Характеристика УФ випромінювань
До випромінювань оптичного діапазону відносять електромагнітні поля інфрачервоного (ІЧ) та ультрафіолетового (УФ) діапазону, створювані різними джерелами, у тому числі і випромінювання оптичних квантових генераторів (ОКГ) – лазерні випромінювання (ЛВ).
Ультрафіолетові промені в електромагнітному спектрі розташовуються між тепловою і проникаючою радіацією і носять риси як тієї, так і іншої. Довжина хвилі 390-6 нм За способом генерації вони відносяться до теплової частини випромінювання, а по дії - на поглинаючі тіла - ближче підходять до проникаючій радіації, хоча викликають також і тепловий ефект
Особливістю УФВ є їх висока сорбційність - їх поглинає більшість тіл.
Спектр УФВ має велику довжину і викликає різні дії. Він розбитий на наступні області: УФА (390-315 нм, ГДР®10 Вт/м2), УФВ (315-280 нм, ГДР®10-2 Вт/м2), УФС (280-6 нм, ГДР®10-3 Вт/м2). Температурні випромінювачі починають створювати УФВ при температурі 19000 С.
УФВ виникає при роботі радіоламп, ртутних випрямлячів, експлуатації ОКГ, при обслуговуванні ртутно-кварцевих ламп, при зварювальних роботах.
Інтенсивність УФВ і його спектральний склад на робочому місці залежить від температури нагрівача, наявності газів (озону), пилу і відстані від робочого місця до джерела випромінювання. Пил, газ, дим поглинають УФВ і змінюють його спектральну характеристику. Повітря практично не прозоре для l < 185 нм через поглинання УФВ киснем. У зв'язку з тим, що УФВ розсіюються і поглинаються в запиленому середовищі й у газах, розрахувати рівні УФ випромінювання на визначеній відстані від джерела складно і їх тільки вимірюють.
УФ радіація викликає зміну складу виробничої атмосфери. Утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню, відбувається іонізація повітря. Хімічна й іонізуюча дія УФВ обумовлює утворення в атмосфері ядер конденсації, на яких розсіюється світло й освітленість робочих місць знижується, утворяться тумани.
Вплив УФ випромінювання на організм людини
Шкідлива дія УФВ на біологічні тканини пов'язана з поглинанням випромінювання нуклеїнової кислотою і зведеними білками кліток і протіканням у цих з'єднаннях світлохімічних реакцій. Відбувається часткова загибель клітин шкіри, прискорена їх поліферація, зміна форми і розміру. УФВ діють як подразник, що діє на нервові закінчення шкіри і викликає зміни в організмі, викликає дерматити, екземи, набряклість. Має місце також утворення ракових пухлин при довжині хвилі 280-303 нм. Разом з цим УФВ впливають на центральну нервову систему, в результаті виникають загальнотоксичні симптоми - головний біль, підвищення температури, стомленість, нервове порушення.
Ступінь ураження шкіри УФВ 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 УФВ користаються визначенням - мінімальної еритемної дози (МЕД) - найменшої енергетичної дози опромінення, яке приводить через 8 годин до почервоніння шкіряного покриву (еритеми), що зникає на наступну добу. Еритемна одиниця - рівномірне випромінювання з довжиною хвилі 296,7 нм і щільністю потоку 20 мВт/м2 (супроводжується різко вираженим почервонінням шкіри з больовим відчуттям). Максимальний еритемний ефект приходиться на випромінювання з довжиною хвилі 260 нм. При l<290 нм УФВ поглинається шкірою цілком. Більш глибоких тканин досягають тільки 10% енергії з довжиною хвилі 290-320 нм і до 50% при l=320-380 нм. Багаторазове, триваюче роками УФ опромінення прискорює старіння шкіри і збільшує ймовірність розвитку раку шкіри.
Велику небезпеку створюють УФВ для органів зору. УФВ поглинається в основному рогівкою і кон’юктивою. Найбільше ураження рогівки викликає l=288 нм. У кришталику, в основному, поглинаються УФВ l=320-390 нм. Мінімальна величина енергії, що викликає відповідну реакцію в кришталику, в 2-3 рази вище, ніж відповідна величина її для рогівки. Тобто опік рогової оболонки відбудеться раніше, ніж виникне ураження кришталика.
Разом з негативною дією УФВ має доброчинну дію на людину за рахунок протікання фотохімічних реакцій, має бактерицидну дію, тобто УФВ має терапевтичну і тонізуючу дію.
Іонізуючі випромінювання
Швидкий розвиток ядерної енергетики і широке впровадження джерел іонізуючих випромінювань у різних областях науки, техніки і народного господарства створили потенційну погрозу радіаційної небезпеки для людини і забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами. Слід мати на увазі, що в основному людина піддається іонізуючим опромінюванням природного походження (космічного та земного). На частку земного опромінювання припадає 5/6 природного опромінювання, в основному внаслідок дії радіоактивних нуклідів, що попадають в організм з їжею, водою та повітрям. Радіоактивні ізотопи міститися у гірничих породах (калій-40, уран-238, торій- 232 та ін.), які широко використовуються в будівництві та інших галузях господарства. Останні досліджування показали, що значна частка природного опромінювання припадає на газ радон, якій утворюється при розпаду урану та торію і виділяється з породи, при розпилу води та спалюваній газу. В закритих приміщеннях концентрація радону може досягати кількох тисяч Бк/м3 . Додаткове опромінювання людина долучає за рахунок викидів твердих часток, які вміщують радіоактивні сполуки при спалюванні вугілля і мазуту. Середи штучних джерел іонізуючого опромінювання важливим для сучасної людини є медичні дослідження та радіотерапія. Так, при рентгенографії зубів доза опромінювання у черепі може досягати 60 – 130 мкЗв. Середнє мирової рівень додаткової дози від медичних процедур дорівнюється 0,4мЗв на рік, що складає 20% від фонового опромінювання. Тому питання захисту від іонізуючих випромінювань (чи радіаційна безпека) перетворюються в одну з найважливіших проблем.
Радіоактивність - мимовільне перетворення (розпад) атомних ядер деяких хімічних елементів (урану, торію, радію, та ін.), що приводить до зміни їхнього атомного номера і масового числа. Такі елементи називаються радіоактивними,
Радіоактивні речовини розпадаються зі чітко визначеною швидкістю, вимірюваної періодом напіврозпаду, тобто тимчасовий, протягом якого розпадається половина всіх атомів. Радіоактивний розпад не може бути зупинений чи прискорений яким-небудь способом.
У результаті радіоактивних перетворень можуть виникати різні частки з різною енергією a,b, n, фотони (g,R).
Альфа-випромінювання- потік позитивно заряджених часток (ядер атомів гелію), що відтворюються при розпаду ядер або при ядерних реакціях. Вони мають велику іонізуючу дію, але малу проникаючу здатність.
Бета-випромінювання - потік негативно заряджених часток (електронів) або позитивних (позитронів), що відтворюються при розпаді ядер або нестабільних часток. Пробіг b- часток в повітрі складає приблизно 3,8м/МєВ. Іонізуюча здатність b- часток на два порядки нижче α – часток.
Гамма випромінювання являють собою короткохвильове електромагнітне випромінювання (фотонне випромінювання). Воно відтворюються при змінах енергетичного стану атомних ядер, а також при ядерних утвореннях.
Рентгенівське випромінювання також є електромагнітне (фотонне) випромінювання, яке відбувається при змінах енергетичного стану електронів атома, або при зменшенні кінетичної енергії заряджених часток (гальмове випромінювання). Гамма та рентгенівські випромінювання мають невелику іонізуючу дію, але дуже велику проникаючу здатність.
Механізм взаємодії випромінювання з речовиною залежить від властивостей середовища, виду та енергії випромінювання.
Іонізуюче випромінювання, впливаючи на живий організм, викликає в ньому ланцюжок оборотних і необоротних змін, що призведуть до тих чи інших біологічних наслідків, що залежать від впливу й умов опромінення. Первинним етапом -спусковим механізмом, що ініціює різноманітні процеси, що відбуваються в біологічному об'єкті, є іонізація і порушення молекулярних зв’язків. У результаті впливу іонізуючого випромінювання порушуються нормальний плин біохімічних процесів і обмін речовин в організм, блокуються процеси регенерації та ділення кліток. Відомо, що 2/3 загального складу тканини людини складають вода і вуглець: вода під впливом випромінювання розщеплюється на водень Н і гідроксильну групу ОН, що або безпосередньо, або через ланцюг вторинних перетворень утворять продукти з високою хімічною активністю: гідратний оксид Н02 і перекис водню Н2О2 Ці з'єднання взаємодіють з молекулами органічної речовини тканини, окисляючи і руйнуючи її.
У залежності від величини поглиненої дози випромінювання й індивідуальних особливостей організму викликані зміни можуть бути оборотними чи необоротними. При невеликих дозах поразки тканина відновлює свою функціональну діяльність. Великі дози при тривалому впливі можуть викликати необоротне ураження окремих чи органів всього організму.
Будь-який вид іонізуючих випромінювань викликає біологічні зміни в організмі як при зовнішньому (джерело знаходиться поза організмом), так і при внутрішнім опроміненні (радіоактивні речовини попадають всередину організму, наприклад пероральним чи інгаляційним шляхом).