9.1 引言
以粒子或者以波的形式進行的能量傳遞、傳播及吸收活動,稱為輻射。在工業生產中有許多場合,會有輻射現象的發生和應用。輻射也是一種自然的現象。無線電、雷達的微波,也是以輻射傳的方式進行工作的。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,其中的大多數是有害的。
所有種類的電磁波的共同點是:它們都以光速傳播,可見光本身也是一種輻射,其組成的波長在光譜中介于紅外光及紫外光之間。從本質上來講,有兩種形式的輻射,即離子型及非離子型,它們還可以進一步劃分。下表給出了幾種輻射形式產生的原因以及對人的危害。
9.2 電離輻射
(1) 電離及輻射的產生
所有物質由元素組成,元素由原子組成。而原子由含有質子的原子核和圍繞原子核運轉的電子組成。
① 質子:具有質量和一個正電荷;
② 電子:質量極小,具有一個負電荷;
③ 中子:具有質量,但沒有電荷。
如果在某個時刻,原子中的電子數目與質子數目不相等,原子具有了正電荷,就稱為被離子化了。所謂電離輻射,是指當它照射到物體上,包括人體的細胞上時,會產生離子,從而也會導致身體組織的功能性變化。輻射的能量取出了細胞的原子中的電子,產生了離子對、化學游離基和氧化物。由于人體組織具有不同的組分、形式及功能,它們對離子化的反應也不一樣。有些細胞可以修復輻射損傷,有些則沒有這種能力。細胞對輻射的敏感性與它們的再生能力直接相關。
(2) 工業中的電離輻射
在工業活動中,所出現的電離輻射有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射的高能高速粒子流。放射性材料是不穩定的,總是在改變自己的原子排列,從而發射出穩定的緩慢衰減的能量。
① α粒子:是具有兩個正電荷(質子)的氦原子,所以它們相對較大而且容易吸引電子。它們在密度較高的材料中,行程較短,從而只能穿透皮膚。然而,當吸入或吞入可以發射α粒子的物質時,就會把α粒子源引進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:是快速運動的電子,它比α粒子的質量小,但穿透的距離長,這樣就會對人體造成傷害。它們具有相當大的穿透力,但電離能力要弱些;
③ γ射線:具有很強的穿透能力,它是原子核蛻變釋放能量時產生。當γ射線穿過一個正常的原子時,有時會使原子失去一個電子,從而使原子帶上正電荷成為正離子,它與釋放出來的電子,統稱為一個離子對。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使帶電粒子突然加速或減速而產生的。用來加速電子達到產生X射線的電壓,至少在1.5萬伏。當設備的電壓小于這個數值時,就不可能產生X射線。因此,當存在著高于上述數值的電壓時,就有可能出現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,能穿過相當厚的材料。在低密度物質(如空氣)中,它們穿透的距離很長。
工業生產中,電離輻射源最常見的是X光機和用于無損測試(NDT)中同位素。實驗室工作及通訊中,也會存在這種輻射源。
9.3 非電離輻射
一般來講,非電離輻射不會造成物質的電離。這種類型的輻射包括了在電磁波譜段中,從紫外到無線電波段的電磁波以及激光。
(1) 紫外輻射
它來自陽光,另外諸如焊接設備等也產生紫外輻射。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。強烈的紫外光會造成人體燒傷及眼睛失明。紫外光的熱力學及光化學作用會產生燒傷、皮膚增厚乃至皮膚癌。電弧及紫外燈被眼結膜吸收后會產生一種光化學作用,從而導致"電弧眼"和白內障。
(2) 紅外輻射
紅外輻射很容易轉變成熱,其暴露效應是燒傷及體內液體的損失,眼睛也會受到傷害。在激光輻射時,視網膜也有可能會受到損壞。總而言之,當紅外輻射以集中光束的形式出現時,它對人體主要是產生熱傷害的作用。
(3) 射頻輻射
這是由無線電設備及微波設備發射的。人體是通過血液循環來減少其暴露部分的溫度的。這種由血液循環來降低射頻輻射的溫度效應的機制對有些器官不起作用,因此,這樣器官暴露在諸如紅外輻射的環境中就有危險。例如,眼睛在這種地方,它所吸收的輻射能量因為沒有血液循環、出汗蒸發、傳熱等機制,積聚熱量不可能被降低或傳走。輻射對金屬感應而產生的熱,也會造成燒傷。
9.4 電離輻射的控制
輻射的強度取決于輻射源的強度、受輻射的物體與輻射源的距離和暴露時間以及保護屏的類型。輻射強度也取決于輻射本身的類型。輻射強度遵循反平方定律--它與從輻射源到輻射目標間的距離的平方成反比。輻射目標接受輻射劑量也依賴于暴露的時間長短。
消除暴露,這應是首先要考慮的事項。對輻射源的使用和出現都要限制。在使用時要加以封閉及使用屏障,并且對于下列事項要給出書面的操作說明。
(1) 已知輻射源的使用、操作、處理、運輸、儲存和報廢;
(2) 對潛在的輻射源的識別;
(3) 操作人員的訓練;
(4) 標識出明確的作業區域;
(5) 監測防護屏四周的輻射水平;
(6) 監測人員的個體暴露劑量;
(7) 定期對工作人員體檢;
(8) 作業區域的工作衛生措施;
(9) 在工作時間內使用一次性的防護服;
(10) 保持作業環境清潔;
(11) 限制工作時間。
9.5 非電離輻射的控制
關于紫外輻射的防護相對而言較為簡單,喜歡日光浴的人很早就知道,任何不透明的物質都會吸收紫外光。由工業過程中發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,其吸收能力會有差別。使用發射紫外輻射設備的人(如焊工),可以用防護鏡及防止燒傷的防護服來保護自己。作業人員的助手往往不易評價,但他們常暴露在有害紫外輻射環境中,所以也需要類似的防護。
可見光自然可以用眼睛來探測,眼睛本身也有兩種保護的器官:眼瞼及虹膜,因為眼瞼可以在150微秒內作業反應,通常這種速度是足夠的。在現實生活中,存在著大量的強光,它會造成眼的傷害及頭痛。基本的預防措施包括對強光源的限制和使用護目鏡。
紅外輻射造成的問題主要是熱效應,包括燒傷、出汗及人體缺乏鹽分而出現的抽筋、疲勞及熱痙攣。衣服及手套可以保護皮膚,不過如果事先識別這種危害并限制其影響,可以免去使用個體防護的不便。
對于激光作業危害的控制,主要是不要讓射線來直接或通過反射射到人體上來。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,當其照射到人體上,特別是眼上時,也存在潛在的危害。使用激光作業的工人應該了解他們使用的設備的潛在的危險性,他們應該經過培訓和考核。如果射線不能完全地被封閉在管內,作業人員就必須佩戴與其所操作的激光種類相適配的眼保護裝備。作業場所要有明確的標志,使得在作業期間無關人員不能入內。激光照射的目標要求沒有反射面,同時還要注意那些四周可能反射激光束的物體,采取相應的措施。激光照射目標也有可能散發有毒氣體,因此,要考慮作業場所的通風問題。還要注意的是,激光束在使用時不能晃動,因此,隨時都需要有人在場。
產生微波輻射的設備可以用封閉的方法來保護使用者免受傷害。如果微波設備的功能有尺寸使其不易封閉,那就要對正在工作的微波裝置及其附近區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備形成的電磁場區域內。對于微波設備,應配有預警裝置部件。現在,商用的廚房設備在功率上是受到限制的,同時有相應的產品標準,門要加以密封。即使如此,為保證其在使用中不出故障及超期使用,制造商應定期檢查及保養。
9.6 輻射暴露危害的基本控制策略
除了上面已經進述過的有針對性的控制措施外,下列通用的原則是必須遵守的。
(1) 僅當輻射確有必要時,才能在作業場所采用;
(2) 必須從制造商處獲得有關設備所發出的或可能發生的射線類別的安全信息;
(3) 要有書面的風險評估并指明控制的措施。對于雇主、雇員、公眾的影響都要考慮在內,同時要對風險進行估計,并且對這些人提供有關風險及其控制的必要的信息;
(4) 所有的輻射源均要得到確認,并且進行標識;
(5) 要提供并穿戴保護設備;
(6) 安全措施要定期評審;
(7) 所提供的安全裝置要合適,并且符合規范,要定期保養及檢查;
(8) 要任命輻射防護的咨詢人員,其特定的責任是對使用、預防、控制是及暴露等問題進行監視及咨詢;
(9) 應急計劃中要包括輻射危害的潛在危險的內容,同時要有在其他應急狀態出現時,對現有的輻射防護的控制造成威脅時的處理方案;
(10) 對于放射物質的銷售、使用、儲存、運輸和報廢,要有書面的許可認證;
(11) 要對培訓及工作期間暴露于輻射下的工人,進行分組。在一些國家,特別是歐共體的法律中,對暴露在電離輻射中的人群列?quot;處在特殊危險中的人群"。
9.7 復習要點
兩類輻射:
(1) 電離--α、β粒子及γ、X射線;
(2) 非電離--紫外、紅外、可見光、激光、射頻、微波。