ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны от 1—2 мм до 0,74 мкм; наблюдается гл. обр. при работе у горячих печей расплавленным металлом или стеклом, а также в технологических процессах с применением электрической дуги. Оказывает в основном тепловое воздействие и приводит к усилению обмена веществ, изменению состава крови, поляризации кожи человека и др. последствиям.
И. и. — тепловые лучи, названные Э. Беккерелем (в 1869 г.) инфракрасными: охватывают область спектра оптического излучения в пределах от 0,76 до 100 мкм. По физической природе инфракрасные (ИК) лучи являются потоком материальных частиц, обладающих волновыми и квантовыми свойствами. Они представляют собой периодические электромагнитные колебания и в то же время являются потоками квантовых фотонов. Источником ИК-лучей служит любое нагретое тело. Различают естественные и искусственные источники. Летом в условиях реальной атмосферы на поверхности Земли наибольшая измеренная величина солнечной радиации в околополуденные часы составляет 1049 Вт/м2. Напр., в Якутске, Москве, Евпатории эти величины соответственно составляют 797, 812 и 776 Вт/м2, при этом доля ИК-радиации — не менее 50%. Среди источников искусственного излучения наиболее высокими температурами обладают электрические дуги (2000—4000°C). В лабораторных условиях могут быть достигнуты температуры до 20 000°C (ртутные лампы сверхвысокого давления). Большинство температурных источников радиации, применяемых в производстве и в быту, излучают в основном ИК-лучи. К ним относятся и источники лучистого отопления. С повышением температуры излучающего тела изменяется и спектральный состав его излучения. Источник с преобладанием лучей длиной волны 1,1 мкм соответствует расплавленному металлу, а источник с преобладанием лучей длиной волны 3,4 мкм — металлу к концу прокатки, ковки.
ИК-лучи (ИК-А) в диапазоне от 0,48 до 1,0 мкм обладают большой проницаемостью: 14% лучей этой длины проходят через кожу, 1% лучей проникает через кости черепа и твердую мозговую оболочку. Следующие 2 области — ИК-В (макс от 1,4 до 3,0 мкм) и ИК-С (макс от 3,0 до 30 мкм) — длинноволновые. Спектр ИК-излучения тела человека принимается в пределах от 2,5 до 20—25 мкм с макс около 9,3—9,4 мкм. Длинноволновая инфракрасная радиация не оказывает неблагоприятного действия на организм, если ее величина не превышает величины, излучаемой самим человеком. Приемниками энергии ИК-лучей являются глаза и кожа. Действие на них радиации проявляется только в том случае, если происходит ее поглощение. Коэффициент поглощения ИК-лучей связан с длиной волны, определяющей глубину их проникновения.
Биохимический эффект от воздействия ИК-лучей объясняется фотохимическим действием, которое проявляется при поглощении их белками кожи и активации ферментативных процессов. Под воздействием ИК-излучения понижается тонус вегетативной нервной системы и повышается содержание кальция в крови. Увеличение концентрации кальция в плазме характерно при интенсивности 350 Вт/м2 и выше (от 0,7 до 1,3 ммоль/л, р < 0,05). При интенсивности облучения обнаженной поверхности тела до 175 Вт/м2 отмечено наличие денатурационных процессов в молекулах белка в сочетании с нарушением проницаемости клеточных мембран, что, вероятно, может быть причиной изменения мембранного потенциала клеток крови, появления аутоантигенных свойств. При интенсивности облучения, равной 70—100 Вт/м2, обнаженной поверхности тела площадью 0,2 м2 (область груди) преобладает оптимизирующий эффект, сопровождающийся возбуждением свободнорадикальных процессов и высоким уровнем антиоксидантной защиты, а также повышением антимикробной резистентности организма.
Многочисленные данные указывают на участие сердечно-сосудистой системы в ответной реакции на ИК-облучение: отмечается учащение сердцебиения, повышение систолического и понижение диастолического АД.
Среди рабочих горячих цехов, в которых наблюдается высокая интенсивность ИК-излучения, часты случаи заболеваний сердечно-сосудистой системы и органов пищеварения. В 2—2,5 раза чаще, чем у работающих в микроклимате с допустимыми значениями температуры, наблюдаются дистрофические изменения миокарда; в 1,5—1,7 раза — гипертензия; в 7—8 раз — артериальная гипертония. Удельный вес болезней системы кровообращения среди причин инвалидности рабочих-металлургов составляет 23,6%. Через 1 год работы в горячих цехах у людей наблюдается снижение иммунной реактивности. Процесс приспособления организма рабочих к высокой внешней температуре воздуха сопровождается нарушениями в белковом обмене. У стажированных рабочих горячих цехов наблюдаются стойкие сдвиги в иммунной реактивности организма, свидетельствующие о постоянном напряжении его функционального состояния, что ведет к росту заболеваний органов дыхания простудного характера. В цехах, где микроклимат характеризуется высоким уровнем ИК-излучения (до 1568 ± 240 Вт/м2) и высокой температурой воздуха (32,5 ± 2,0°C), у рабочих наблюдается достоверное увеличение относительного риска смерти от ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, болезней артерий, артериол и капилляров.
При чрезмерном воздействии ИК-излучения происходит термальное поражение сетчатой оболочки глаз, а также хрусталика глаза, что может привести к развитию катаракты. В основе действия ИК-радиации на орган зрения лежит гл. обр. тепловой эффект. Было обнаружено, что отдельные части глаза пропускают разное количество падающего потока, а именно роговица — 20—25%, камерная влага — 20—30%, хрусталик — до 30%, стекловидное тело — до 60% лучей. До сетчатки доходят лучи спектрального состава от 0,34 до 1,32 мкм. Наиболее частое и тяжелое поражение глаза вследствие воздействия ИК-лучей — катаракта, характерной чертой которой является ее локализация: она всегда начинается в центре задней поверхности хрусталика.
СанПиН 2.2.4.548—96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений" регламентируют допустимую интенсивность ИК-облучения поверхности тела человека. Классификация интенсивности ИК-облучения по показателям вредности и опасности (Руководство Р 2.2.2.755—99 "Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса") представлена с учетом эффективности используемых средств индивидуальной защиты.
Допустимая интенсивность ИК-облучения, Вт/м2
Площадь облучаемой обнаженной
поверхности тела, м2
Длина волн максимума энергии
излучения источника (макс), мкм
1,5
3,0
4,5
6,0
До 0,4
35
50
75
50
До 0,2
65
100
140
100
Меры профилактики неблагоприятного воздействия ИК-излучения направлены:
на недопущение ИК-облучения человека на рабочем месте;
снижение интенсивности ИК-облучения, а также температуры воздуха на рабочем месте;
нормализацию (улучшение) теплового состояния работающих в нагревающей среде и профилактику неблагоприятного действия ИК-излучения на кожные покровы (ожоги) и глаза.
Внедрение новых технологических процессов и оборудования, автоматизация производства могут исключить неблагоприятное воздействие ИК-излучения на организм работников. В частности, автоматизация, дистанционное управление процессом непрерывной разливки и прокатки стали ликвидировали ряд "горячих" профессий металлургического производства, обеспечив на рабочих местах операторов комфортный микроклимат. Снижение температурной нагрузки достигается также соответствующей планировкой и размещением оборудования в производственных помещениях, уменьшением времени пребывания работников в нагревающей среде. С целью локализации тепловыделений от открытых проемов, нагретых поверхностей оборудования используются экраны (отражающие, поглощающие, отводящие), посредством которых можно снизить интенсивность теплового излучения примерно в 10 раз.
Если на рабочих местах не представляется возможным установить регламентируемую интенсивность теплового облучения работников (из-за технологических требований к производственному процессу, экономической нецелесообразности или технической недостижимости), то следует использовать средства, направленные на увеличение теплопотерь организма либо радиацией, либо конвекцией — установкой экранов с охлаждающей поверхностью или устройств для увеличения подвижности воздуха. При тепловом облучении от 150 до 350 Вт/м2 необходимо увеличение скорости движения воздуха на 0,2 м/с свыше нормируемых величин. При тепловом облучении 350 Вт/м2 и выше целесообразно применять воздушное душирование рабочих мест. В зависимости от облучаемого участка поверхности тела и его площади могут использоваться костюмы, накладки, фартуки, отдельно куртки или брюки и т. д. Напр., сталевары (особенно при выпуске металла) должны быть одеты в комплект, включающий костюм, обувь, головной убор, рукавицы, средства защиты лица и глаз. Для защиты работающих в кузнечно-прессовых цехах достаточно фартука, изготовленного из материала с металлизированным покрытием.
Источники ИК-излучения могут быть использованы в системах лучистого отопления и обогрева в целях компенсации повышенных теплопотерь человека в условиях пониженной температуры воздуха. При этом должны быть соблюдены требования к интенсивности теплового излучения, исключающие его неблагоприятное влияние на человека.
