жизнь, опираясь на соответствующие регламентирующие документы. Большое значение имеет постоянная санитарно-просветительная работа.