Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-ОСЕТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ» МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ
Кафедра общей гигиены и физической культуры
СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ И ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.
ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОГО УФ
В ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ ЛЕЧЕБНОГО, ПЕДИАТРИЧЕСКОГО, СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТОВ
ВЛАДИКАВКАЗ 2012
Составители:
Кусова А.Р. – зав. кафедрой общей гигиены и физической культуры профессор д.м.н.; Цилидас Е.Г.- доцент кафедры к.м.н.; ассистенты:
к.м.н. Битарова И.К., Худалова Ф.К., Наниева А.Р.
Рецензенты:
Боциев И.Ф. – доцент кафедры химии и физики к.ф-м.н.,
Туаева И.Ш.- доцент кафедры общественного здоровья и здравоохранения с гигиеной МПФ
Утверждено ЦКУМС ГБОУ ВПО СОГМА Минздравсоцразвития России
Цель занятия - ознакомить студентов с биологическим действием солнечной радиации и использованием искусственного ультрафиолетового излучения в профилактических целях.
Студент должен знать:
а) биологическое действие солнечной радиации;
б) источники лучистой энергии на производстве и в быту, их влияние на организм человека;
в) основные симптомы проявления ультрафиолетовой недостаточности, меры профилактики.
г) показания и противопоказания к профилактическому облучению искусственным УФ источником;
д) понятие «биодоза».
Студент должен ознакомиться:
а) с устройством и правилами работы приборов для измерения солнечной радиации;
б) с устройством и правилами работы приборов для измерения лучистой энергии от искусственных источников.
в) с расчетом установок для санации воздуха помещений искусственными источниками коротковолнового УФ излучения – бактерицидными лампами из увиолевого стекла;
г) с расчетом установок профилактического облучения людей искусственными источниками длинноволнового УФ излучения.
Студент должен уметь:
а) измерять интенсивность УФ радиации;
б) определять биодозу;
в) давать оценку эффекта обеззараживания воздуха с помощью бактерицидных ультрафиолетовых лучей.
Перечень учебной литературы к занятию
Обязательная:
1. Гигиена/ Под ред. Г.И. Румянцева. – М., 2000. – Гл. IV.
2.Пивоваров Ю.П., Королик В.В. Руководство к лабораторным
занятиям по гигиене и основам экологии человека. – М.,
2006. – Раздел 1.
3.Пивоваров Ю.П., Королик В.В, Зиневич Л.С. Гигиена и основы
экологии человека. – М., 2004. – Гл. I.
Дополнительная:
1. Госпитальная гигиена/ Под ред. Ю.В. Лизунова. – СПБ: Изд. «Фолиант», 2004. – Гл.II.
2.Нормативные документы: МУ «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей с применением искусственных источников ультрафиолетового излучения» Минздравпром №5046-89.
Содержание обучения
Солнечная радиация – интегральный поток электромагнитных колебаний и корпускулярных частиц, включающий в себя лучи Рентгена, гамма лучи, световые (видимые), инфракрасные (тепловые) и ультрафиолетовые лучи, а также радиоволны.
Составляющими солнечного излучения являются:
- прямое (исходит непосредственно от солнца);
- рассеянное (от небесного свода);
- отражение (от поверхности различных предметов).
Атмосфера пропускает до поверхности Земли только оптическую часть спектра, в которую входят невидимые ультрафиолетовые (290-400 нм), видимые световые (400-760 нм) и невидимые инфракрасные лучи (760-2800 нм). У поверхности Земли ультрафиолетовая часть составляет 1%, видимая – 40%, инфракрасная – 59%.
Солнечная радиация оказывает влияние на обмен веществ в организме, его тонус и работоспособность, является мощным оздоровительным и профилактическим природным фактором. Помимо теплового эффекта и влияния на функции органа зрения она оказывает многообразное биологическое действие на весь организм.
Солнечная радиация имеет 2 характеристики:
1. Количественная – определяется интенсивностью (напряжением) радиации в калориях в минуту на 1 см поверхности, расположенной перпендикулярно к источнику излучения. Эталоном является солнечная постоянная - измеряется на границе атмосферы, где воздействие факторов, способствующих поглоще нию, отражению и рассеиванию солнечных лучей, минимально. Этот показа тель равен 1,94 кал/см2/мин и показывает максимальное напряжение солнечной энергии.
2. Качественная - определяется длиной волны различных видов лучистой энергии.
Факторы, определяющие напряжение солнечной радиации:
1. Состояние погоды (облака, осадки и т.д.);
2. Степень загрязнения атмосферного воздуха;
3. Высота стояния столба (массы воздуха);
4. Широта местности (определяет угол падения солнечных лучей (чем ближе к экватору, тем меньше рассеянная солнечная радиация);
5. Время суток, года.
Наибольшее значение для гигиенической оценки внешней среды имеет оптический спектр - инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые лучи.
Ультрафиолетовые, световые и инфракрасные лучи продуцируются нагретыми телами. В зависимости от температуры тел в общем потоке лучистой энергии преобладают лучи, имеющие то большую, то меньшую длину волны. Чем выше температура, тем больше максимум сдвигается в сторону коротковолнового излучения.
Например солнце, имеющее температуру на поверхности около 6000°, продуцирует сложный комплекс лучистой энергии, начиная от длинноволновой, инфракрасной радиации и кончая коротковолновой, ультрафиолетовой. Тела, имеющие меньшую температуру (до 1600°), испускают только световые и инфракрасные или же только тепловые (до 650°) невидимые лучи (например, поверхность отопительных приборов).
Инфракрасное излучение (760-2800 нм)
Воздействует на молекулы и атомы различных веществ, вызывая тепловой эффект. Оказывает прямое влияние на климатические и погодные условия и опосредованное – не жизнедеятельность растений и животных, состояние и здоровье человека. Проникает сквозь атмосферу, толщу воды и почвы, сквозь оконное стекло, одежду.
Короткие волны (760-1400 нм) обладают большой энергией, большой проникающей способностью. Могут проникать в глубокие слои кожи, не вызывая ощущения тепла. Проникают сквозь ткани человека, в том числе и кости черепа, на глубину 4-5 см. При воздействии на рецепторы мозга возможно эритематозное воспаление. Под влиянием коротковолнового ИК излучения повышается температура тканей, что может привести к возникновению теплового удара. Изменения со стороны сердечно-сосудистой системы – тахикардия, повышение систолического и снижение диастолического давления. Инфракрасное излучение Солнца способствует развитию катаракты. Воздействие на хрусталик глаза возможно также в производственных условиях (профессиональная катаракта).
Длинные волны (1400-2800 нм) поглощаются поверхностными слоями кожи, вызывают ощущение жжения. Способствуют улучшению кровообращения, ослабляют условно-рефлекторную реакцию сосудов.
При локальном действии на ткани ИК излучение ускоряет биохимические реакции, ферментативные и иммунобиологические процессы, рост клеток и регенерацию тканей, усиливает биологическое действие ультрафиолетовых лучей.
Положительное общее действие проявляется в виде нормализации тонуса вегетативной нервной системы, болеутоляющего, противо воспа лительного действия. Эти свойства ИК излучения используют в физиотерапии с помощью искусственных источников. Для общего облучения применяют инфракрасные ванны; для местного – лампы Соллюкс и лампы Минина.
С целью профилактики возможного неблагоприятного воздействия ИК излучения на организм в условиях производства используют: экранирование, водяные души, средства индивидуальной защиты, профилактические осмотры, прием витаминов, минеральной воды.
Измерение напряжения (интенсивности) лучистой энергии солнца и других источников производится с помощью приборов актинометров. Они показывают напряжение радиации в малых калориях, получаемых в течение одной минуты на 1 см2 поверхности, расположенной перпендикулярно к источнику лучей. Актинометрические приборы подразделяются на абсолютные, дающие показания непосредственно в малых калориях, и относительные, показания которых необходимо переводить в тепловые единицы с помощью разработанных переводных коэффициентов.
Методы измерения солнечной радиации
Актинометрические приборы, предназначенные для определения рассеянной и суммарной солнечной радиации (а по их разности – прямой радиации) называются пиранометрами. Для измерения интенсивности солнечной радиации используются пиранометры Янишевского, Носкова, актинометр Калитина, актинометр термоэлектрический (АТ-50), универсальный гелиограф (ГУ).
Пиранометр Янишевского. Приемной частью прибора является термобатарея, состоящая из константановых и ланганитовых тонких полосок, часть которых окрашена в черный, другая часть – в белый цвет. Черные поглощают лучистую энергию и нагреваются в большей степени, чем белые. В цепи возникает термоток, который регистрируется гальванометром. Для защиты от ветра, осадков и повреждений батарея закрыта стеклом. Прибор имеет небольшой черный диск, затеняющий приемную часть от прямых солнечных лучей. В этом случае измеряется только рассеянная радиация. При отсутствии затенения прибор реагирует на солнечную (прямую) и рассеянную радиацию.
Измерение лучистой энергии искусственных источников инфракрасной радиации.
Искусственными источниками инфракрасной радиации являются все нагретые тела (предметы), от температуры которых зависит длина волны излучения. Мощность этого излучения выражается в калориях на см2 поверхности, расположенной перпендикулярно потоку лучей в одну минуту (кал/см2 мин). Мощность излучения не зависит от окружающей среды, а определяется лишь состоянием тела (закон Прево-Кирхгофа). По закону Стефана-Больцмана, мощность излучения определяется температу рой нагретого тела:
Е=К*Т4
где: Е - мощность излучения;
К - постоянная, равная 1,38*10-12кал/см2сек (7,98*10-11кал/см2мин);
Т - температура тела в градусах Кельвина.
Измерение потока лучистой энергии искусственных источников производится актинометром Ленинградского института гигиены труда и профессио нальных болезней (ЛИОТ-Н). Прибор имеет широкий диапазон измерений. Его устройство основано на принципе термоэлектрического эффекта.
В качестве термоприемни ка в актинометре использована термобатарея-пластинка, состоящая из ряда тер моэлементов, спаянных между собой. Эти спаи поочередно имеют белый и черный цвет. При действии на такую пластинку инфракрасного излучения соседние спаи приобретают разную температуру вследствие разности поглощения лучистого тепла черным квадратиком и отражения его белым. Разность температур обуслов ливает появление в батарее тока, который измеряется гальванометром в единицах тепловой радиации - калориях на см2 в мин. Предел измерения - от 0 до 20 кал/см2 мин.
Измерение инфракрасного излучения малой интенсивности
Для измерения инфракрасного излучения малой интенсивности, а также для измерения теплопотерь человека используется дифференциальный радиoметр А.Н.Сизякова. Воспринимающей частью радиометра является термостолбик, состоящий из медно-константановых термопар. Термостолбик соединен с гальванометром. Радиометр позволяет определить радиационный теплообмен между двумя телами (организмом человека и окружающими предметами). Интенсивность теплообмена выражается в кал на см2 в час. Для того, чтобы получить данные о тепловом радиационном обмене, необходимо среднее значение трех показаний гальванометра уменьшить на градуировочный коэффициент прибора.
Величина радиационной теплоотдачи «человек-окружающие предметы» для жилых и общественных зданий в пределах 1-1,5 кал/см2 час определяет состояние теплового комфорта человека.
Лучистая энергия солнца и в частности ее наиболее биологически активная область – ультрафиолетовая радиация, является постоянно действующим фактором внешней среды.
Ультрафиолетовая часть солнечного спектра обладает наибольшей биологической активностью, является фактором внешней среды, имеющим большое значение для профилактики заболеваний и укрепления здоровья человека.
Отсутствие или длительный недостаток воздействия ультрафиолетового излучения на организм отрицательно влияет на здоровье людей и может привести к развитию патологического состояния – ультрафиолетовой недостаточности или светового голодания. Дефицит ультрафиолетовых лучей испытывают люди, работающие в метро, шахтах, подземных рудниках, проживающие на Севере в период полярной ночи. При облачной погоде интенсивность ультрафиолетовой радиации у поверхности земли может снижаться до 80%, при загрязнении воздуха пылевыми аэрозолями на 11-50%. Однако интенсивность и спектральный состав УФ излучения солнца постоянно меняются. Эти показатели зависят от сезона, состояния атмосферы, количества водяных паров, аэрозолей, высоты стояния солнца над горизонтом, уровня запыления и годового загрязнения воздуха.
Для профилактики ультрафиолетового голодания рекомендуется облучение искусственными источниками ультрафиолетового излучения в фотариях, а также обогащение светового потока источников искусственного освещения зрительной составляющей.
Искусственные ультрафиолетовые лучи образуются при электросварке, электроплавлении стали, в производстве радиоламп, при работе ртутно-кварцевых и бактерицидных ламп.
Чрезмерное использование ультрафиолетовых лучей как естественного, так и искусственного происхождения, негативно отражается на состоянии организма: поражаются глаза (фото- или электрофтальмия), кожа (эритема, фотосенсибилизация, рак кожи).
Ультрафиолетовые лучи, попадая на кожу, вызывают сдвиги в коллоидном состоянии белков, а также рефлекторно влияют на весь организм. Общебиологическое действие заключается в образовании путем фотохимических реакций биологически активных веществ (гистамин, ацетилхолин, витамин D и др.), стимулирующих обмен веществ, иммунную систему, укреплении организма.
Биологический эффект ультрафиолетовых лучей зависит от длины волны.
Зона А (320-400 нм) или длинноволновое излучение – обладает эритемно-загарным или пигментобразующим действием. В результате фотохимических реакций возникает резко очерченная эритема, переходящая в загар. Лучи этой зоны обладают флуоресцентным действием, что используется для диагностики в медицине.
Зона В (280-320 нм) или средневолновое излучение - оказывает специфическое антирахитическое (D-витаминообразующее) действие за счет образования в результате фотохимических реакций витамина D. При недостатке УФ радиации у детей возникает рахит, у взрослых - нарушение фосфорно-кальциевого обмена. Оказывает также слабое бактерицидное действие.
Зона С (200-280 нм) или коротковолновое излучение оказывает бактерицидное действие, убивает патогенные микробы, находящиеся в воздухе, воде, на поверхности почвы, способствуя самоочищению природной среды.
Коротковолновая ультрафиолетовая радиация повреждает биологическую ткань. Биологические объекты не подвергаются губительному действию коротковолновой ультрафиолетовой радиации, т.к. таких лучей до поверхности земли доходит мало в силу их рассеяния в верхних слоях атмосферы.
Абиогенное действие УФ радиации. При увеличении суммарной зрительной дозы происходит угнетение синтеза ДНК, торможение функции ЦНС, гипертрофия клеток надпочечников, нарушение обмена витаминов, лейкоцитоз, усиление онкогенеза. Это проявляется в виде ожогов, фотодерматоза, опухолей, фототоксикоза, фотоаллергии, кератоконъюнктивита, фотокератита, катаракты и др.
В настоящее время в связи с изменением озонового слоя атмосферы возрастает опасность ультрафиолетового онкогенеза.
Измерение интенсивности ультрафиолетовой радиации производится в энергетических единицах или в биологических редуцированных единицах – биодозах. БИОДОЗА – величина эритемного потока, вызывающая эритему через 6-10 часов после облучения. Энергетическая единица выражается в миллиграмм-калориях на 1 см2 в минуту. Биологически редуцированные единицы (биодозы) выражаются в «Эр» (обусловлена эритемным действием на кожу) и «бакт» (бактерицидным действием).
«Эр» - эритемный поток ультрафиолетовых лучей с длиной волны 296,7 нм мощностью 1 ватт на единицу площади. Производные величины мэр/м2, мкэр/см2.
Для получения эритемы необходимо от 330 до 1000 мкэр в минуту на см2 (мкэр/мин см2).
«Бакт» бактерицидный поток излучения с длиной волны 253,7 нм мощностью 1 ватт. Производные: 1мб/м2, 1 мкб/см2.
Существует два метода измерения интенсивности ультрафиолетового излучения: фотохимический и фотоэлектрический.
Фотохимический метод измерения ультрафиолетового излучения основан на способности УФ-лучей разлагать щавелевую кислоту в присутствии азотнокислого уранила UO2(NO3)2 до углекислоты и воды. Количество разложившейся щавелевой кислоты пропорционально интенсивности УФ-радиации и продолжительности облучения. Величину УФ-радиации выражают в миллиграммах разложившейся щавелевой кислоты за единицу времени (час, сутки) и на единицу площади в 1 см2.
Для определения УФ-радиации проводится облучение раствора щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом лампами ЭУВ-15. Для измерения УФ-радиации Солнца применяют кварцевые пробирки стандартного размера высотой 150 мм, шириной 25 мм (наружный диаметр). Пробирки покрыты светонепроницаемым слоем серебра. На поверхности пробирки путем расчистки вырезается кольцевое окошко, площадью S, (обозначена на стенке пробирки). В кварцевую пробирку наливают раствор щавелевой кислоты, смешанной предварительно с раствором азотнокислого уранила. Пробирку закрывают резиновой пробкой и устанавливают на месте исследования перед заходом солнца на 24 часа, после чего исследуют содержимое (суммарное количество УФ радиации за сутки). Количество щавелевой кислоты до и после экспозиции определяют титрованием 0,1 н. р-ром КМnO4 в присутствии H2SO4 при нагревании до 90-95°. По разности при титровании рассчитывается количество УФ-радиации в мг щавелевой кислоты на 1 см2 проницаемой кварцевой поверхности за 1 час или за сутки.
Для измерения УФ радиации искусственных источников также используют чашки Петри. В них наливают те же реактивы и в открытом виде ставят для облучения на 20-90 мин на расстоянии 20-100 см от источника. Титрование проводится аналогично.
Для искусственных источников УФ-радиации эритемный эквивалент является постоянной величиной в связи с постоянством спект рального состава излучения. Для эритемных УФ-ламп ЭУВ-15 он равен 0,0275 мг/см . Если облучать при одинаковых условиях кожу человека и раствор щаве левой кислоты, то при разложении каждых 0,0275 мг/см щавелевой кислоты человек получит 1 биодозу.
Пример. Если при облучении лампой ЭУВ-15 на расстоянии 1 м в течение 1 часа разложилось 0,055 мг/см щавелевой кислоты, то количество биодоз равно:
0,055 мг/см
------------------ = 2 биодозы.
0,0275 мг/см
Для солнечной УФ-радиации эритемный эквивалент является переменной величиной, 9 его можно устанавливать лишь для конкретных условий прозрачно сти атмосферы и высоты солнца над горизонтом. Если облучать в ясную солнеч ную погоду кожу и раствор щавелевой кислоты, то при разложении каждых 3,7 -4,1 мг/см щавелевой кислоты человек примерно получит 1 биодозу при высоте солнца 35 - 40 и 2 биодозы при 60-65 . Поскольку профилактическая доза равна 0,1 - 0,3 биодозы, то индивидуальная чувствительность не имеет существенного значения.
Пример. В утреннее время при облучении солнцем разложилось 3,3 мг/см щаве левой кислоты, а в полдень - 4,6 мг/см в течение 1 часа. Сколько биодоз при этих условиях получит человек?
3,3 мг/см2
4,1 мг/см2
4,6 мг/см2
В полдень: --------------------- = 2,48 биодозы
3,7 мг/см2
Фотоэлектрический метол измерения ультрафиолетового излучения основан на преобразовании энергии излучения в электрический ток.
Приборы, предназначенные для определения интенсивности УФ-излучения на зываются ультрафиолетметрами (УФМ-5) или уфиметрами (УФИ-65).
УЛЬТРАФИОЛЕТМЕТР (УФМ-51) предназначен для определения интенсивности излучения в микроваттах на см2 и для определения дозы облучения в микро ваттах на см2 в секунду. По дозе излучения можно судить о се эритемном и бактерицидном действии, который регистрируется через конденсатор специальным счетчиком. Сурьмяно цезиевый фотоэлемент служит для определения интенсивности длинноволновое "эритемного" излучения. Магниевый фотоэлемент - для измерения излучения коротковолнового спектра (бактерицидного). В зависимости от спектра УФ-излучения включается соответству ющий фотоэлемент.
УФИМЕТР (УФИ-65). Принцип устройства аналогичен ультрафиолетметру. Интенсивность излучения выражается в миллиэрах и миллибактах на 1 м а также в миллиэрах и миллибактах на 1 см в час по дозе излучения.
Наиболее экономичным и удобным способом обеззараживания объектов внешней среды является применение ламп БУВ (лампы бактерицидные из увиолевого стекла). Лампы БУВ являются источниками УФ-излучения области С. Они применяются только для обеззараживания объектов внешней среды: воздуха, воды, предметов (посуды, игрушек), пищевых продуктов, лекарственных препаратов.
Существует два метода санации воздуха помещений лампами БУВ: в присутствии людей в помещении и в их отсутствии. При этом производится оценка микробного обсеменения воздуха и эффекта его обеззараживания.
Для бактериологического анализа воздуха с учетом количества микробов в 1 м3 используют аппарат Кротова. Принцип определения основан на контакте воздуха с питательной средой чашки Петри. Прибор имеет цилиндр, внутри которого находится центробежный вентилятор. С помощью вентилятора воздух всасывается внутрь прибора через клиновидную щель, расположенную над чашкой Петри. Столик с чашкой медленно вращается для равномерного посева.
При определении общего бактериального обсеменения через прибор пропускается 50 литров воздуха в течение 2 минут. При работе в сильно загрязненном воздухе время экспозиции уменьшают, при слабом загрязнении увеличивают.
На практике применяют три типа искусственных источников ультрафиолетового излучения.
1. Эритемные люминисцентные лампы (ЛЭ, ЭУВ) – источники ультрафиолетового излучения области А и В. Максимум излучения лампы – область В (313 нм). Лампа применяется для профилактического и лечебного облучения детей. Изготавливается лампа ЭУВ из специального сорта стекла (увиолевого), хорошо пропускающего УФ излучение. Изнутри трубка лампы покрыта люминофором (фосфатом кальция, активированным талием) и заполнена дозированным количеством ртути с инертным газом при давлении в несколько миллиметров ртутного столба.
Лампы ЭУВ выпускают мощностью 15 Вт (ЭУВ-15) и 30 Вт (ЭУВ-30).
2. Прямые ртутно-кварцевые лампы (ПРК) или дуговые ртутно-кварцевые лампы (ДРТ) являются мощными источниками излучения в ультрафиолетовых областях А, В, С и видимой части спектра.
Максимум излучения лампы ПРК находится в областях В (25% всего излучения) и С (15% всего излучения). В связи с этим лампы ПРК применяют как для облучения людей профилактическими и лечебными дозами, так и обеззараживания объектов внешней среды (воздуха, воды и т.д.).
Лампы ПРК для облучения людей применяют с особой осторожностью, так как значительные количества УФ излучения области С могут приводить к поражению слизистой глаз (фотоофтальмии), изменению состава крови и т.п. Время облучения и расстояние до лампы строго дозируют, глаза облучаемых лиц и персонала защищают темными стеклянными очками. Лампа ПРК изготавливается из кварцевого стекла, заполняется дозированным количеством ртути и аргона. В настоящее время применяются лампы ПРК трех типов: ПРК-2 (375 Вт), ПРК-4 (220 Вт), ПРК-7 (1000 Вт).
Для ламп ПРК разработаны два типа облучателей маячного типа:
а) облучатель ртутно-кварцевый большой (для ламп ПРК-7). Его стойка имеет постоянную высоту.
б) облучатель ртутно-кварцевый малый (для ламп ПРК-2 и ПРК-4). Его стойка может быть разной высоты.
3. Бактерицидные лампы из увиолевого стекла (БУВ) являются источниками УФ излучения области С. Максимум излучения ламп БУВ составляет 254 нм. Они применяются только для обеззараживания объектов внешней среды: воздуха, воды, предметов (посуды, игрушек).
Излучение ламп БУВ дозируют тщательно, так как коротковолновое УФ излучение обладает значительным абиотическим действием. Глаза защищают стеклянными очками для профилактики фотоофтальмии. Лампы БУВ заполняются аргоном с дозированным количеством ртути при давлении 10 мм рт. ст.
Производят лампы мощностью 15 Вт (БУВ-15), 30 Вт (БУВ-30), 60 Вт (БУВ-60) и 30 Вт с повышенной плотностью тока (БУВ-30П). Для ламп БУВ разработана специальная экранирующая аппаратура, направляющая лучи так, чтобы включенная лампа не была видна стоящему человеку. Арматура сокращает бактерицидную облученность в зоне нахождения людей в помещении и предохраняет глаза от прямого облучения.
В настоящее время существует экранизирующая арматура двух видов: облучатели НБО или ПБО и комбинированные облучатели, предназначенные для осветительных люминисцентных ламп и ламп БУВ.
Использование искусственного длинноволнового УФ излучения для облучения людей.
Светооблучательные установки. Существуют два вида облучательных установок: длительного и кратковременного действия.
Первый метод облучения состоит в том, что обычное (или улучшенное) искусственное освещение внутри помещения насыщается ультрафиолетовыми лучами с помощью источников УФ излучения. Все находящиеся в помещении люди облучаются в течение всего времени пребывания в нем УФ потоком небольшой интенсивности (светооблучательные установки).
Эритемными светооблучательными установками называются осветительные установки, в которых помимо люминисцентных и обычных ламп накаливания вмонтированы ультрафиолетовые лампы ЭУВ.
Их используют: в детских учреждениях, лечебно-профилактических учреждениях, жилых домах (общежитиях) севернее 60° с.ш., спортивных залах, в производственных помещениях без естественного света. Длительность работы установки зависит от светового климата: для северных районов – с 1 октября по 1 апреля; для средних – с 1 декабря по 1 апреля. Люди находятся в помещениях в обычной одежде, открытыми остаются лицо, шея и руки. Облучатели устанавливают на потолке или стене, на уровне 2,5 м от пола. Длительность облучения зависит от времени использования данного помещения (в классах школ 4-6 часов, в детских садах 6-8 часов и т.д.) УФ облучение делают в биодозах.
Определение биодозы взрослого человека. Пороговой эритемной дозой, или биодозой, называется количество эритемного облучения, которое вызывает едва заметное покраснение (эритему) на коже незагорелого человека спустя 6-10 ч после облучения. Эта доза непостоянна: она зависит от пола, возраста, состояния здоровья и других индивидуальных особенностей человека. Биодоза устанавливается экспериментально у каждого индивидуума или выборочно у наиболее ослабленных лиц, которые будут подвергаться облучению. Ее определяют с помощью биодозиметра тем же источником искусственного УФ излучения, который будет использован для профилактического облучения (лампы ЭУВ или ПРК). Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности здоровым людям необходимо ежедневно получать 1/10 – ¼ биодозы.
Расчет необходимого количества светооблучательных установок с лампами ЭУВ. Количество эритемных люминесцентных ламп определяют по графику, в том случае, если профилактическая доза составляет 1/10 биодозы. В остальных случаях нужное количество ламп ЭУВ определяется по формулам.
Fуст=5,4хSxHп/t ,
где Fуст – общий эритемный поток всей установки, мэр;
5,4 – коэффициент запаса;
S – площадь помещений, м2;
Hп – доза профилактического УФ облучения, мэр мин/м2;
t – время работы установки, мин.
Т.к. биодоза равна 5000 мэр мин/м2, то ¼ биодозы составит 1250 мэр мин/м2, 1/10 – 500 мэр мин/м2 и т.д. Время облучения назначает врач с учетом длительности пребывания людей в помещении (не менее 4 и не более 8 часов).
Количество эритемных ламп рассчитывают по формуле:
n = Fуст/F1, где n – количество ламп;
F1 – эритемный поток одной лампы ЭУВ, мэр.
Эритемный поток лампы ЭУВ-15 – 340 мэр, лампы ЭУВ-30 – 530 мэр.
Для облучения здоровых школьников с целью профилактики УФ недостаточности нужно обеспечить при ежедневном облучении ½ борозды. Площадь класса – 48 м2, время облучения – 4 часа (240 мин). Сколько потребуется ламп ЭУВ-15?
Нп=5000/0,5=2500 мэр мин/м2
Fуст = 5,4х4,8х2500/240=2698 мэр
Т.к. 1 лампа ЭУВ-15 дает 340 мэр, то для создания 2698 мэр необходимо n ламп:
n = Fуст/F1=2698/340=7,9
Необходимо примерно 8 ламп ЭУВ-15.
Облучательные установки (фотарии).
Облучательные установки кратковременного действия (фотарии) устраивают для тех людей, которые не имеют постоянно рабочего места или работают под землей. В фотариях люди облучаются интенсивным потоком УФ излучения. Наиболее совершенными являются фотарии кабинного и проходного (лабиринтного) типов.
Фотарии кабинного типа состоят из 2 или 4 смежных кабин, стенками которых являются вертикально расположенные лампы ЭУВ-30. Размер кабин 0,9х0,7 м, высота 1,5 м. Нижний край кабины располагается на высоте 0,5 м от пола.
Количество кабин определяется по формуле:
nk = nл / mn,
где nл – количество людей, подлежащих облучению;
m – пропускная способность кабины, 20-22 чел/ч;
n – коэффициент, учитывающий время работы фотария (n=0,5).
Фотарий проходного типа обладает более высокой пропускной способностью (прямолинейный или лабиринтного типа), длиной до 30 м, шириной 1,2-1,5 м.
Лампы ЭУВ (ЛЭ-30) крепятся вертикально на расстоянии 250 мм друг от друга на высоте 0,5 м от пола. Пропускная способность такого фотария, m чел/ч, определяется по формуле:
M = 60L/dt,
где L – длина пути в фотарии, м;
d – расстояние между облучаемыми, от 1,0 до 0,8 м;
t – продолжительность облучения, мин
Облучение проводится по 2-3 мин ежедневно.
Для оборудования фотария маячного типа с ртутно-кварцевыми лампами используют лампу ПРК-7, располагающуюся в центре помещения. Облучаемые располагаются по кругу на расстоянии не менее 3 м от лампы, расстояние между ними 30-40 см. Фотарии маячного типа можно оборудовать лампами ПРК-2, ПРК-4. При этом расстояние от лампы до облучаемых – 1 м.
Облучение в фотариях проводится в осенне-зимний период: 16-20 сеансов, 2 месяца перерыв, после чего цикл облучений повторяют. Облучение проводят ежедневно или через день. Дозы постепенно повышают, обычно начиная с ½ биодозы. Разработана схема облучения людей в зависимости от контингента, цели облучения (закаливание, профилактика). Площадь фотария маячного типа, расстояние до источника, время ежедневного облучения рассчитывают конкретно в каждом случае, используя следующие данные:
Время получения одной биодозы от разных источников излучения, мин
|
Лампа |
Мощность, шт. |
Расстояние от лампы, м |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
ПРК-4 |
220 |
6,0 |
21,6 |
45,0 |
|
ПРК-2 |
375 |
3,5 |
13,6 |
26,8 |
|
ПРК-7 |
1000 |
0,5 |
1,8 |
3,7 |
Пример
Для профилактического облучения школьников необходимо оборудовать фотарий. Какова должна быть площадь помещения для фотария? На каком расстоянии следует располагать детей и лампу? Когда лучше облучать школьников?
Первоначальная ежедневная доза облучения должна составлять ½ биодозы. Расстояние между детьми и лампой ПРК-2 может быть равно 1 м, время облучения для получения ½ биодозы в этом случае будет равно 1,7 мин (3,5/2). Для расчета площади фотария учитывают расстояние между лампой и детьми, детьми и стеной помещения, которое должно быть равно 1 м. Общий размер помещения во взаимно перпендикулярных линиях равен 4 м, площадь – 16 м2. Вычислив длину окружности, определяют, сколько детей можно облучать одновременно.
Практическое применение искусственных источников корот ко волнового УФ излучения
Для обеззараживания объектов внешней среды наиболее экономичным и удобным является применение ламп БУВ. Их используют для дезинфекции или санации воздуха закрытых помещений с большим скоплением людей (в поликлиниках, детских садах, школах). Существует два метода санации воздуха помещений лампами БУВ: в присутствии людей и в их отсутствии. Наиболее эффективна санация воздуха в присутствии людей. При этом облучается верхняя зона помещений экранированная снизу лампами БУВ. Лампы размещают по всему помещению не ниже 2,5 м от пола в местах наиболее интенсивных конвекционных потоков воздуха (над дверью, отопительными приборами и др.).
Расчет необходимого количества установок для дезинфекции воздуха помещений. При расчете необходимо, чтобы на 1 м3 помещения приходилось 0,75-1,00 Вт мощности, потребляемой лампой из сети.
Пример
Для санации воздуха помещения размером 250 м3 необходимо оборудовать его установкой с лампами БУВ-15. Санация воздуха будет проводиться в присутствии людей. Сколько ламп БУВ-15 для этого необходимо? Где и как они должны размещаться?
Для санации воздуха указанного помещения необходимо создать установку общей мощностью 187-250 Вт. Для этого необходимо 12-16 ламп БУВ-15:
n = 187/15=12;
n = 250/15 = 16.
Время облучения воздуха в закрытых помещениях не должно превышать 8 часов в сутки. Лучше облучать 3-4 раза в день с перерывами для проветривания, т.к. образуются озон и окислы азота ощущаются как посторонний запах.
Санацию воздуха помещений в отсутствии людей применяют в бактериологических лабораториях, операционных, перевязочных и других помещениях после влажной уборки. Открытые лампы размещают равномерно по всему помещению или над рабочими столами, а также над дверью. Минимальное количество ламп: на 1 м3 – 1,5 Вт потребляемой из сети мощности; минимальное время облучения – 15-20 минут.
Санация воздуха помещений лампами ПРК в присутствии людей. Лампа устанавливается на высоте 1,7 м от пола с рефлектором, обращенным вверх к потолку. На 1 м3 помещения должно приходиться 2-3 Вт потребляемой мощности. Воздух облучают по 30 минут несколько раз в день с интервалами для проветривания.
Санация воздуха лампами ПРК в отсутствии людей: на 1 м3 помещения должно приходиться 5-10 Вт потребляемой из сети мощности. Время облучения должно быть максимально длительным.
Лабораторная работа №1
«Исследование и гигиеническая оценка интенсивности
УФ- радиации»
Цель работы: научить студентов методам исследования ультрафиолетового излучения и интенсивности облучения с помощью специальных приборов.
Методика выполнения:
А. Определение ультрафиолетовой радиации фотохимическим методом.
1. Студенты получают в кварцевых пробирках облученный накануне раствор щавелевой кислоты (25 мл 0,1 н) с азотно-кислым уранилом (5,02 г на 1 л). Время экспозиции от восхода до захода солнца – 8 ч. 30 мин.
2. Определение количества щавелевой кислоты, оставшейся после экспозиции. Содержимое облученной кварцевой пробирки переливают в колбу, стенки пробирки смывают дистиллированной водой, воду также сливают в колбу. Добавляют 5 мл р-ра Н2SO4, нагревают до 90-95° и титруют раствором КMnO4.
3. Определение количества щавелевой кислоты до экспозиции (таким же способом).
4. Определение поправочного коэффициента (К) к раствору марганцевокислого калия по щавелевой кислоте.
В колбу наливают 25 мл 0,1 н. р-ра щавелевой кислоты, 25 мл дистиллированной воды, 5 мл р-ра H2SO4 и нагревают до 90-95°, затем содержимое колбы титруют раствором КMnO4 до бледно-розовой окраски.
Пример расчет: на титрование 25 мл щавелевой кислоты израсходовано 26,5 мл КMnO4
К = 25,0:26,5 = 0,943.
5. Измерение проницаемой поверхности кварцевой пробирки:
S=2pRa, где
2pR – длина окружности, мм
а – высота кольцевого окошка, мм (измеренная с помощью линейки)
Т.к. наружный диаметр пробирок стандартный – 25 мм, то 2R = 25 мм; 2pR = 78,54 мм или 7,85 см.
6. Количественный расчет УФ радиации:
Интенсивность УФ радиации по результатам анализа рассчитывают по формуле:, где:
А – искомое количество УФ радиации в миллиграммах щавелевой кислоты в единицу времени на 1 см2;
n – разность в количестве миллиметров КMnO4, израсходованных на титрование щавелевой кислоты в 1 мл 0,001 н раствора;
К – поправочный коэффициент для раствора КMnO4;
S – проницаемая поверхность кварцевых пробирок в см2;
t – время экспозиции.
Б. Исследование УФ радиации фотоэлектрическим методом:
Студенты производят измерение УФ радиации при помощи прибора ультрафиолетметра в соответствии с требованиями, указанными в протоколе.
Все выполненные исследования оформляются в виде протокола, составляется заключение об интенсивности УФ радиации на исследуемом участке.
ПРОТОКОЛ
исследования и гигиенической оценки интенсивности УФ радиации
Дата _______________время_________________ исследования
Место исследования ________________________________________
Источник УФ излучения ____________________________________
Результаты исследования фотохимическим методом _____________
_____________________________________________________________
Исследование фотоэлектрическим методом _____________________
тип прибора __________________________________________________
число сосчитанных импульсов __________________________________
диапазон измерения ___________________________________________
доза излучения ________________________________________________
интенсивность облучения _______________________________________
ЗАКЛЮЧЕНИЕ _______________________________________________
Подпись
Лабораторная работа№2
«Определение биодозы длинноволнового УФ излучения
у здорового человека»
Цель работы: научиться определять биодозу взрослого человека для назначения профилактического УФ облучения.
Методика выполнения.
1. На сгибательной поверхности предплечья или на эпигастральной области укрепить биодозиметр Горбачева-Дальфельда. Облучаемая поверхность должна находиться на расстоянии 1 м от источника искусственного УФ излучения (лампа ЭУВ или ПРК).
2. Последовательно закрывая отверстия биодозиметра (через 1-2 минуты) определить минимальное время облучения, после которого через 6-10 часов появляется эритема.
Вопросы для проверки уровня знаний:
Какова структура солнечного спектра.
Биологическое действие инфракрасной радиации солнца.
Какова биологическая роль отдельных областей УФ излучения.
Назовите причины (естественные и искусственные) возникновения УФ недостаточности.
Основные симптомы проявления ультрафиолетовой недостаточности (голодания) у взрослых и детей и меры профилактики.
Лица каких профессий наиболее остро испытывают явление УФ недостаточности.
Дайте краткую характеристику искусственных источников УФ излучения.
Положительные сдвиги, наблюдающиеся в организме под влиянием искусственного УФ излучения.
Фотоэлектрический метод измерения УФ радиации, используемые приборы, их устройство и принцип работы.
10. Перечислите показания и противопоказания к облучению людей. 11. Каковы правила определения биодозы при организации облучения людей?
12. Что такое фотоофтальмия? Назовите ее симптомы.
13. Охарактеризуйте облучательные установки (длительного и кратковременного действия).
14. Как проводится оценка бактерицидного действия УФ радиации.
15. Как контролируют эффективность санации воздуха в ЛПУ?
16.Перечислите мероприятия по устранению изменений в воздухе при коротковолновом УФ излучении?
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ
1.В интегральном потоке солнечного спектра выделяют области:
а) ультрафиолетового излучения,
б) видимого света,
в) инфракрасного излучения,
г) космического излучения.
2. Биологическое значение видимой части солнечного спектра:
а) оказывает общестимулирующее действие на организм.
б) повышает обменные процессы.
в) обусловливает возможность осуществления зрительной функции глаза.
г) обладает эритемным действием.
3. Биологическое действие инфракрасной части солнечного спектра:
а) вызывает нагревание кожи.
б) повышает температуру тела.
в) расширяет кожные сосуды.
г) обладает бактерицидным действием.
4. Биологическое действие УФ-области солнечного спектра:
а) загарное.
б) витаминообразующее.
в) эритемное.
г) бактерицидное.
д) тепловое.
5. Факторы, влияющие на интенсивность естественного УФ-излучения:
а) прозрачность атмосферы.
б) солнечная активность.
в) высота стояния солнца над горизонтом.
г) высота местности над поверхностью моря.
д) количество зеленых насаждений.
6. Причины снижения количества естественного УФ-излучения на севере:
а) низкое стояние солнца над горизонтом.
б) постоянная облачность.
в) низкая температура воздуха.
г) малое число светлых дней в году.
7.Работники профессий, наиболее остро испытывающие явление УФ-недостаточности:
а) строительные рабочие.
б) рабочие шахт.
в) рабочие предприятий, построенных по «бесфонарному» типу.
г) рабочие метрополитена.
8. Показания к профилактическому облучению искусственным УФ-излучением:
а) наличие признаков гиповитаминоза Д.
б) работа в условиях изоляции от солнечного света.
в) проживание в северных широтах.
г) повышенное атмосферное давление.
9.Противопоказания к профилактическому облучению УФ искусственным излучением:
а) активная форма туберкулеза.
б) заболевания щитовидной железы.
в) резко выраженный атеросклероз.
г) хронические заболевания печени и почек в стадии обострения.
д) злокачественные новообразования.
10. Искусственные источники излучения, применяющиеся для профилактического УФ- облучения людей:
а) лампа БУВ.
б) лампа ПРК.
в) лампа ЭУВ.
11. Типы фотариев, используемые в настоящее время:
а) маячного типа.
б) кабинного типа.
в) лабиринтного типа.
12. Рекомендуемая расчетная величина дозировки коротковолнового УФ-излучения при санации воздуха лампами БУВ:
а) 0,75-1 вт на 1 м3 в присутствии людей.
б) 2-3 вт на 1 м3 в отсутствии людей.
в) 0,75-1 вт на 1 м2 площади помещения.
13. Профилактические меры для предотвращения вредного воздействия на людей коротковолнового УФ-излучения:
а) включение ламп в отсутствие людей.
б) экранирование ламп экранами из оконного стекла.
в) экранирование ламп экранами из оргстекла.
г) экранирование ламп непрозрачными экранами.
14. Профилактика фотоофтальмии при облучении людей в фотариях:
а) применение очков из темного стекла.
б) применение очков с металлической сеткой.
15. Изменения, возникающие в химическом составе воздуха помещения при длительном горении искусственных источников УФ-излучения:
а) образование окислов азота.
б) снижение количества кислорода.
в) образование озона.
г) образование окиси углерода.
ОТВЕТЫ
а,б,в
а,б,в
а,б,в
а,б,в,г
а,б,в,г
а,б,г
б,в,г
а,б,в
а,б,в,г,д
б,в
а,б,в
а,б
а,б,г
а
а,в
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ
Ситуационная задача №1
Для учащихся школы 1-2 классов необходимо организовать профилактическое УФ облучение с использованием ламп ЭУВ-30. Эритемный поток лампы ЭУВ – 540 мэр; площадь класса – 52 м2, высота – 3 м. Рассчитать необходимое количество ламп для получения детьми ¼ биодозы (для получения одной биодозы необходим световой поток 5000 мэр).
Вариант ответа:
Время работы установки соответствует времени пребывания детей в классе – 4 часа.
Fуст = 5,4хSxНп /t
Нп = 5000х1/4 = 1250 (мэр мин/м2)
Fуст = 5,4х52х1250/240 = 1460 (мэр)
n = Fуст/F1 = 1460/540 = 3 (лампы).
Лампы подвешивают на высоте 2,5 м от пола равномерно по всей площади класса.
Ситуационная задача №2
В профилактории работников метрополитена необходимо организовать фотарий с использованием лампы ПРК-2 для облучения 26 человек. Определить оптимальное расстояние облучаемых от лампы. Необходимую площадь фотария, схему облучения и количество лиц, облучаемых одновременно.
Вариант ответа
При использовании лампы ПРК-2 оптимальное расстояние облучаемых от лампы – 2 м, от стены – 1 м, минимальная площадь фотария в данных условиях – 36 м2. Длина окружности (L = 2pr) составит:
L = 2х3,14х2=13 м
Т.к. на 1 человека необходимо 0,8-1,0 м, то можно облучать 13 человек. Время получения одной биодозы (для ламп ПРК-2) - 13 мин. Профилактическое облучение начинают с 0,5 биодозы, поэтому необходимое время составит 6,5 минут. Через каждые 2 дня биодозу увеличивают на 0,25. Облучение проводится 8-10 дней.
Ситуационная задача №3
В школе для учащихся 1-2 классов необходимо организовать профилактическое УФ-облучение с использованием ламп ЭУВ-30. Эритемный поток лампы ЭУВ – 540 мэр. Площадь каждого класса 52 кв. метра. Высота 3 м. Рассчитайте необходимое количество эритемных ламп из расчёта, что дети должны получать ¼ биодозы (для получения 1 биодоз необходим световой поток равный 5000 мэр). Какая облучательная установка необходима в данной ситуации?
Вариант ответа
В данных условиях необходимо организовать «Светооблучательную установку» длительного действия. Время работы установки определяется временем обязательного пребывания детей в классе 4 часа (4 урока). По формуле , где F – общий эритемный поток, S – площадь помещения, H – доза облучения, t – время облучения в мин. Рассчитываем общий эритемный поток (биодоза = 5000 мэр; - 1250 мэр).
По формуле, где n – кол-во ламп, F – общий эритемный поток, F1 – эритемный поток одной лампы, получаем число необходимых ламп; лампы подвешиваются на высоте 2,5 м от пола равномерно по всей площади класса.
Ситуационная задача №4
В профилактории работников метрополитена необходимо организовать фотарий с использованием лампы ПРК-2. Облучению подлежат 26 человек. Указать оптимальное расстояние облучаемых от лампы, необходимую площадь фотария, схему облучения и количество лиц, облучаемых одновременно. Изложите правила организации фотария в данной ситуации.
Вариант ответа
При использовании лампы ПРК-2 оптимальное расстояние облучаемых от лампы 2 м и на расстоянии 1 м от стены. В данных условиях минимальная площадь фотария 36 м2. По формуле 2ПР определяем длину круга Z=2ПР=2×3,14×2=13 метров. Из расчёта 0,8-1м на одного человека мы можем облучать 13 человек. Облучению подлежат 26 человек. Время получения одной биодозы 13 мин. Профилактическое облучение начинается с 0,5 биодозы, т.е. 6,5 мин. Через каждые 2 дня – увеличение на 0,25 биодозы. Облучение 8-10 дней.