Материал: Описание лабы УФ-2

Лабораторная работа № 22 защита от ультрафиолетового излучения

Цель работы

• изучение основных принципов нормирования безопасных уровней ультрафиолетового излучения;

• знакомство с основными средствами защиты от ультрафиолетового излучения;

• исследование способности различных материалов поглощать ультрафиолетовое излучение.

1. Общие сведения

Ультрафиолетовое излучение – это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучением и имеющее диапазон длин волн от 10 до 400 нм (см. рис. 1).

Рис. 1 – Ультрафиолетовое излучение Рис. 2 – Области диапазона УФ-излучения

в электромагнитном спектре

Весь диапазон УФ-излучения разделяют на несколько областей. В СН № 4557-88 «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» нормирование осуществляется по трём основным областям (см. рис. 2), в зависимости от длины волны. Стоит отметить, что учёными выделяется также четвёртая область –V-λ с длиной волны от 100 до 190 нм. Стандарт ISO-DIS-21348 выделяет так называемую область экстремального излучения (от 10 до 121 нм), считающегося наиболее опасным. Данный вид излучения можно отнести к ионизирующим, т.е. вызывающим движение свободных заряженных частиц в среде.

Основным естественным источником УФ-излучения является Солнце. Атмосфера Земли защищает нас от ультрафиолетового излучения, поглощая значительную его часть. Поверхности Земли достигает лишь небольшая часть излучения областей А и В.

Практически вся потребность человека в ультрафиолетовом излучении покрывается за счёт естественной радиации солнца. Однако содержание ультрафиолетовых лучей в солнечном спектре подвержено изменениям, в зависимости от сезонных колебаний в интенсивности солнечной радиации, широты местности и других факторов.

Основными искусственными источниками УФИ являются газоразрядные источники света, электрические дуги, лазеры, ртутные выпрямители и др. УФИ имеет широкое распространение в медицине, излучатели используются для бактерицидной обработки помещений, а также при проведении различных физиотерапевтических процедур для лечения заболеваний суставов, дыхательной системы, ЛОР-органов и др. В косметологии УФ-лампы широко используются в соляриях для получения загара, а также в маникюрных кабинетах для инициирования отвердевания светополяризуемого геля, а также для уничтожения бактерий и предотвращения грибковых заболеваний. Широкое распространение имеют установки ультрафиолетового обеззараживания воды, используемые в системах общего и центрального водоснабжения, аквариумах и бассейнах, химической и фармацевтической промышленности. В полиграфии УФ-лампы используются для быстрой сушки краски и лаков при создании глянцевых изображений. В банках, магазинах, обменных пунктах нередко встречаются ультрафиолетовые детекторы, используемые для проверки подлинности купюр. Защита банковских купюр и документов от подделки проверяется специальными метками, которые видны только под УФ освещением. В криминалистике при помощи УФ-излучения специалисты выявляют следы различных веществ (взрывчатки, крови, отравляющих веществ и т.д.). Широкое распространение получили люминесцентные лампы, принцип действия которых заключается в преобразовании УФ-излучения, генерируемого электрической дугой, в область видимого света при помощи люминофора, нанесённого на стенки колбы.

Воздействие ультрафиолета на человека может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от интенсивности излучения, времени воздействия, использования средств защиты и иных факторов.

• Положительное воздействие УФ-излучения

В условиях города загрязнение воздуха пылью, дымом, выхлопными газами препятствует прохождению естественного УФ-излучения, что способствует развитию УФ-недостаточности. При УФ-недостаточности кожа становится бледной, холодной, вялой, так как она хуже снабжается питательными веществами и кислородом. Мелкие сосуды (капилляры) становятся более ломкими, что приводит к увеличению склонности к кровоизлияниям и отекам, более тяжелому течению воспалительных процессов. При недостатке ультрафиолетового облучения наблюдаются и изменения состояния нервной системы: снижается память, ухудшается сон, увеличивается возбудимость или, наоборот, заторможенность, снижается иммунитет.

Именно УФ-излучение инициирует процесс образования в коже человека витамина Д, необходимого для обеспечения нормального развития костного скелета. Недостаток витамина Д приводит к усиленному разрушению зубов, увеличению ломкости костей, у больных лёгочным туберкулёзом учащаются вспышки болезни.

Ультрафиолет активно влияет на синтез гормонов мелатонина и серотонина, отвечающих за суточный биологический ритм. Также УФ излучение может способствовать более активному выведению из организма вредных веществ, таких как марганец, ртуть, свинец. Оптимальные дозы УФИ активизируют деятельность сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кроветворение.

• Негативное воздействие УФ-излучения

В ответ на ультрафиолетовое облучение области В, в коже образуется и откладывается пигмент меланин, то есть появляется загар. Однако слишком сильное или длительное воздействие на кожу может привести к солнечному ожогу (эритреме), характеризующемуся покраснением кожного покрова вплоть до острого дерматита. Воздействие ультрафиолета области А менее заметно, однако именно эти лучи проникают глубоко в кожу, приводя к её «старению», а также способствуя развитию злокачественных образований. При этом чувствительность различных участков кожных покровов к воздействию УФ-излучения неодинакова: наиболее чувствительна кожа живота, лица, поясницы, менее чувствительна кожа конечностей. Более чувствительными к УФ-излучению являются люди с нежной, слабопигменированной (светлой) кожей и дети.

Очень уязвимыми для ультрафиолета являются глаза, преимущественно страдают роговица и слизистая оболочка. Среди острых УФ-поражений тканей самого глаза чаще всего встречаются фотокератит и солнечная ретинопатия. Симптомами фотокератита служат боли и ощущение инородного тела в глазу, светобоязнь, снижение остроты зрения (появление размытого пятна). Солнечная ретинопатия развивается при прямом взгляде на источник ультрафиолетового излучения. Известны, например, случаи ретинопатии у лиц, наблюдавших солнечное затмение, у сварщиков, любителей солнечных ванн и т. д.

Некоторые химические вещества, называемые фотосенсибилизаторами, накапливаясь в биологических тканях, способны увеличивать их чувствительность к воздействию света. Когда вещества, находящиеся в коже, начинают активно поглощать УФ лучи, они передают поглощённую энергию окружающим тканям, вызывая эритрему и отек кожи - происходит фототоксическая реакция. В отличие от обыкновенного солнечного ожога, покраснение может появиться не сразу и проходит гораздо дольше, иногда провоцируя обострение других заболеваний, таких как акне, герпес, экзема и др. Когда УФ излучение вызывает химические изменения веществ, находящихся на коже, они становятся аллергенами, вызывая фотоаллергическую реакцию. Фотосенсибилизаторы могут находиться в составах лекарственных и косметических средств, поэтому перед их употреблением рекомендуется внимательно ознакомиться с инструкцией по применению.

Ультрафиолет оказывает воздействие на центральную нервную систему, вызывая головную боль, головокружение, повышение температуры, нервное возбуждение и др.

УФ-излучение меняет состав воздуха рабочей зоны: в нём образуется озон, оксид азота и пероксид водорода, ионизируется воздух.

2. Нормирование интенсивности ультрафиолетового излучения

При гигиенической оценке воздействия ультрафиолетового излучения на человека учитывается длина волны, интенсивность облучения, а также время экспозиции. СН № 4557-88 «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» устанавливают предельно допустимые значения интенсивности облучения рабочих для различных производственных условий (см. табл.1). Допустимой интенсивностью облучения считается такая величина, воздействие которой в течение всей рабочей смены не вызывает функциональных изменений и острых поражений, приводящих к нарушению здоровья работника в течение всего трудового стажа и в отдаленные сроки его жизни.

Таблица 1 – Допустимые значения облучения работающих

2. Средства защиты от уф-излучения

Основными мерами защиты от УФ-излучения являются:

• экранирование источников излучения;

• экранирование рабочих мест;

• средства индивидуальной защиты

• специальная окраска помещений;

• рациональное размещение рабочих мест.

Одной из наиболее надёжных защит от искусственного УФ-излучения является экранирование (укрытие) источников излучения. В качестве экрана применяют различные материалы и светофильтры, не пропускающие или снижающие интенсивность УФ-излучения. Такие экраны могут быть использованы в установках, имеющих в составе мощные источники УФ-излучения, например, в бактерицидной ультрафиолетовой установке обеззараживания воды. Дополнительной защитой работников, обслуживающих данную установку, может являться выведение сигнализации о работе установки на удалённый пункт контроля, что обеспечит безопасность диспетчеров.

Экранирование рабочих мест подразумевает ограждение рабочих мест ширмами, щитками или кабинами, высотой 1,8…2 м, стенки которых не должны доходить до пола на 25…30 см для улучшения условий проветривания кабин.

Стены, ширмы в цехах окрашивают в светлые тона (серый, жёлтый, голубой), применяя цинковые и титановые белила для поглощения УФИ.

В качестве средств индивидуальной защиты применяют спецодежду (куртки, брюки), рукавицы, фартуки, щитки со светофильтрами или защитные очки. Одежда изготавливается из тканей, плохо пропускающих УФ-излучение (лён, хлопчатобумажная ткань, поплин). Защитные очки используются при выполнении работ, связанных с долгим пребыванием на открытых площадках при ярком солнечном свете, вспомогательных работах при электросварке. Непосредственно работа сварщика связана с опасностью интенсивного УФ-излучения, в связи с чем для защиты используются укомплектованные светофильтрами защитные щитки и маски.

Для защиты от естественного УФ-излучения используются разного рода навесы, шляпы, козырьки, а также просторная светлая одежда из материалов, не пропускающих УФ-лучи. Существует специальная защитная плёнка, наносимая на окна и препятствующая проникновению ультрафиолета.

Для предупреждения солнечных ожогов используются солнцезащитные крема, в состав которых входят либо органические фильтры, либо экраны – неорганические твёрдые частицы, отражающие УФ излучение, такие как диоксид титана, оксид цинка или их комбинация. Наносить солнцезащитный крем рекомендуется за 15-20 минут до выхода на солнце, обновляя слой каждые 2 часа. Оптимальное нанесение крема - 2 мг крема на 1 см² кожи. Степень защитных свойств крема определяется при помощи солнцезащитного фактора, указанного на упаковке как SPF (sun protection factor). SPF - коэффициент, рассчитываемый исходя из энергии, требуемой для вызывания минимальной эритемной реакции с использованием и без использования солнцезащитной продукции на коже испытуемых добровольцев. В Европе выделяют следующие виды кремов: низкая защита – SPF 6, 10; средняя защита – SPF 15, 20, 25, высокая защита – SPF 30, 50, очень высокая – SPF 50+. При этом следует помнить, что данный показатель в основном определяет степень защиты от UVB излучения, поэтому на некоторых кремах можно встретить маркировку «UVA», означающую дополнительную защиту от излучения в спектре А.

Нормирование состава косметических средств осуществляется на основе ГОСТ 31460-2012 «Кремы косметические. Общие технические условия», список допустимых фильтров приведён в ТР ТС 009/2011 «О безопасности парфюмерно-косметической продукции», испытания кремов для определения солнцезащитного фактора (SPF) приведены в ГОСТ ISO 24444-2013 «Продукция косметическая. Методы испытаний защиты от солнца. Определение солнцезащитного фактора (SPF) на живых организмах».

Зрительный анализатор человека обладает естественной защитой от УФ-излучения: количество света, падающего на глаза, регулируется веками и радужкой, роговица и хрусталик задерживают излучение. Дополнительной защитой глаз и век могут являться солнцезащитные очки. Основными материалами солнцезащитных очков являются стекло и пластмасса. Пластиковые линзы легкие, при повреждении не разбиваются на опасные осколки. Однако некачественный пластик может пропускать практически 100% УФ-излучения, даже если очки очень затемнены. Наоборот, затемнённые очки «обманывают» глаз – будучи изолированным от яркого света, зрачок расширяется, не выполняя свою защитную функцию. В связи с этим большую роль играет качество пластика и фильтров, использующихся для создания блокирующего слоя. Стеклянные очки хуже пропускают ультрафиолет и не царапаются так, как пластиковые, однако они более травмоопасны. Если человек увлекается активными видами спорта или водит транспортное средство, разбившееся в следствие аварии или падения стекло может нанести существенный ущерб его здоровью.

В соответствии с ГОСТ Р 51831-2001 «Очки солнцезащитные. Общие технические требования», солнцезащитные очки (оправы, фильтры солнцезащитных очков) должны быть изготовлены из материалов, прошедших токсикологические испытания в установленном порядке, и иметь гигиенический сертификат. Оправы очков не должны иметь выступов, острых углов и других дефектов, приводящих к дискомфорту или травмам при их использовании по назначению.

Выделяют 5 категорий фильтров солнцезащитных очков, от 0 до 4 (см. табл. 2). Для каждой из категорий задан диапазон значений светового коэффициента пропускания. Это значит, что отношение света, падающего на фильтр, к свету, прошедшему через него, должно принадлежать указанному диапазону. Допустимое количество ультрафиолетового излучения регулируется спектральным коэффициентом пропускания в ультрафиолетовой области спектра для областей А-λ и В-λ. Данный показатель регулируется в зависимости от светового коэффициента пропускания (см. табл. 2).

Таблица 2

Маркировка. Согласно ГОСТ Р 51831-2001, солнцезащитные очки должны иметь маркировку, которая должна быть нанесена на оправу, упаковку или этикетку. Маркировка должна содержать следующие сведения:

- наименование предприятия-изготовителя (или товарный знак);

- категорию фильтра солнцезащитных очков согласно таблице 1;

- тип фильтра солнцезащитных очков.

Степень защиты от УФ-излучения может быть указана как для UVB-, так и UVA-лучей, например следующим образом: «Blocks at least 90% UVB and 70% UVA», или же указана принадлежность к какой-либо группе (0-5). Часто можно встретить маркировку «UV-400», это означает, что очки защищают от УФ-излучений с длиною волн до 400 нм.