9.1 引言
以粒子或者以波的形式進(jìn)行的能量傳遞、傳播及吸收活動(dòng),稱(chēng)為輻射。在工業(yè)生產(chǎn)中有許多場(chǎng)合,會(huì)有輻射現(xiàn)象的發(fā)生和應(yīng)用。輻射也是一種自然的現(xiàn)象。無(wú)線電、雷達(dá)的微波,也是以輻射傳的方式進(jìn)行工作的。由于存在著大量的輻射流,所以,人體不可避免地要吸收到各種輻射,其中的大多數(shù)是有害的。
所有種類(lèi)的電磁波的共同點(diǎn)是:它們都以光速傳播,可見(jiàn)光本身也是一種輻射,其組成的波長(zhǎng)在光譜中介于紅外光及紫外光之間。從本質(zhì)上來(lái)講,有兩種形式的輻射,即離子型及非離子型,它們還可以進(jìn)一步劃分。下表給出了幾種輻射形式產(chǎn)生的原因以及對(duì)人的危害。
9.2 電離輻射
(1) 電離及輻射的產(chǎn)生
所有物質(zhì)由元素組成,元素由原子組成。而原子由含有質(zhì)子的原子核和圍繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子組成。
① 質(zhì)子:具有質(zhì)量和一個(gè)正電荷;
② 電子:質(zhì)量極小,具有一個(gè)負(fù)電荷;
③ 中子:具有質(zhì)量,但沒(méi)有電荷。
如果在某個(gè)時(shí)刻,原子中的電子數(shù)目與質(zhì)子數(shù)目不相等,原子具有了正電荷,就稱(chēng)為被離子化了。所謂電離輻射,是指當(dāng)它照射到物體上,包括人體的細(xì)胞上時(shí),會(huì)產(chǎn)生離子,從而也會(huì)導(dǎo)致身體組織的功能性變化。輻射的能量取出了細(xì)胞的原子中的電子,產(chǎn)生了離子對(duì)、化學(xué)游離基和氧化物。由于人體組織具有不同的組分、形式及功能,它們對(duì)離子化的反應(yīng)也不一樣。有些細(xì)胞可以修復(fù)輻射損傷,有些則沒(méi)有這種能力。細(xì)胞對(duì)輻射的敏感性與它們的再生能力直接相關(guān)。
(2) 工業(yè)中的電離輻射
在工業(yè)活動(dòng)中,所出現(xiàn)的電離輻射有α、β、γ射線及X光射線。α射線及β射線是從放射性材料發(fā)射的高能高速粒子流。放射性材料是不穩(wěn)定的,總是在改變自己的原子排列,從而發(fā)射出穩(wěn)定的緩慢衰減的能量。
① α粒子:是具有兩個(gè)正電荷(質(zhì)子)的氦原子,所以它們相對(duì)較大而且容易吸引電子。它們?cè)诿芏容^高的材料中,行程較短,從而只能穿透皮膚。然而,當(dāng)吸入或吞入可以發(fā)射α粒子的物質(zhì)時(shí),就會(huì)把α粒子源引進(jìn)到靠近容易受損的組織地方,從而造成重要器官的傷害;
② β粒子:是快速運(yùn)動(dòng)的電子,它比α粒子的質(zhì)量小,但穿透的距離長(zhǎng),這樣就會(huì)對(duì)人體造成傷害。它們具有相當(dāng)大的穿透力,但電離能力要弱些;
③ γ射線:具有很強(qiáng)的穿透能力,它是原子核蛻變釋放能量時(shí)產(chǎn)生。當(dāng)γ射線穿過(guò)一個(gè)正常的原子時(shí),有時(shí)會(huì)使原子失去一個(gè)電子,從而使原子帶上正電荷成為正離子,它與釋放出來(lái)的電子,統(tǒng)稱(chēng)為一個(gè)離子對(duì)。γ射線的作用與X射線非常相似;
④ X射線:通常是在受控條件下,高速電子流撞擊特定目標(biāo)使帶電粒子突然加速或減速而產(chǎn)生的。用來(lái)加速電子達(dá)到產(chǎn)生X射線的電壓,至少在1.5萬(wàn)伏。當(dāng)設(shè)備的電壓小于這個(gè)數(shù)值時(shí),就不可能產(chǎn)生X射線。因此,當(dāng)存在著高于上述數(shù)值的電壓時(shí),就有可能出現(xiàn)這種形式的輻射危害。X射線及γ射線具有高的能量和穿透能力,能穿過(guò)相當(dāng)厚的材料。在低密度物質(zhì)(如空氣)中,它們穿透的距離很長(zhǎng)。
工業(yè)生產(chǎn)中,電離輻射源最常見(jiàn)的是X光機(jī)和用于無(wú)損測(cè)試(NDT)中同位素。實(shí)驗(yàn)室工作及通訊中,也會(huì)存在這種輻射源。
9.3 非電離輻射
一般來(lái)講,非電離輻射不會(huì)造成物質(zhì)的電離。這種類(lèi)型的輻射包括了在電磁波譜段中,從紫外到無(wú)線電波段的電磁波以及激光。
(1) 紫外輻射
它來(lái)自陽(yáng)光,另外諸如焊接設(shè)備等也產(chǎn)生紫外輻射。由于大氣臭氧層的存在,大氣中的大部分紫外光都被擋住了。強(qiáng)烈的紫外光會(huì)造成人體燒傷及眼睛失明。紫外光的熱力學(xué)及光化學(xué)作用會(huì)產(chǎn)生燒傷、皮膚增厚乃至皮膚癌。電弧及紫外燈被眼結(jié)膜吸收后會(huì)產(chǎn)生一種光化學(xué)作用,從而導(dǎo)致"電弧眼"和白內(nèi)障。
(2) 紅外輻射
紅外輻射很容易轉(zhuǎn)變成熱,其暴露效應(yīng)是燒傷及體內(nèi)液體的損失,眼睛也會(huì)受到傷害。在激光輻射時(shí),視網(wǎng)膜也有可能會(huì)受到損壞。總而言之,當(dāng)紅外輻射以集中光束的形式出現(xiàn)時(shí),它對(duì)人體主要是產(chǎn)生熱傷害的作用。
(3) 射頻輻射
這是由無(wú)線電設(shè)備及微波設(shè)備發(fā)射的。人體是通過(guò)血液循環(huán)來(lái)減少其暴露部分的溫度的。這種由血液循環(huán)來(lái)降低射頻輻射的溫度效應(yīng)的機(jī)制對(duì)有些器官不起作用,因此,這樣器官暴露在諸如紅外輻射的環(huán)境中就有危險(xiǎn)。例如,眼睛在這種地方,它所吸收的輻射能量因?yàn)闆](méi)有血液循環(huán)、出汗蒸發(fā)、傳熱等機(jī)制,積聚熱量不可能被降低或傳走。輻射對(duì)金屬感應(yīng)而產(chǎn)生的熱,也會(huì)造成燒傷。
9.4 電離輻射的控制
輻射的強(qiáng)度取決于輻射源的強(qiáng)度、受輻射的物體與輻射源的距離和暴露時(shí)間以及保護(hù)屏的類(lèi)型。輻射強(qiáng)度也取決于輻射本身的類(lèi)型。輻射強(qiáng)度遵循反平方定律--它與從輻射源到輻射目標(biāo)間的距離的平方成反比。輻射目標(biāo)接受輻射劑量也依賴于暴露的時(shí)間長(zhǎng)短。
消除暴露,這應(yīng)是首先要考慮的事項(xiàng)。對(duì)輻射源的使用和出現(xiàn)都要限制。在使用時(shí)要加以封閉及使用屏障,并且對(duì)于下列事項(xiàng)要給出書(shū)面的操作說(shuō)明。
(1) 已知輻射源的使用、操作、處理、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和報(bào)廢;
(2) 對(duì)潛在的輻射源的識(shí)別;
(3) 操作人員的訓(xùn)練;
(4) 標(biāo)識(shí)出明確的作業(yè)區(qū)域;
(5) 監(jiān)測(cè)防護(hù)屏四周的輻射水平;
(6) 監(jiān)測(cè)人員的個(gè)體暴露劑量;
(7) 定期對(duì)工作人員體檢;
(8) 作業(yè)區(qū)域的工作衛(wèi)生措施;
(9) 在工作時(shí)間內(nèi)使用一次性的防護(hù)服;
(10) 保持作業(yè)環(huán)境清潔;
(11) 限制工作時(shí)間。
9.5 非電離輻射的控制
關(guān)于紫外輻射的防護(hù)相對(duì)而言較為簡(jiǎn)單,喜歡日光浴的人很早就知道,任何不透明的物質(zhì)都會(huì)吸收紫外光。由工業(yè)過(guò)程中發(fā)出的紫外輻射可以用屏蔽及隔離的辦法加以隔絕,雖然不同的屏蔽材料,其吸收能力會(huì)有差別。使用發(fā)射紫外輻射設(shè)備的人(如焊工),可以用防護(hù)鏡及防止燒傷的防護(hù)服來(lái)保護(hù)自己。作業(yè)人員的助手往往不易評(píng)價(jià),但他們常暴露在有害紫外輻射環(huán)境中,所以也需要類(lèi)似的防護(hù)。
可見(jiàn)光自然可以用眼睛來(lái)探測(cè),眼睛本身也有兩種保護(hù)的器官:眼瞼及虹膜,因?yàn)檠鄄可以在150微秒內(nèi)作業(yè)反應(yīng),通常這種速度是足夠的。在現(xiàn)實(shí)生活中,存在著大量的強(qiáng)光,它會(huì)造成眼的傷害及頭痛。基本的預(yù)防措施包括對(duì)強(qiáng)光源的限制和使用護(hù)目鏡。
紅外輻射造成的問(wèn)題主要是熱效應(yīng),包括燒傷、出汗及人體缺乏鹽分而出現(xiàn)的抽筋、疲勞及熱痙攣。衣服及手套可以保護(hù)皮膚,不過(guò)如果事先識(shí)別這種危害并限制其影響,可以免去使用個(gè)體防護(hù)的不便。
對(duì)于激光作業(yè)危害的控制,主要是不要讓射線來(lái)直接或通過(guò)反射射到人體上來(lái)。危害的作用取決于激光輸出的功率,但是即使是極小能量的激光束,當(dāng)其照射到人體上,特別是眼上時(shí),也存在潛在的危害。使用激光作業(yè)的工人應(yīng)該了解他們使用的設(shè)備的潛在的危險(xiǎn)性,他們應(yīng)該經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和考核。如果射線不能完全地被封閉在管內(nèi),作業(yè)人員就必須佩戴與其所操作的激光種類(lèi)相適配的眼保護(hù)裝備。作業(yè)場(chǎng)所要有明確的標(biāo)志,使得在作業(yè)期間無(wú)關(guān)人員不能入內(nèi)。激光照射的目標(biāo)要求沒(méi)有反射面,同時(shí)還要注意那些四周可能反射激光束的物體,采取相應(yīng)的措施。激光照射目標(biāo)也有可能散發(fā)有毒氣體,因此,要考慮作業(yè)場(chǎng)所的通風(fēng)問(wèn)題。還要注意的是,激光束在使用時(shí)不能晃動(dòng),因此,隨時(shí)都需要有人在場(chǎng)。
產(chǎn)生微波輻射的設(shè)備可以用封閉的方法來(lái)保護(hù)使用者免受傷害。如果微波設(shè)備的功能有尺寸使其不易封閉,那就要對(duì)正在工作的微波裝置及其附近區(qū)域出入及工作人員加以限制。金屬工具、易燃易爆材料不允許放在微波設(shè)備形成的電磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。對(duì)于微波設(shè)備,應(yīng)配有預(yù)警裝置部件。現(xiàn)在,商用的廚房設(shè)備在功率上是受到限制的,同時(shí)有相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),門(mén)要加以密封。即使如此,為保證其在使用中不出故障及超期使用,制造商應(yīng)定期檢查及保養(yǎng)。
9.6 輻射暴露危害的基本控制策略
除了上面已經(jīng)進(jìn)述過(guò)的有針對(duì)性的控制措施外,下列通用的原則是必須遵守的。
(1) 僅當(dāng)輻射確有必要時(shí),才能在作業(yè)場(chǎng)所采用;
(2) 必須從制造商處獲得有關(guān)設(shè)備所發(fā)出的或可能發(fā)生的射線類(lèi)別的安全信息;
(3) 要有書(shū)面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并指明控制的措施。對(duì)于雇主、雇員、公眾的影響都要考慮在內(nèi),同時(shí)要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估計(jì),并且對(duì)這些人提供有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)及其控制的必要的信息;
(4) 所有的輻射源均要得到確認(rèn),并且進(jìn)行標(biāo)識(shí);
(5) 要提供并穿戴保護(hù)設(shè)備;
(6) 安全措施要定期評(píng)審;
(7) 所提供的安全裝置要合適,并且符合規(guī)范,要定期保養(yǎng)及檢查;
(8) 要任命輻射防護(hù)的咨詢?nèi)藛T,其特定的責(zé)任是對(duì)使用、預(yù)防、控制是及暴露等問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)視及咨詢;
(9) 應(yīng)急計(jì)劃中要包括輻射危害的潛在危險(xiǎn)的內(nèi)容,同時(shí)要有在其他應(yīng)急狀態(tài)出現(xiàn)時(shí),對(duì)現(xiàn)有的輻射防護(hù)的控制造成威脅時(shí)的處理方案;
(10) 對(duì)于放射物質(zhì)的銷(xiāo)售、使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和報(bào)廢,要有書(shū)面的許可認(rèn)證;
(11) 要對(duì)培訓(xùn)及工作期間暴露于輻射下的工人,進(jìn)行分組。在一些國(guó)家,特別是歐共體的法律中,對(duì)暴露在電離輻射中的人群列?quot;處在特殊危險(xiǎn)中的人群"。
9.7 復(fù)習(xí)要點(diǎn)
兩類(lèi)輻射:
(1) 電離--α、β粒子及γ、X射線;
(2) 非電離--紫外、紅外、可見(jiàn)光、激光、射頻、微波。