2.7.2. Біологічна дія, нормування та захист від уф випромінювання

Основні характеристики УФ випромінювань. Частотний спектр ультрафіолетового (УФ) електромагнітного випромінювання розташований між світловим видимим та іонізуючим (рентгенівським) випромінюваннями. Довжина хвилі УФ випромінювання лежить в межах 400-10 нм, а енергія кванта 3,56-123 еВ. За способом генерації УФ випромінювання відносяться до теплових випромінювань, так як будь-яке тіло починає генерувати УФ випромінювання за температури вище 1900°С, а по дії на речовини – УФ випромінювання ближче до дії іонізуючої радіації, хоча при цьому одночасно має місце також і тепловий ефект. Безумовно, що по відношенню до іонізуючої радіації, УФ випромінювання викликає іонізацію в значно меншій мірі. В той же час, енергії кванта УФ випромінювання вже достатньо для порушення зв’язків деяких атомів. Так, енергія хімічних зв’язків, що утримують атоми в молекулах більшості хімічних сполук, що входять до складу організму людини, як правило, не перевищує 4 еВ. Таким чином, фотони УФ випромінювання з енергією 12-15 еВ здатні викликати іонізацію, наприклад, води, атомів водню, азоту, вуглецю. Виходячи з того, що вода і перераховані атоми складають основу живої тканини, УФ випромінювання з енергією кванта 12 еВ можна розглядати як нижню межу іонізації для високоорганізованих біологічних систем.

Інтенсивність УФ випромінювання і його спектральний склад на робочому місці, в першу чергу, залежить від температури джерела випромінювання, а також від наявності газів (озону), пилу і відстані від робочого місця до джерела випромінюван­ня. Пил, газ, дим інтенсивно поглинають УФ випромінювання і змінюють його спектральний склад. Так, повітря практично не прозоре для УФ випромінювання з довжиною хвилі < 185 нм через його поглинання киснем. У зв'язку з тим, що УФ випромінювання інтенсивно розсіюється і поглинається в запиленому середовищі й у газах, розрахувати рівні УФ випромінювання на визначеній відстані від його джерела дуже складно. Як правило, у виробничих умовах використовується лише експериментальне вимірювання рівнів УФ випромінювання.

УФ випромінювання має місце під час роботи електровакуумних пристроїв, ртутних випрямлячів, експлуатації ОКГ, під час обслуговування ртутно-кварцових ламп, під час зварювальних робіт і т. ін.

Наявність у повітрі робочої зони УФ випромінювання викликає зміни в складі виробничої атмосфери. Утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню, також відбувається іонізація повітря. Хімічна й іонізуюча дія УФ випромінювання обумовлює також утворення в атмосфері виробничих приміщень ядер конденсації, що призводить до виникнення туманів, які розсіюють світло та знижують рівень освітленості робочих місць.

Біологічна дія УФ випромінювання. УФ випромінювання має низьку проникаючу здатність і впливає безпосередньо тільки на верхні шари біологічної тканини. Серед біомолекул, здатних поглинати УФ- випромінювання, найбільше значення мають білки і нуклеїнові кислоти. Важливу роль у поглинанні грають пиримідинові кільця нуклеїнових кислот і ароматичні амінокислоти білків тирозин і триптофан (максимум спектра поглинання нуклеїнових кислот складає 265 нм, тирозину – 275 нм, триптофану – 280 нм). У нуклеїнових кислотах під дією УФ випромінювання утворюються атипічні молекулярні зв’язки, що порушують кодуючі властивості ДНК і викликають мутації.

Дія УФ випромінювання на шкіру людини викликає появу дерматитів, екзем, набряклостей і т. ін. Ступінь ураження шкіри УФ випромінюванням залежить від кількості поглиненої енергії. Для появи ледь помітного почервоніння шкіри достатній потік енергії 30 Дж/см² (в окремих випадках 8 Дж/см²). Для характеристики біологічної дії УФ випромінювання на шкіру використовують таке поняття, як мінімальна еритемна доза (МЕД) – найменша енергетична доза опромінення, яка через 8 годин після опромінення призводить до почервоніння шкіряного покриву (еритеми), що зникає наступної доби. Максимальний еритемний ефект приходиться на УФ випромінювання з довжиною хвилі 260 нм. При довжині хвилі < 290 нм УФ випромінювання майже цілком поглинається верхніми шарами шкіри. Більш глибоких тканин досягає лише 10% енергії УФ випромінювання з довжиною хвилі 290-320 нм і до 50% при = 320-380 нм. Багаторазове, триваюче роками УФ опромінення прискорює старіння шкіри та збільшує ймовірність розвитку раку шкіри.

Біологічна дія повторних УФ опромінень значно відрізняється від ефектів однократної експозиції, тобто має кумулятивний характер. У цілому вплив УФ випромінювання на організм людини може проявлятися і як доброчинне (тонізуюче, засмагне, вітамінізуюче, антирахітне), і як шкідливе (еритемне, канцерогенне) в залежності від спектра і дози випромінювання.

Внаслідок обмеженої проникаючої здатності УФ випромінювання первинні ефекти опромінення індукуються насамперед у шкірних покривах і органах зору. Саме органи зору, в силу своїх фокусуючих властивостей, особливо піддаються впливу шкідливої дії УФ випромінювання.

Спеціальними дослідженнями встановлено, що роговиця ока найбільш чуттєва до УФ випромінювання з довжиною хвилі 270-280 нм. УФ випромінювання з довжинами хвиль, що перевищують 290 нм, досягає кришталика ока і може взаємодіяти з його тканинами. Найбільший вплив на кришталик створює УФ випромінювання в діапазоні довжин хвиль 295—320 нм. Треба враховувати і той факт, що не тільки потужний однократний вплив УФ випромінювання, а також і його тривала низькоінтенсивна дія можуть індукувати зміни прозорості кришталика. Так, УФ складова сонячного випромінювання також може бути причиною розвитку катаракти кришталика. Один з видів катаракти, так звана ядерна катаракта, скоріше за все ініціюється фотохімічним впливом УФ випромінювання на амінокислоту триптофан, що призводить до утворення характерного коричневого пігменту і розвитку помутніння кришталика. Цей ефект найбільш інтенсивно виявляється при впливі УФ випромінювання з довжиною хвилі 300 нм, але тільки лише у випадку перевищення граничного дозового рівня.

Треба зауважити, що мінімальна величина енергії, що викликає відповідну реакцію в кришталику, в 2-3 рази вища, ніж відповідна величина для рогівки ока. Тобто опік рогової оболонки відбувається раніше, ніж виникне ураження кришталика.

При УФ опроміненні довжиною хвилі 280-303 нм існує найбільша ймовірність утворення ракових пухлин. УФ випромінювання також впливає на центральну нервову систему людини, в результаті мають місце таки симптоми, як головний біль, підвищення температури, стомленість, нервові порушення.

Враховуючи той факт, що разом з негативною дією УФ випромінювання має і доброчинну дію, а саме – антибактерицидну, терапевтичну та тонізуючу, згідно вимог СН у виробничих приміщеннях, де існує недостатній рівень УФ випромінювання, наприклад, у разі використанні тільки штучного освітлення, необхідно застосовувати разом із загальним освітленням також i додаткове ультрафіолетове освітлення спеціальними еритемними лампами. Величина еритемного опромінення визначається поверхневою густиною еритемного потоку в мер/м , для якого припустиме значення відповідно до вимог СН дорівнює 7,5 мер/м². Для лікувального опромінення УФ випромінюванням використовують також і спеціальні світлолікувальні кабінети – фотарії.

Нормування УФ випромнювання. Нормування УФ випромінювання у виробничих приміщеннях здійснюють згідно з санітарними нормами СН 4557-88 (ДНАОП 0.03-3.17-88).

Враховуючи той факт, що розповсюдження в повітрі УФ випромінювання в діапазоні довжин хвиль від 10 до 200 нм неможливе, за рахунок значного поглинання його киснем, нормування УФ випромінювання здійснюється у трьох характерних областях А, В, та С (діапазон 200-400 нм):

- УФ-А (довгохвильове), з довжиною хвилі від 400 до 315 нм;

- УФ-В (середньохвильове), з довжиною хвилі від 315 до 280 нм;

- УФ-С (короткохвильове), з довжиною хвилі від 280 до 200 нм.

Допустимі значення рівнів ультрафіолетового випромінювання у цих діапазонах наведені в таблиці 2.36.

Таблиця 2.36