Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy

Transkrypt

1 PRACE DZIAŁALNOŚCI STATUTOWEJ GIG 2002 Fizyczne zagrożenia środowiska oraz środki ochrony indywidualnej Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy A. Szade, W. Bochenek, H. Passia, Z. Motyka, T. Smoła Laboratorium Techniki Laserowej

2 CHARAKTERYSTYKA CZYNNKA Promieniowanie UV coraz powszechniej występuje w naszym otoczeniu: Jest naturalnym składnikiem promieniowania słonecznego lub jest wytwarzane przez sztuczne źródła, takie jak lampy rtęciowe, wodorowe, ksenonowe, halogenowe, palniki plazmowe i gazowe, łuki spawalnicze i promienniki. Promieniowanie to wykorzystywane jest w procesach technologicznych, medycynie, pracach badawczych lub stanowi produkt uboczny działalności zawodowej człowieka. Obszar promieniowania nadfioletowego dzieli się na pasma A, B i C (Komitet Fotobiologii Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej (CIE)). Pasma te obejmują następujące długości fal (odpowiednio): -od 315 nm do około nm [A], -od 280 nm do 315 nm [B] -od 100 nm do 280 nm [C], przy czym fale krótsze od nm są silnie pochłaniane w powietrzu i nie występują na stanowiskach pracy.

3 DZIAŁANIE NADFIOLETU NA ORGANIZM CZŁOWIEKA Promieniowanie nadfioletowe jest najbardziej czynnym biologicznie promieniowaniem optycznym. Wywołuje szereg efektów, zarówno korzystnych dla organizmu jak i szkodliwych, zależnie od długości fali, natężenia oraz rodzaju eksponowanej powierzchni i czasu ekspozycji. W ostatnim okresie nastąpił znaczny wzrost liczby sztucznych źródeł promieniowania optycznego UV o wysokiej intensywności, stwarzających poważne zagrożenie zdrowia. Liczba osób narażonych na jego działanie jest duża i stale wzrasta. Konieczna jest skuteczna kontrola narażenia na ten rodzaj energii, zwłaszcza gdy emitowana jest w formie krótkotrwałych impulsów.

4 Korzystne działanie UV promieniowanie nadfioletowe: działa przeciwkrzywicznie (wspomaga w organizmie przemiany chemiczne, w wyniku których tworzy się witamina D3, regulująca gospodarkę wapniowo-fosforową i proces odkładania się wapnia w kościach); przyczynia się do wzrostu odporności organizmu, przyczynia się do obniżenia ilości cholesterolu (wspomaga przemianę materii i przyczynia się od szybszego spalania tłuszczów), przyczynia się do szybszego gojenia się ran, ustępowania infekcji, łagodzi objawy niektórych chorób skóry (np. łuszczycy);

5 Najważniejsze rodzaje biologicznych skutków oddziaływania nadfioletu na skórę i oczy: - rumień, dawki UV o długości fali od 270 do 310 nm (intensywne zaczerwienienie, bolesne obrzęki, pęcherze skóry), - zapalenie rogówki oka (pik nm), - zapalenie spojówek (pik nm), - zaćma ( nm), - zapalenie siatkówki (1% promieniowania krótszego od 340 nm i ok.2% promieniowania z zakresu nm). Rys.1. Krzywa widmowa skuteczności biologicznej nadfioletu

6 Zapalenie rogówki -światłowstręt, wzmożone łzawienie, uczucie obcego ciała ( piasku ) w oku, spazm powiek, niekiedy upośledzenie widzenia. W przypadku dużych dawek UV może dojść do obrzęku nabłonka a nawet jego ubytku. Działanie pasma UV-C charakteryzuje krótki okres utajenia, krótszy nawet niż 30 minut, gdy dawki promieniowania są duże. Natomiast w przypadku pasma UV-B okres utajenia jest dłuższy, sięgający 24 godzin dla małych dawek. Nasilenie objawów występuje zwykle po 6-24 godzinach po ekspozycji natomiast ich ustąpienie występuje po około 14 godzinach po ekspozycji na pasmo UV-C oraz po około godzinach po ekspozycji na UV-B. Maksymalną skuteczność wywoływania zapalenia rogówki posiadają fale o długości 270 nm, a wartość progowa napromienienia dla tego objawu wynosi 40 J/m2.

7 Zapalenie spojówek - okres utajenia około 5-10 godzin zaczerwienienie, swędzenie, pieczenie, łzawienie, czasami występuje światłowstręt, w przypadku większej dawki dochodzi do bólu i zakłócenia prawidłowego widzenia; objawy ustępują po upływie od 10 godzin do kilku dni, zależnie od wielkości ekspozycji i intensywności powstałych zmian. Maksymalną skutecznością wywoływania zapalenia spojówek charakteryzują się fale o długości 260 nm, a wartość progowa napromienienia dla tego efektu wynosi 50 J/m2 [*] Zaćma fotochemiczna - promieniowanie nadfioletowe dłuższe od 300 nm docierające do soczewki, gdzie jest silnie pochłaniane. Może ono doprowadzić do powstania czyli zmętnienia soczewki. Rozwój zaćmy jest powolny, trwa wiele lat i dotychczas nie ustalono krzywej widmowej wywoływania tego efektu ani wartości progowej napromienienia. Przypuszcza się, że największą skuteczność wywoływania zaćmy posiadają fale o długości nm. * źródło: opracowanie "Syntetyczna charakterystyka narażenia na promieniowanie UV i podczerwone w środowisku pracy", dr inż. Agnieszka Wolska, mgr inż. Andrzej Pawlak, CIOP

8 Ekspozycja skóry na nadfiolet Zaczerwienienie nazywane rumieniem lub erytemą - spowodowane rozszerzeniem naczyń krwionośnych. Promieniowanie UV-C wywołuje rumień o jasnym odcieniu, po okresie utajenia (latencji) wynoszącym przeciętnie 2-3 godziny; ustępuje stosunkowo szybko, po około 2-3 dniach. Promieniowanie UV-B wytwarza rumień intensywniejszy, pojawiający się po 5-6 godzinach i trwający dłużej (około 4-5 dni). Duże dawki promieniowania tego pasma mogą doprowadzić do bolesnych obrzęków i pęcherzy skóry. Skuteczność wywoływania rumienia przez pasmo UV-A jest 1000 razy mniejsza niż pasma UV-B. Po ustąpieniu rumienia pojawia się pigmentacja, która spełnia rolę ochronną przed promieniowaniem nadfioletowym, polegającą na rozpraszaniu i absorpcji promieniowania. Długotrwałe narażenie na wysokie natężenia UV prowadzi do niekorzystnych zmian w naskórku: przyspiesza proces starzenia się skóry (fotostarzenie) oraz wywołuje zmiany przednowotworowe i nowotworowe. Objawami fotostarzenia skóry są: zgrubienia i przesuszenia skóry, rogowacenie naskórka, tworzenie przedwczesnych głębokich zmarszczek, utrata elastyczności skóry, rozszerzanie i pękanie naczynek krwionośnych, przebarwienia i żółty odcień skóry. Najgroźniejszym nowotworem skóry, którego występowanie związane jest z działaniem nadfioletu jest czerniak skóry.

9 Nowa norma PN-EN narzuca konieczność niezależnego pomiaru: - całkowitego natężenia napromienienia (Ec) oraz czasu ekspozycji w zakresie 315 nm 400 nm, a następnie wyznaczanie odpowiednio wartości napromienienia Ni i N [S(λ)=1] - skutecznego nateżenia napromienienia dla zakresu promieniowania 180 nm 400 nm z uwzględnieniem względnej skuteczności widmowej S(λ), - całkowitego czasu ekspozycji na promieniowanie.

10 Wartości najwyższego dopuszczalnego natężenia NDN napromienienia UV: - całkowitego natężenia napromienienia (Ec) w zakresie 315 nm 400 nm, a następnie wyznaczanie odpowiednio wartości napromienienia Ni i N [S(λ)=1]; NDN J/m 2 w ciągu zmiany roboczej - skutecznego natężenia napromienienia dla zakresu promieniowania 180 nm 400 nm z uwzględnieniem względnej skuteczności widmowej S(λ), - dla 8-godzinnego dnia pracy wynosi 30 J/m 2 oraz 18 J/m 2 w przypadku ekspozycji powtarzających się w kolejnych dniach NDN wg zaleceń Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej (CIE)

11 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Metodę pomiaru dostosowano do kryteriów stosowanych w krajach Unii Europejskiej i Projektu Polskiej Normy PN-EN-06589: Ochrona przed promieniowaniem optycznym Metody pomiaru promieniowania nadfioletowego na stanowiskach pracy. Bezpośredni pomiar maksymalnej wartości natężenia napromienienia (w watach na metr kwadratowy) twarzy, dłoni i innych narażonych części ciała pracownika na stanowisku pracy Opracowywano przyrząd pomiarowy wyposażony w celownik laserowy, optykę kolimacyjną i wysoki, regulowany stopień wzmocnienia.

12 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy PIER CIE OSADCZY SOCZEWKA 15 PRZEPUST 1 14 DETEKTOR 1 13 DETEKTOR 1 12 LASER 670nm 1 11 FILTR UV FILTR UV FILTR 1 PA6 02-BR OBEJMA 1 PA6 02-BR NAKR TKA -2 1 PA6 02-BR GNIAZDO OBSADY DETEKTORÓW 1 02.BR BR PA6 NAKR TKA PA6 OPRAWKA PA6 02.BR OPRAWA FILTRA 1 PA6 02.BR POKRYWA ZAMYKAJ CA 1 PA6 02.BR OS ONA 1 PA6 02.BR LP. NAZWA CZ CI: ILO : MATERIA : NR, RYSUNKU: UWAGI: NAZWISKO, IMI PODPIS DATA PROJEKTOWA : KONSTRUOWA : KRE LI : SPRAWDZI : ZATWIERDZI : PODZIA KA: NAZWA ZESPO U,CZ SCI 1 1 MIERNIK PROMIENIOWANIA UV GÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWAKATOWICE NUMER RYSUNKU 02.BR

13 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy fotodetektor UV2500 (GaN nm) fotodioda krzemowa OPT 301 ze zintegrowanym wzmacniaczem Schemat dwukanałowego miernika UV

14 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Wydruk z raportu pomiarowego

15 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Charakterystyka widmowa przyrządu UV-GIG z filtrem ARC-270 (FWHM-45) w zakresie nm 1,2 1 znormalizowana czułość widmowa 0,8 0,6 0,4 względna skuteczność widmowa charakterystyka widmowa detektora UV-2500 charakterystyka widmowa filtra transmisyjnego ARC-270 charakterystyka wypadkowa przyrządu 2 okr. śr. ruch. (charakterystyka wypadkowa przyrządu) 2 okr. śr. ruch. (względna skuteczność widmowa) 0, długość fali [nm]

16 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Charakterystyka widmowa przyrządu UV-GIG z filtrem HOYA U-360 w zakresie nm 1,2 1 znormalizowana czułość widmowa 0,8 0,6 0,4 względna skuteczność widmowa charakterystyka widmowa detektora OPT 301 charakterystyka widmowa filtra HOYA U-360 charakterystyka wypadkowa przyrządu 2 okr. śr. ruch. (charakterystyka wypadkowa przyrządu) 2 okr. śr. ruch. (względna skuteczność widmowa) 0, długość fali [nm]

17 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Dane techniczne miernika Charakterystyka widmowa przyrządu Maksymalne mierzalne natężenie napromienienia nielaserowym promieniowaniem UV: 60 W/m 2 Zakresy: 100 W/m 2, 10 W/m 2, 1 W/m 2, 0.1 W/m 2 Minimalna czułość: 0.16 A/W Minimalny czas ekspozycji: 0.25 ms Napięcia wyjściowe: 0 10 V Napięcie zasilania: 12 V Gabaryty głowicy pomiarowej: 100x120x170 mm Celownik laserowy: laser półprzewodnikowy klasy I (0,5 mw), długość fali 635 nm

18 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Kalibracyjna lampa rtęciowa Hg(Ar) f-my Oriel z filtrem fluoryzującym

19 Opracowanie wyposażenia pomiarowego i metodyki pomiarów emisji UV na stanowiskach pracy Opracowano przyrząd pomiarowy wyposażony w celownik laserowy, optykę kolimacyjną i wysoki, regulowany stopień wzmocnienia. Umożliwia on badanie natężenia i sumarycznych dawek napromieniowania UV na stanowiskach pracy zarówno ze źródeł rozciągłych jak i punktowych o emisji ciągłej bądź impulsowej nawet milisekundowej * Henryk Passia, Adam Szade, Wojciech Bochenek, Zbigniew Motyka, Measurement of the intensity and dose of UV Radiation generated by welding operations in the course of assembling car bogies, 2 nd International Conferece on Advanced Measurement Techniques and Sensory Systems for Automotive Applications, Ancona 2001