Реферат Заболоцкая 302. Ультрафиолетовые и инфракрасные излучатели, применяемые в животноводстве
 Скачать 416.1 Kb.
|
 Факультет зоотехнии и биологии Кафедра автоматизации и механизации животноводства Учебная дисциплина: Энергетика в животноводстве РЕФЕРАТ Тема: УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ И ИНФРАКРАСНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Выполнила студентка 3 курса 302 группы: Заболоцкая Луиза Александровна Москва, 2020 ВВЕДЕНИЕСолнечной радиацией называется поток лучистой энергии Солнца, идущей к поверхности Земли. Поглощаясь поверхностью земли и водой, она превращается в тепловую энергию, а в зеленых растениях в химическую энергию органических соединений. Солнечная радиация, или лучистая энергия, по своей природе представляет собой поток электромагнитных колебаний. У земной поверхности при высоте стояния солнца 40 град, солнечная радиация имеет (по Н. П. Калитину) следующий состав: инфракрасные лучи — 59 %, световые — 40 и ультрафиолетовые — 1 % всей энергии. Лучистая энергия солнца оказывает разнообразное влияние на организм, которое при оптимальном дозировании бывает положительным, а при чрезмерном может быть отрицательным. Все лучи обладают как тепловым, так и химическим действием. У лучей с большой длиной волн на первый план выступает тепловое действие, а с меньшей длиной — химическое. Биологическое действие лучей на организм животного зависит от длины волны. Чем короче волны, чем чаще их колебания, тем больше энергия квант и тем сильнее реакция организма на их воздействие. Инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Нагретые тела, имеющие температуру выше 100oС, являются источником коротковолнового инфракрасного излучения. По длине волны инфракрасное излучение подразделяют на следующие области: • область А – 760-1500 нм, • область В – 1500-3000 нм, • область С – более 3000 нм. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (область А), которое проникает в ткани человека на глубину в несколько сантиметров. Инфракрасные лучи длинноволнового диапазона задерживаются в поверхностных слоях кожи. Она способствует улучшению кровообращения, активизации биологических процессов и процессов обмена веществ. Все это повышает биологические функции организма, оказывает положительное влияние на нервную систему животного, содействует возрастанию сопротивляемости простудным заболеваниям, а в результате способствует сохранности, лучшему росту и развитию молодняка. ИК-излучение используют в лечебных целях. В основе терапевтического действия ИК-лучей лежит их способность вызывать активную гиперемию (тепловую энергию), что улучшает питание тканей кровью, ускоряет рассеивание патологических продуктов. Для биологических целей ИК-излучение можно использовать лишь в определенных спектральных областях: коротковолновое излучение — ИК-А (760...1400 нм), средне-волновое излучение — ИК-В (1400...3000 нм), длинноволновое излучение — ИК-С (3000...6000 нм). Количественной характеристикой излучения является интенсивность теплового облучения, которую можно определить как энергию, излучаемую с единицы площади в единицу времени (ккал/(м2· ч) или Вт/м2). Источником ИК-излучения могут быть открытое пламя, расплавленный и нагретый металл, стекло, нагретые поверхности оборудования, источники искусственного освещения и др. Воздействие инфракрасного излучения на человека. Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом - изменяется температура лёгких, головного мозга, почек и некоторых других органов человека. Значительное изменение общей температуры тела (1,5-2oС) происходит при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолновое излучение вызывает "солнечный удар". Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, возможна потеря сознания. При интенсивном облучении головы происходит отёк оболочек и тканей мозга, проявляются симптомы менингита и энцефалита. При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие воздействия инфракрасного излучения на глаза - появление инфракрасной катаракты. Источники инфракрасного излучения. В производственных условиях выделение тепла возможно от: • плавильных, нагревательных печей и других термических устройств; • остывания нагретых или расплавленных металлов; • перехода в тепло механической энергии, затрачиваемой на привод основного технологического оборудования; • перехода электрической энергии в тепловую и т.п. Около 60% тепловой энергии распространяется в окружающей среде путём инфракрасного излучения. Лучистая энергия, проходя почти без потерь пространство, снова превращается в тепловую. Тепловое излучение не оказывает непосредственного воздействия на окружающий воздух, свободно пронизывая его. Производственные источники лучистой теплоты по характеру излучения можно разделить на четыре группы: • с температурой излучающей поверхности до 500oС (наружная поверхность печей и др.); их спектр содержит инфракрасные лучи с длиной волны 1,9-3,7 мкм; • с температурой поверхности от 500 до 1300oС (открытое пламя, расплавленный чугун и др.); их спектр содержит преимущественно инфракрасные лучи с длиной волны 1,9-3,7 мкм; • с температурой от 1300 до 1800oС (расплавленная сталь и др.); их спектр содержит как инфракрасные лучи вплоть до коротких с длиной волны 1,2-1,9 мкм, так и видимые большой яркости; • с температурой выше 1800oС (пламя электродуговых печей, сварочных аппаратов и др.); их спектр излучения содержит, наряду с инфракрасными и видимыми, ультрафиолетовые лучи. Защита от инфракрасного излучения. Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: • Снижение интенсивности излучения источника (замена устаревших технологий современными и др.). • Защитное экранирование источника или рабочего места (создание экранов из металлических сеток и цепей, облицовка асбестом открытых проёмов печей и др.). • Использование средств индивидуальной защиты (использование для защиты глаз и лица щитков и очков со светофильтрами, защита поверхности тела спецодеждой из льняной и полульняной пропитанной парусины). • Лечебно-профилактические мероприятия (организация рационального режима труда и отдыха, организация периодических медосмотров и др.). Ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовое излучение это не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400—10 нм. Вся область ультрафиолетового излучения условно делится на ближнюю (400—200 нм) и далёкую, или вакуумную (200—10 нм); последнее название обусловлено тем, что ультрафиолетовое излучение этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов. Естественные источники ультрафиолетового излучения — Солнце, звёзды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть ультрафиолетового излучения (более 290 нм) достигает земной поверхности. Более коротковолновое ультрафиолетовое излучение поглощается озоном, кислородом и другими компонентами атмосферы на высоте 30—200 км от поверхности Земли, что играет большую роль в атмосферных процессах. Ультрафиолетовое излучение звёзд и прочих космических тел, кроме поглощения в земной атмосфере, в интервале 91,2—20 нм практически полностью поглощается межзвёздным водородом. Солнечные лучи, особенно фиолетовые и синие, убивают или ослабляют жизнеспособность патогенных микроорганизмов. Солнечная радиация является мощным естественным дезинфектором внешней среды. Под воздействием солнечных лучей повышаются общий тонус организма и сопротивляемость его инфекционным заболеваниям, а также возрастают специфические и иммунные реакции. Свет оказывает разнообразное влияние на все функции животного организма, что проявляется в виде теплового, светового и химического воздействия. Видимые световые лучи позволяют животным ориентироваться в пространстве, различать окружающие предметы, находить корм. Солнечный свет непосредственно воздействует на нервную и половую системы, стимулируя гонадотропную функцию гипофиза и других органов. У птицы, крупного рогатого скота, лошадей и свиней весеннее удлинение светового дня, увеличение напряженности солнечной радиации вызывает усиление секреции половых желез и, следовательно, половой активности. Для коз и большинства пород овец это влияние обратное: их половая активность наиболее выражена при коротком световом дне и невысокой по сравнению с летом температурой наружного воздуха, поэтому эти животные приходят в охоту осенью. Установлено, что недостаток света вызывает глубокие, нередко необратимые качественные изменения в половых железах у растущих животных (в период роста и полового созревания), а у взрослых животных приводит к снижению половой активности, оплодотворяемости и в итоге к бесплодию. Зимой при недостаточном освещении у животных наблюдается «световое голодание», которое выражается в ухудшении самочувствия, снижении плодовитости, продуктивности и естественной резистентности организма. Чтобы избежать этого, животных следует размещать в светлых помещениях. Создание благоприятного светового режима имеет особо важное значение на крупных фермах и животноводческих комплексах, где животные круглый год находятся в помещениях. Естественное освещение следует предусматривать во всех помещениях, предназначенных для содержания животных и работы обслуживающего персонала. Искусственными источниками ультрафиолетового излучения могут быть твердые тела, накаленные до 2000°С, причем его интенсивность растет с увеличением температуры. Более мощное ультрафиолетовое излучение испускает плазма газового разряда, плазма электрических искр и дуг, плазма, образующаяся при фокусировке мощного лазерного излучения в газах или на поверхности твёрдых тел. В качестве искусственных источников ультрафиолетового излучения наибольшее практическое значение в животноводстве имеют ртутные лампы высокого и низкого давления, эритемные люминесцентные лампы, а инфракрасного - светлые, темные и газовые излучатели. В северо-западной зоне наиболее благоприятным для телят до 2-не-дельного возраста является прерывистый круглосуточный инфракрасный обогрев с режимом: обогрев в течение 1 ч и перерыв 30 мин с облученностью 0,021-0,035 Вт см2 0,3-0,5 кал (см2-мин) ; для поросят до 30-суточного возраста - соответственно 1,5 ч и 30 мин с облученностью 0,022-0,025 Вт см2 0,32-0,36 кал (см2-мин) . Для автоматического включения и выключения инфракрасных источников целесообразно использовать программные реле времени РВ-1, 2РВМ, ВС-10, Е-52 и др. Высота подвески инфракрасных излучателей зависит от возраста животных и температуры воздуха в помещении. Для ультрафиолетового облучения животных промышленность выпускает облучатели и установки, в которых в качестве источников ультрафиолетового излучения используются ртутно-кварцевые и эритемные лампы (табл. 7). Механизированная подвесная установка типа УО-4М предназначена для облучения поросят и телят, но может быть использована для облучения коров и быков при привязном содержании; светильник-облучатель типа ОЭСПО2-2Х40 П5 Х-01 предназначен для одновременного освещения и облучения животных; облучатель ЛРК.-2 - для профилактического и лечебного воздействия ультрафиолетовых лучей на организм животных; эритемный облучатель типа ЭО-1-30М целесообразно применять для облучения телят и поросят в групповых клетках; установку для ультрафиолетового облучения и инфра-красного обогрева животных типа ИКУФ-1М следует использовать при без-выгульном содержании сельскохозяйственных животных. Бактерицидные лампы (табл. 7) целесообразно применять для обеззараживания воздуха в родильных отделениях, профилакториях, помещениях молочных, а также для дезинфекции кормушек, поилок, станков, посуды.  Для локального инфракрасного облучения молодняка сельскохозяйственных животных используют установки типов ОКБ-1376А, ОРИ-1, ОКС-3296Т, Латвико , ССП01-250-001-УЗ, в которых источниками излучения служат светлые и темные излучатели (табл. 8). Из газовых излучателей используются следующие типы: ГК-1- 38, ГИИ-19А, ГИК-8, ГИИВ-1, ГИИБл-1, Звездочка. В этих излучателях смесь газа сгорает без видимого пламени на керамической поверхности, которая накаляется до 1500 К. Газовый обогрев животных рекомендуется при хорошем воздухообмене в помещении, так как при горении газа происходит поглощение значительного количества кислорода и выделение продуктов, в которых содержатся углекислый газ, окись углерода и водяные пары. Воздействие ультрафиолетового излучения на человека. При действии на живые организмы ультрафиолетовое излучение поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе биологического действия ультрафиолетовое излучение лежат химические изменения молекул биополимеров. Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и образующимися при облучении радикалами воды и других низкомолекулярных соединений. Различают три участка спектра ультрафиолетового излучения с различным биологическим воздействием. 1) Слабое биологическое воздействие имеет ультрафиолетовое излучение с длиной волны 390-315 нм — так называемое длинноволновое или УФ-А излучение. 2) Противорахитичным действием обладают УФ-лучи в диапазоне 315-280 нм — средневолновое или УФ-В излучение. 3) ультрафиолетовое излучение с длиной волны 280-200 нм (коротковолновое или УФ-С излучение) обладает способностью убивать микроорганизмы. Воздействие ультрафиолетового излучения на человека количественно оценивается эритемным действием, то есть покраснением кожи, в дальнейшем приводящим к пигментации кожи. За единицу эритемной дозы принят 1 эр, равный 1Вт мощности УФ-излучения с длиной волны 297 нм. Эритемная освещённость (облучённость) выражается в эр/м2. Малые дозы ультрафиолетового излучения оказывают благотворное действие на организм человека — способствуют образованию витаминов группы D, улучшают иммунобиологические свойства организма. Как недостаток ультрафиолетового излучения, так и его избыток негативным образом сказываются на жизнедеятельности человека. Недостаток УФ-лучей опасен для человека, так как эти лучи являются стимулятором основных биологических процессов организма. Наиболее выраженное проявление "ультрафиолетовой недостаточности" - авитаминоз, при котором нарушается фосфорно-кальциевый обмен и процесс костеобразования, а также происходит снижение работоспособности и защитных свойств организма от заболеваний. Подобные проявления характерны для осенне-зимнего периода при значительном отсутствии естественной ультрафиолетовой радиации ("световое голодание"). Для профилактики ультрафиолетового дефицита достаточно десятой части эритемной дозы, т.е. 60-90 мкэр·мин/см2. Повышенные дозы УФ-излучения воздействуют на центральную нервную систему, отклонения от нормы проявляются в виде тошноты, головной боли, повышенной утомляемости, повышения температуры тела и др. Большие дозы ультрафиолетового излучения также могут вызывать повреждения глаз и кожи. Повреждения кожи можно разделить на острые, вызванные большой дозой облучения, полученной за короткое время (например, солнечный ожог или острые фотодерматозы) и отсроченные, вызванные длительным облучением умеренными (субэритемными) дозами (например, к таким повреждениям относятся фотостарение, новообразования кожи, в том числе канцерогенез, некоторые фотодерматиты). Первые происходят преимущественно за счет лучей УФ-В, энергия которых многократно превосходит энергию лучей УФ-А. Такие повреждения вызваны непосредственным действием УФ-излучения на хромофоры - именно эти молекулы избирательно поглощают УФ-лучи. Вторые возникают преимущественно за счет лучей спектра А, которые несут меньшую энергию, но способны глубже проникать в кожу, и их интенсивность мало меняется в течение дня и практически не зависит от времени года. Слизистая оболочка глаза - коньюктива - не имеет защитного рогового слоя, поэтому она более чувствительна к УФ-облучению, чем кожа. Резь в глазу, краснота, слезотечение, частичная слепота появляются в результате дегенерации и гибели клеток коньюктивы и роговицы. Клетки при этом становятся непрозрачными. Длинноволновые ультрафиолетовые лучи, достигая хрусталика, в больших дозах могут вызвать его помутнение — катаракту. Средне- и коротковолновое ультрафиолетовое излучение отрицательно влияет на сетчатку глаз, вызывая болезненные воспалительные процессы. Уже на ранней стадии этого заболевания человек ощущает боль и чувство песка в глазах. Заболевание сопровождается слезотечением, возможно поражение роговицы глаза и развитие светобоязни. При прекращении воздействия ультрафиолетового излучения на глаза симптомы светобоязни обычно проходят через 2-3 дня. Стоит упомянуть, что большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых ультрафиолетовым излучение повреждений благодаря наличию у них систем репарации. Эта способность восстанавливаться возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению. Допустимые уровни воздействия и методы защиты от УФ-излучения. В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 ультрафиолетовое излучение относится к категории физически опасных и вредных производственных факторов. Согласно Санитарным Нормам СН 4557-88 допустимые уровни воздействия ультрафиолетового излучения на работников зависит от площади незащищенных участков поверхности кожи, от длительности однократного облучения и суммарной длительности воздействия ультрафиолета на работника в течение рабочего дня. «Допустимая интенсивность облучения работающих при наличии незащищенных участков поверхности кожи не более 0,2 м2 и периода облучения до 5 минут, длительности пауз между ними не менее 30 минут и общей продолжительности воздействия за смену до 60 минут - не должна превышать: • 50,0 Вт/м2 - для области УФ-А, • 0,05 Вт/м2 - для области УФ-В, • 0,001 Вт/м2 - для области УФ-С. При использовании специальной одежды и средств защиты лица и рук, не пропускающих излучение, допустимая интенсивность облучения в области УФ-В и УФ-С (200-315 нм) не должна превышать 1 Вт/м2. Для защиты от избытка УФ-излучения применяют экраны, которые могут быть химическими (химические вещества и покровные кремы, содержащие ингредиенты, поглощающие излучение) и физическими (различные преграды, отражающие, поглощающие или рассеивающие лучи). Хорошим средством защиты является специальная одежда, изготовленная из тканей, наименее пропускающих УФ-излучение (например, из поплина), а также кожи. Для защиты глаз в производственных условиях используют светофильтры (очки, шлемы) из тёмно-зелёного стекла. Полную защиту от УФИ всех длин волн обеспечивает флинтглаз (стекло, содержащее окись свинца) толщиной 2 мм. Помимо экранирования для защиты работников от ультрафиолета можно использовать ограничение времени воздействия данного излучения. При устройстве производственных и прочих рабочих помещений необходимо учитывать, что отражающая способность различных отделочных материалов для УФ-излучения другая, чем для видимого света. Хорошо отражают УФ-излучение полированный алюминий и медовая побелка, в то время как оксиды цинка и титана, краски на масляной основе - плохо. |
