Bezpieczeństwo pracy i bezpieczeństwo fotobiologiczne promieniowania optycznego

Sztuczne promieniowanie optyczne – niespójne promieniowanie UV, widzialne i podczerwone emitowane przez lampy, diody LED, łuki elektryczne i urządzenia promieniujące – może powodować fotochemiczne lub termiczne uszkodzenia skóry i oczu, gdy natężenie napromienienia, długość fali i czas ekspozycji przekraczają określone wartości graniczne. Bezpieczeństwo fotobiologiczne to systematyczna ocena tego zagrożenia: klasyfikacja źródła do grup ryzyka zgodnie z IEC 62471, porównanie widmowo ważonego natężenia napromienienia z wartościami granicznymi ekspozycji oraz wyznaczenie dopuszczalnych czasów ekspozycji lub technicznych środków ochronnych. Kluczowymi wielkościami są aktyniczne, ważone widmowo natężenie napromienienia UV, ważona widmowo luminancja światła niebieskiego oraz natężenie napromienienia podczerwonego; głównym wyzwaniem jest fakt, że parametry elektryczne lampy – takie jak jej pobór mocy – nie mówią nic wiarygodnego o rzeczywistym zagrożeniu optycznym w miejscu pracy.

Trwające zastępowanie szerokopasmowych lamp rtęciowych systemami LED w utwardzaniu, oświetleniu i dezynfekcji powoduje przesunięcie typowych widmowych profili w miejscu pracy od emisji ciągłej w kierunku emisji wąskopasmowej, wielopikowej; konsekwencją jest to, że ogólne oceny oparte na „typowych" widmach UV coraz częściej muszą być zastępowane pomiarem widmowym specyficznym dla danego źródła. Debata na temat dezynfekcji far-UVC (od 200 do 230 nm) w zajmowanych pomieszczeniach wewnętrznych doprowadziła w 2022 roku do zwiększenia limitów ACGIH dla tego zakresu długości fali (dyrektywa UE i ICNIRP bez zmian) oraz, wraz z normą IEC 62471-6:2022, do powstania dedykowanej normy produktowej dla germicydowych lamp UV; konsekwencją dla bezpieczeństwa pracy jest rosnąca potrzeba techniki pomiarowej z rozdzielczością widmową właśnie w tym historycznie słabo zbadanym paśmie. Ze strony regulacyjnej europejska norma bezpieczeństwa EN 12198 wymaga, aby maszyny z emisją promieniowania związaną z ich funkcją posiadały dokumentowaną ocenę i redukcję ryzyk związanych z promieniowaniem jako część zgodności CE; konsekwencją jest to, że oceny ryzyka fotobiologicznego są coraz częściej integrowane w dokumentacji technicznej producentów maszyn, a nie tylko w ocenie ryzyka użytkownika. Wreszcie, postępująca automatyzacja linii produkcyjnych oznacza, że jednorazowe pomiary punktowe są coraz częściej uzupełniane przez zintegrowane, stale zainstalowane czujniki, które wykrywają odchylenia podczas trwającej pracy.

Wielkości rynku, wskaźniki wzrostu oraz źródła dla tego obszaru zastosowań są podsumowane na stronie Rozwój rynku technologii UV.

Promieniowanie optyczne uszkadza tkanki na dwa zasadniczo różne sposoby. Uszkodzenie fotochemiczne występuje, gdy fotony o wystarczającej energii są bezpośrednio pochłaniane przez cząsteczki i rozrywają wiązania chemiczne lub generują reaktywne produkty pośrednie: w ten sposób promieniowanie UV uszkadza DNA i białka skóry (rumień, fotokeratitis), a w zakresie widmowym niebieskim uszkadza siatkówkę za pośrednictwem fotosensybilizatorów w nabłonku barwnikowym siatkówki (w tym lipofuscyny/A2E), generując reaktywne formy tlenu. Uszkodzenie termiczne natomiast powstaje wskutek dostarczenia energii szybciej, niż tkanka jest w stanie ją rozproszyć w postaci ciepła, co powoduje denaturację białek po przekroczeniu określonych progów temperatury; dominuje ono przy wysokim natężeniu napromienienia w zakresie widzialnym i podczerwonym oraz przy bardzo krótkich, wysokoenergetycznych impulsach. To, który mechanizm przeważa, zależy od długości fali, natężenia napromienienia, czasu trwania impulsu oraz głębokości penetracji promieniowania w danej tkance – uproszczona zasada „więcej mocy oznacza większe zagrożenie" jest zatem niewystarczająca.

Do oceny zagrożenia i klasyfikacji zgodnie z IEC 62471 dostępne są różne zasady pomiaru, z których każda odpowiada innemu zagadnieniu – wstępnej ocenie, formalnej klasyfikacji lub ciągłemu monitorowaniu.

Kilka wielkości fizycznych ma znaczenie jednocześnie dla oceny fotobiologicznej, ponieważ wspólnie determinują sposób, w jaki energia promieniowania przekłada się na efekt biologiczny. Rozkład widmowy źródła decyduje o tym, względem jakiej funkcji ważenia (UV aktyniczne, światło niebieskie, IR) należy oceniać zmierzone natężenie napromienienia – przesunięcie o zaledwie kilka nanometrów może zmienić efektywne zagrożenie o kilka rzędów wielkości, ponieważ funkcje ważenia takie jak S(λ) lub B(λ) są silnie zależne od długości fali. Natężenie napromienienia lub luminancja na oku lub na skórze, wraz z czasem ekspozycji, determinuje otrzymaną dawkę; w przypadku światła niebieskiego istotna jest również widoczna średnica źródła (kąt widzenia z pozycji osoby eksponowanej), ponieważ decyduje ona, czy zastosowanie ma wzór graniczny dla źródeł rozciągłych, czy punktowych. Odległość od źródła działa poprzez prawo odwrotnych kwadratów, jednak tylko dla źródeł punktowych, natomiast nie ma zastosowania dla źródeł rozciągłych lub skolimowanych (reflektory, kolimatory). Wreszcie czas pracy lub starzenie źródła wpływa na rzeczywistą emisję, ponieważ lampy UV i diody LED mogą zmieniać moc wyjściową i skład widmowy w trakcie swojej trwałości.

Powtarzające się błędne założenia w praktycznych ocenach zagrożeń mogą prowadzić zarówno do fałszywie uspokajających, jak i fałszywie alarmujących wniosków.

Moc elektryczna lampy nie jest miarą zagrożenia optycznego: dwie lampy o takim samym poborze mocy elektrycznej mogą mieć zupełnie różną sprawność, widmo i charakterystykę wiązki, dlatego ważonego natężenia napromienienia rzeczywiście docierającego do stanowiska pracy nie da się wyznaczyć na podstawie tabliczki znamionowej – należy je zmierzyć. Podobnie samo uwzględnienie czasu nie wystarcza: system limitów światła niebieskiego wyraźnie rozróżnia ekspozycje krótkotrwałe (oparte na dawce, do 100 s dla E_B lub 10 000 s dla L_B) oraz ekspozycję ciągłą (opartą na natężeniu napromienienia lub luminancji energetycznej, powyżej tych czasów), ponieważ dominujący mechanizm uszkodzeń zmienia się wraz ze skalą czasową; zakładanie jednego „bezpiecznego" natężenia napromienienia dla wszystkich czasów trwania nie ma podstaw fizycznych. Miejsce pomiaru istotnie zmienia wynik: pomiary w polu bliskim, wykonane bezpośrednio przy otworze lampy, różnią się od pomiarów w rzeczywistym miejscu przebywania personelu, a w przypadku źródeł rozciągłych luminancja energetyczna dodatkowo zależy od kąta obserwacji. Materiał i geometria urządzenia zmieniają widmo: osłony, ścianki obudowy lub ekrany ochronne filtrują składowe UV w różnym stopniu, dlatego zagrożenia zmierzonego przy odsłoniętym źródle nie można automatycznie odnieść do rzeczywistej ekspozycji za osłoną. Wreszcie każda ocena jest ważna tylko przy założonych warunkach brzegowych (stan pracy, odległość, czas ekspozycji); stany konserwacji, awarii lub czyszczenia z otwartymi osłonami wymagają odrębnej oceny, którą rutynowe pomiary często pomijają.

Trzy powyższe czynniki są ze sobą ściśle związane. Pod względem widmowym funkcje wagowe S(λ) (aktyniczne zagrożenie UV), B(λ) (zagrożenie światłem niebieskim) oraz funkcja zagrożenia IR działają wyłącznie w swoim określonym zakresie długości fali i mają silnie nieliniowy przebieg; źródło szerokopasmowe z wtórnymi maksimami poza głównym zakresem widmowym może więc mimo niskiej mocy całkowitej wnosić istotny wkład w wąskim, silnie ważonym paśmie. Pod względem materiałowym zwykłe szkło okienne odfiltrowuje praktycznie całe promieniowanie UV-B i UV-C, przepuszczając jednak większość UV-A – ekranowanie wystarczające do ochrony przed rumieniem, które nie ma wpływu na zagrożenie światłem niebieskim. Pod względem geometrycznym norma rozróżnia źródła małe (punktowe) od źródeł wielkopowierzchniowych na podstawie kątowej rozciągłości α, ponieważ w przypadku źródeł wielkopowierzchniowych wielkość obrazu na siatkówce, a wraz z nią rozkład termiczny pochłoniętej energii, różni się od tego dla źródła punktowego o tej samej moc promienistej; to samo źródło światła może więc w rozumieniu normy być uznane za „wielkopowierzchniowe" w odległości 0,5 m i za „małe" w odległości 5 m.

Dla wielu efektów fotochemicznych obowiązuje w przybliżeniu prawo wzajemności Bunsena-Roscoego: efekt biologiczny zależy przede wszystkim od iloczynu natężenia napromienienia i czasu, tj. od dawki (napromienienia) H = E · t, niezależnie od tego, czy ta sama dawka jest stosowana krótko i intensywnie, czy przez długi czas przy niskim poziomie. Dla aktynicznie ważonego natężenia napromienienia UV upraszcza się to do:

E_eff = ∫ E(λ) · S(λ) dλ

gdzie E(λ) oznacza widmowe natężenie napromienienia, a S(λ) funkcję wagową aktyniczną zgodnie z ICNIRP/ACGIH. Dopuszczalny czas ekspozycji wynika z 8-godzinnej granicznej wartości ekspozycji (ELV) jako:

t_max = ELV / E_eff

przy czym ELV = 30 J/m² (3 mJ/cm²) dla promieniowania UV aktynicznego jako ustalona, powszechnie uznana wartość graniczna. Zależność ta nie obowiązuje jednak bez wyjątków: w przypadku zagrożenia niebieskim światłem wzór graniczny zmienia się przy czasie ekspozycji powyżej 100 s (E_B) lub 10 000 s (L_B) z wielkości opartej na dawce (napromienieniu) na wielkość opartą na natężeniu napromienienia – wskazuje to, że przy dłuższych ekspozycjach mechanizmy naprawcze siatkówki przełamują prostą addytywność dawki. W przypadku bardzo krótkich impulsów o wysokiej energii (np. lamp błyskowych) prawo wzajemności również zawodzi, ponieważ mechanizmy uszkodzeń termicznych zależą od mocy szczytowej, a nie od energii zintegrowanej w czasie.

Kolejnym, obecnie dyskutowanym przykładem granic ustalonych modeli jest promieniowanie far-UVC (od 207 do 222 nm), stosowane do dezynfekcji powierzchni i powietrza w pomieszczeniach użytkowanych przez ludzi. Klasyczna aktyniczna funkcja wagowa S(λ) została w dużej mierze ekstrapolowana z danych efektowych powyżej 250 nm, co sugerowało porównywalne zagrożenie przy krótszych długościach fali. Jednak nowsze badania progowe pokazują, że promieniowanie o długości fali około 222 nm jest niemal całkowicie pochłaniane w martwej warstwie zewnętrznej skóry (warstwie rogowej naskórka) oraz w najbardziej zewnętrznych warstwach komórkowych oka, zanim dotrze do żywych, dzielących się komórek – rzeczywista głębokość penetracji jest wyraźnie mniejsza niż w przypadku promieniowania UV-C o dłuższej fali (Sliney & Stuck, 2021). Na tej podstawie ACGIH w 2022 roku znacząco podniosło wartości graniczne dla długości fali poniżej około 250 nm w stosunku do wcześniejszego systemu wyprowadzonego z ogólnej krzywej S(λ), podając je osobno dla oka i skóry. W praktyce oznacza to, że ocena źródeł far-UVC oparta wyłącznie na szerokopasmowym modelu S(λ) może znacznie zawyżać rzeczywiste zagrożenie – jest to przypadek, w którym korekcie musiał podlegać nie pomiar, lecz leżący u jego podstaw model zagrożenia.

Założenia: w miejscu przerwy w linii suszenia UV (np. podczas zmiany wstęgi lub naprawy) w najbliższej dostępnej pozycji operatora zmierzono aktyniczne, ważone widmem UV natężenie napromienienia E_eff = 1,0 W/m² – wartość rzędu wielkości porównywalnego z opublikowanymi danymi dla otwartych źródeł łukowych (0,28–7,85 W/m² w odległości 1 m) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).

Wzór/model: t_max = ELV / E_eff, gdzie ELV = 30 J/m² (ośmiogodzinna wartość graniczna narażenia dla promieniowania UV aktynicznego).

Obliczenie: t_max = 30 J/m² ÷ 1,0 W/m² = 30 s.

Wynik: dopuszczalny łączny czas ekspozycji w tej pozycji wynosi 30 sekund na ośmiogodzinną zmianę roboczą.

Interpretacja techniczna: nawet krótka, ręczna interwencja bez wyłączenia urządzenia lub osłony – na przykład wprowadzenie wstęgi lub usunięcie usterki – może przekroczyć dopuszczalną dzienną wartość graniczną. To właśnie techniczne uzasadnienie tego, dlaczego takie urządzenia wymagają nie wyrywkowych kontroli, lecz blokad zabezpieczających i ciągłego monitorowania inline.

W przemysłowym utwardzaniu UV i klejeniu UV operatorzy mogą być narażeni na otwarte promieniowanie podczas ustawiania, zmiany taśm lub wykonywania czynności serwisowych; tutaj krytyczną wielkością jest natężenie napromienienia ważone aktynicznie w otworach dostępowych (zob. również Klejenie, zalewanie i hermetyzacja UV). W spawaniu łukowym powstają szerokopasmowe składowe UV, widzialne i IR, o czasem znacznym natężeniu napromienienia w bliskiej odległości; uszkodzenia skóry związane z UV u spawaczy są dyskutowane w literaturze medycyny pracy, choć dowody na zwiększone ryzyko nowotworu skóry są niejednoznaczne (Falcone i Zeidler-Erdely, 2018); ponadto fotochemiczne zapalenie rogówki i spojówki wywołane UV („błysk spawacza") jest dobrze znanym ostrym zagrożeniem. W technice oświetleniowej (oświetlenie biurowe, przemysłowe i architektoniczne) oprawy LED muszą być klasyfikowane pod względem zagrożenia światłem niebieskim według IEC 62471; badania pokazują, że ogólne oświetlenie LED, w normalnych warunkach użytkowania, nie jest bardziej niebezpieczne niż klasyczne źródła światła (Udovicic i Janßen, 2019). W dezynfekcji UV wody, powietrza i powierzchni, oprócz skuteczności działania na mikroorganizmy, znaczenie dla bezpieczeństwa ma dostępność podczas czynności serwisowych i usuwania usterek, zwłaszcza w przypadku nowszych systemów far-UVC przeznaczonych do pomieszczeń zajmowanych przez ludzi (zob. Bezpieczeństwo dezynfekcji UV). W technologii wyświetlaczy (moduły kamer, systemy oświetleniowe) klasyfikacja fotobiologiczna staje się coraz częściej częścią oceny zgodności CE (zgodnie z dyrektywą niskonapięciową lub dyrektywą maszynową, w zależności od produktu), gdziekolwiek promieniowanie jest emisją związaną z funkcją.

To, która wielkość pomiarowa jest odpowiednia, wynika z zastosowania. Do wstępnej klasyfikacji grupy ryzyka według IEC 62471 często wystarcza pojedynczy pomiar spektroradiometryczny w najbardziej niekorzystnej dostępnej pozycji; w przypadku znanych, spektralnie stabilnych źródeł do bieżącej kontroli może służyć wzorcowany radiometr szerokopasmowy z odpowiednią funkcją wagową. Tam, gdzie trzeba ocenić złożenie wielu źródeł, wąskopasmowych chipów LED lub spornych zakresów widmowych (np. far-UVC), wymagany jest pełny pomiar widmowy, ponieważ czujniki szerokopasmowe mogą wykazywać systematyczne odchylenie, gdy ich krzywa wagowa nie odpowiada dokładnie rzeczywistemu widmu źródła. Rozdzielczość przestrzenna staje się konieczna, gdy to sama wielkość źródła decyduje o tym, który wzór graniczny ma zastosowanie (źródło rozciągłe a punktowe); pomiar rozdzielony w czasie jest potrzebny w przypadku źródeł impulsowych lub przełączanych (lampy błyskowe, diody LED sterowane PWM), ponieważ pomiary RMS mogą zaniżać obciążenie szczytowe. Dla każdego pomiaru należy udokumentować niepewność pomiaru – obejmującą spójność pomiarową wzorcowania, szerokość widmową czujnika, błąd kosinusowy przy padaniu ukośnym oraz niedokładność pozycjonowania – ponieważ ma ona bezpośredni wpływ na margines bezpieczeństwa do wartości granicznej. Odpowiedni przyrząd (radiometr, spektroradiometr) jest narzędziem do spełnienia tych wymagań, a nie ich punktem wyjścia.

W zautomatyzowanych urządzeniach do utwardzania UV i dezynfekcji bezpieczeństwo fotobiologiczne jest coraz częściej zapewniane za pomocą trwale zainstalowanych czujników sprzężonych ze sterownikiem PLC, które w sposób ciągły rejestrują natężenie napromienienia w miejscach istotnych dla bezpieczeństwa. Znaczenie techniczne polega nie tyle na cyfrowej łączności, ile na tym, że starzenie się lamp, awaria pojedynczych chipów LED lub przemieszczenie osłony poza właściwą pozycję jest wykrywane niezwłocznie, zanim doprowadzi do rzeczywistego przekroczenia dawki – system czujników pełni tym samym funkcję, której nie może zapewnić wyłącznie okresowy, ręczny pomiar podczas przeglądów konserwacyjnych. Jeśli zmierzone natężenie napromienienia przekroczy zapisaną wartość progową, może to bezpośrednio wywołać blokadę, wyłączenie lub ostrzeżenie, zamiast pozostawiać wykrycie personelowi obsługującemu.

Norma określa nie tylko wartości graniczne, ale też warunki, w jakich są one mierzone. Ten aspekt jest regularnie przeoczany przy odczytywaniu tabel wartości granicznych – a decyduje on o wyniku.

Odległość pomiarowa. Lampy do oświetlenia ogólnego są mierzone w odległości, przy której lampa wytwarza 500 lx. Dla wszystkich innych lamp i systemów lampowych obowiązuje stała odległość 200 mm. Różnica jest znaczna: między 200 mm a jednym metrem występuje współczynnik 25 w natężeniu napromienienia dla źródła zbliżonego do punktowego. Ta sama lampa trafia do innej grupy ryzyka w zależności od odległości – dlatego każdy, kto przyjmuje klasyfikację, musi wiedzieć, względem czego została ona zmierzona.

Apertura. Natężenie napromienienia jest rejestrowane przez przesłonę apertury o średnicy 7 mm – odpowiadającą średnicy w pełni rozszerzonej źrenicy. Czujnik o dużej powierzchni wejściowej uśrednia na większej powierzchni i zwraca zbyt niską wartość dla źródła niehomogenicznego.

Pole widzenia. W przypadku zagrożeń dla siatkówki ocenia się nie natężenie napromienienia, lecz luminancję – a ta wiąże się z polem widzenia, które zależy od czasu ekspozycji: około 11 mrad dla długich ekspozycji, 1,7 mrad dla krótkich. Przy zbyt dużym polu widzenia małe jasne źródło jest uśredniane na zbyt dużej powierzchni, a zagrożenie wydaje się mniejsze, niż jest w rzeczywistości.

Ważenie widmowe. Żadna wartość graniczna w normie nie odnosi się do wartości surowej. Porównywana jest zawsze wielkość ważona widmowo: zmierzone widmo pomnożone przez S(λ) dla promieniowania UV aktynicznego, B(λ) dla zagrożenia niebieskim światłem lub R(λ) dla zagrożenia termicznego siatkówki, i zsumowane w całym zakresie. Dlatego pomiar widmowy jest normalnym przypadkiem, a radiometr szerokopasmowy wyjątkiem – dopuszczalnym dla znanych, widmowo stabilnych źródeł, których ważenie czujnik odwzorowuje.

Grupy ryzyka nie są zatem odrębną skalą, lecz stwierdzeniem czasu w innej formie: określają, po jakim czasie ekspozycji zostaje osiągnięta wartość graniczna. Źródło RG 2 przekracza granicę aktyniczną po 1000 sekundach – niecałych siedemnastu minutach. To nie jest abstrakcyjne ryzyko, lecz czas trwania interwencji serwisowej przy otwartej komorze.

Norma IEC 62471 sama nie ustala tych wartości. Pochodzą one z wytycznych ICNIRP, które są bardzo zbliżone do ACGIH TLV; norma przekłada je na procedurę badawczą z ustalonymi warunkami pomiaru oraz klasyfikację na grupy ryzyka. W UE stają się one wiążące na mocy dyrektywy 2006/25/WE, a w Niemczech na mocy rozporządzenia o sztucznym promieniowaniu optycznym (OStrV) wraz z jego zasadami technicznymi. W przypadku źródeł UV wartości ACGIH TLV i ICNIRP są praktycznie identyczne; różnice dotyczą pojedynczych zakresów i odniesień czasowych, a nie rzędu wielkości. Klasyfikacja według IEC 62471 nie stanowi jeszcze oceny ryzyka – norma ocenia źródło, natomiast rozporządzenie wymaga oceny stanowiska pracy.

Do pobrania: Wartości graniczne ekspozycji według IEC 62471 (XLSX) – wartości graniczne dla poszczególnych zagrożeń, wartości graniczne emisji dla czterech grup ryzyka oraz warunki pomiaru na jednym arkuszu.

Wybór przyrządu wynika bezpośrednio z warunków pomiaru:

• Spektroradiometry do klasyfikacji i dla każdego źródła, którego widmo nie jest znane. UVpad E mierzy od 240 do 480 nm za pomocą zewnętrznej głowicy czujnika i dostarcza widmo, na podstawie którego można obliczyć każde ważenie – tak samo łatwo S(λ), jak widmo czynnościowe erytemalne. W laboratorium SR900 obejmuje zakres od 200 do 1100 nm, docierając tym samym również do zakresu światła niebieskiego i zakresu siatkówkowego.
• Radiometry szerokopasmowe do bieżącej kontroli znanego źródła. RMD Pro przyjmuje wymienne głowice pomiarowe, w tym czujniki o ważonej czułości widmowej (ważonej erytemalnie lub aktynicznie) – mierząc bezpośrednio ocenianą wielkość, a nie surowe natężenie napromienienia.
• Czujniki montowane na stałe tam, gdzie zagrożenie powstaje nie przy odbiorze, lecz podczas eksploatacji – przy drzwiach, śluzach powietrznych i otwartych liniach utwardzania. Zakresy i sygnały wyjściowe są wymienione na stronach czujników UV.

Każdy pomiar wiąże się z niepewnością, ponieważ wpływa ona bezpośrednio na margines bezpieczeństwa względem wartości granicznej. Wynika ona ze spójności pomiarowej wzorcowania, niedopasowania widmowego czujnika, błędu cosinusowego przy skośnym padaniu oraz dokładności pozycjonowania. Opsytec wzorcuje we własnym laboratorium akredytowanym według ISO 17025, ze spójnością pomiarową do PTB.

Natężenie napromienienia efektywne erytemalnie – wielkość stojąca za oparzeniem słonecznym, z własnym widmem czynnościowym i własną jednostką dawki – jest opisane w rozdziale pomiar efektywnego erytemalnie promieniowania UV. Odpowiada on na to samo pytanie co niniejsza strona, jednak z perspektywy wielkości mierzonej, a nie normy.

David H. Sliney i Bruce E. Stuck w artykule „A Need to Revise Human Exposure Limits for Ultraviolet UV-C Radiation" (Photochemistry and Photobiology, 2021, Vol. 97, No. 3, s. 485–492, DOI: 10.1111/php.13402) przeanalizowali biologiczne podstawy obowiązujących limitów UV-C w świetle nowszych danych progowych dla oczu i skóry i stwierdzili, że dotychczasowe limity poniżej około 250 nm były znacznie zbyt konserwatywne – co stanowiło kluczową podstawę zrewidowanych w 2022 roku limitów ACGIH dla dalekiego UVC.

Stanowisko ICNIRP „Light-Emitting Diodes (LEDs): Implications for Safety" (Health Physics, 2020, Vol. 118, No. 5, s. 549–561, DOI: 10.1097/HP.0000000000001259) systematycznie ocenia zagrożenia dla zdrowia związane z diodami LED emitującymi UV, światło widzialne i podczerwień i stwierdza, że przy racjonalnie przewidywalnych warunkach użytkowania nie należy oczekiwać ostrego uszkodzenia siatkówki, natomiast migotanie i efekty stroboskopowe są wymieniane jako rzeczywiście udokumentowane skutki.

L. M. Falcone i P. C. Zeidler-Erdely w artykule „Skin cancer and welding" (Clinical and Experimental Dermatology, 2018, Vol. 44, No. 2, s. 130–134, DOI: 10.1111/ced.13783) dokonali przeglądu dowodów dotyczących ryzyka raka skóry związanego z promieniowaniem UV u spawaczy; dostępna literatura jest uznawana za ograniczoną i niespójną, choć w jednym badaniu kliniczno-kontrolnym odnotowano podwyższone ryzyko raka podstawnokomórkowego głowy i szyi u spawaczy narażonych przez długi czas.

A. Torriglia i in. w artykule „Retinal phototoxicity and the evaluation of the blue light hazard of a new solid-state lighting technology" (Scientific Reports, 2020, Vol. 10, Article 6733, DOI: 10.1038/s41598-020-63442-5) zbadali fototoksyczność siatkówki konwencjonalnych diod LED w porównaniu z diodami LED typu GaN-on-GaN w modelu zwierzęcym i wykazali, że ustalona funkcja ważenia niebieskiego światła może niedoszacowywać zagrożenia stwarzanego przez diody LED o krótszych długościach fali.

L. Udovicic i M. Janßen w artykule „Photobiological safety of common office light sources" (Proceedings of the 29th CIE Session, Washington D.C., 2019, s. 1256–1261, DOI: 10.25039/x46.2019.PO110) zbadali zagrożenie niebieskim światłem stwarzane przez lampy LED, żarowe, halogenowe i kompaktowe lampy fluorescencyjne, a także wyświetlacze laptopów i smartfonów zgodnie z normą IEC/EN 62471, i wykazali, że ogólne oświetlenie LED nie jest bardziej niebezpieczne fotobiologicznie niż konwencjonalne źródła światła.

Żadna z udokumentowanych publikacji klientów nie dotyczy bezpośrednio oceny zagrożenia zawodowego promieniowaniem optycznym. Jedna tematycznie pokrewna praca analizuje jednak ten sam punkt końcowy biologiczny – aktyniczne uszkodzenie skóry przez promieniowanie UV – z perspektywy ochrony dermatologicznej, przy zastosowaniu naświetlania w komorze napromieniowania BS-03:

Protective effects of sunscreen (50+) and octatrienoic acid 0.1% in actinic keratosis and UV damages
Pinto, Daniela, et al. "Protective effects of sunscreen (50+) and octatrienoic acid 0.1% in actinic keratosis and UV damages." Journal of Investigative Medicine 70.1 (2022): 92–98.

Dalsze prace z pokrewnych dziedzin fotobiologii znajdują się w dziale Publikacje klientów - według tematu.

Wyszukiwarka publikacji zawiera wszystkie znane nam publikacje dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy – z możliwością wyszukiwania według urządzenia, dziedziny i słowa kluczowego.

Ramy prawne w Niemczech i UE: niemieckie rozporządzenie o ochronie pracowników przed zagrożeniami wynikającymi ze sztucznego promieniowania optycznego (OStrV), wdrażające dyrektywę UE 2006/25/WE, seria norm IEC 62471 / EN 62471 (Bezpieczeństwo fotobiologiczne lamp i systemów lampowych) wraz z uzupełniającą normą wyrobu IEC 62471-6:2022 dla germicydowych źródeł UV, norma bezpieczeństwa maszyn EN 12198 dotycząca oceny i ograniczania zagrożeń związanych z promieniowaniem, a także wytyczne Międzynarodowej Komisji ds. Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym (ICNIRP) dotyczące promieniowania UV, widzialnego/IR oraz LED. Przegląd ram prawnych wraz z odpowiednimi wartościami granicznymi znajduje się pod adresem Wytyczne, normy i standardy w zakresie UV.

• OStrV (niemieckie rozporządzenie o ochronie pracowników przed zagrożeniami wynikającymi ze sztucznego promieniowania optycznego), ostatnia zmiana z dnia 18 października 2017 r. (gesetze-im-internet.de)
• Dyrektywa 2006/25/WE (eur-lex.europa.eu)
• IEC 62471-6:2022 (webstore.iec.ch)
• Wytyczne ICNIRP dotyczące UV, 2004 (icnirp.org)
• Oświadczenie ICNIRP dotyczące LED, 2020 (icnirp.org)
• Rozporządzenie w sprawie maszyn (UE) 2023/1230, załącznik III, pkt 1.5.10–1.5.13 (eur-lex.europa.eu)

Informacje o tym, dla jakich granic długości fali obowiązują poszczególne normy i dlaczego się różnią, przedstawiono zbiorczo pod adresem Zakresy widmowe i normy. W przypadku wartości granicznych według IEC 62471 istotne jest przyporządkowanie: wartość, która zgodnie z jedną klasyfikacją należy do zakresu UV-B, według innej klasyfikacji należy do UV-A – z inną wartością graniczną.

Jaka jest różnica między natężeniem napromienienia a luminancją energetyczną?
Natężenie napromienienia (W/m²) opisuje moc promieniowania padającą na powierzchnię i jest istotne zarówno dla skóry, jak i przy ocenie źródeł punktowych w odniesieniu do oka. Luminancja energetyczna (W/(m²·sr)) dodatkowo uwzględnia kąt bryłowy i jest potrzebna w przypadku rozległych, wielkopowierzchniowych źródeł, ponieważ odzwierciedla powierzchnię obrazowaną na siatkówce. Formalne definicje natężenia napromienienia, napromienienia i fluencji podano w części wielkości radiometryczne.

Dlaczego moc elektryczna lampy nie wystarcza jako miara zagrożenia?
Sprawność, widmo i charakterystyka wiązki różnią się znacznie między typami lamp, dlatego dwie lampy o tej samej mocy elektrycznej mogą generować bardzo różne, optycznie efektywne natężenia napromienienia. Wiarygodną odpowiedź daje wyłącznie bezpośredni pomiar widmowo ważonego natężenia napromienienia. Ogólne wyprowadzenie – od mocy elektrycznej poprzez sprawność elektrooptyczną aż po wielkość mierzoną w miejscu oddziaływania – podano w części wielkości radiometryczne.

Jakie grupy ryzyka definiuje norma IEC 62471?
Norma rozróżnia grupę zwolnioną oraz grupy ryzyka od 1 do 3 o rosnącym zagrożeniu, wyznaczane na podstawie widmowo ważonego natężenia napromienienia lub luminancji energetycznej w porównaniu z określonymi granicznymi wartościami ekspozycji. Klasyfikacja decyduje o wymaganym oznakowaniu i środkach ochronnych.

Czy każde źródło światła w miejscu pracy musi zostać zmierzone?
Niekoniecznie każde pojedyncze źródło, jednak każda ocena ryzyka na podstawie OStrV wymaga stwierdzenia, czy może wystąpić istotna ekspozycja. Wiele certyfikowanych standardowych opraw oświetleniowych posiada już klasyfikację producenta; w przypadku zastosowań specjalnych, źródeł otwartych lub widm mieszanych konieczny jest dedykowany pomiar.

Co obecnie zmienia się w wartościach granicznych dla dalekiego UVC (222 nm)?
Nowsze dane progowe pokazują, że niewielka głębokość wnikania promieniowania w zakresie 222 nm w skórę i oko oznacza znacznie niższe zagrożenie, niż sugerowałaby klasyczna funkcja ważenia ekstrapolowana z dłuższych długości fali. W 2022 roku ACGIH znacząco podniosło odpowiednie wartości graniczne i podało je oddzielnie dla oka i skóry.

Jaka podstawa prawna obowiązuje w Niemczech?
Obowiązującymi ramami prawnymi jest OStrV wdrażające dyrektywę UE 2006/25/WE, uzupełnione o serię norm IEC/EN 62471 dotyczącą technicznej klasyfikacji lamp oraz normę EN 12198 dla maszyn z emisją promieniowania związaną z funkcją, w ramach zgodności CE.

Jak często należy powtarzać ocenę ryzyka?
Nie istnieje stały ustawowy interwał; OStrV wymaga aktualizacji za każdym razem, gdy sprzęt, procesy pracy lub stan wiedzy ulegają istotnej zmianie. Związane ze starzeniem zmiany widmowe i mocy w lampach przemawiają za regularnym powtarzaniem pomiaru.

Jaką rolę odgrywa rozkład widmowy diody LED w zagrożeniu światłem niebieskim?
Diody LED o wysokim udziale barwy niebieskiej w widmie emisji – takie jak typy zimnobiałe o wysokiej temperaturze barwowej – generują wyższą luminancję energetyczną ważoną światłem niebieskim niż źródła ciepłobiałe lub termiczne przy tym samym natężeniu oświetlenia. Rzeczywiste zagrożenie zależy dodatkowo od wielkości źródła i odległości obserwacji.

Praktyczne pytanie leżące u podstaw każdej oceny zagrożenia promieniowaniem optycznym brzmi: jakie ważone widmowo natężenie napromienienia lub luminancja energetyczna rzeczywiście występuje w realnym, dostępnym miejscu pracy i jaki czas ekspozycji jest na tej podstawie dopuszczalny? Wiarygodna odpowiedź wymaga pomiaru spektroradiometrycznego lub radiometrycznego odpowiedniego dla danego źródła i miejsca pomiaru – a nie szacunku wynikającego z parametrów elektrycznych.

Bezpieczeństwo pracy i bezpieczeństwo fotobiologiczne graniczy z kilkoma sąsiednimi dziedzinami: fototerapia medyczna odnosi się do tych samych wielkości fizycznych, jednak w kontekście ekspozycji zaleconej medycznie, a nie niezamierzonej, Fotobiologia i biotechnologia bada wpływ promieniowania na żywe układy w ramach badań naukowych, a Klejenie, zalewanie i hermetyzacja UV to zastosowanie, w którym otwarte punkty dostępu do urządzeń najczęściej sprawiają, że ocena zagrożenia staje się istotna. Konstrukcyjne środki ochronne są często uwzględniane od samego początku w projektowaniu urządzeń specjalnych. To, jak zmienia się ocena, gdy otwarte źródło UV pracuje na robocie współpracującym bez osłony, zostało przedstawione w części dotyczącej robotyki. Pełny obraz znajduje się w przeglądzie zastosowań UV.

Do szybkiego i niezawodnego pomiaru natężenia napromienienia ważonego aktynicznie na miejscu, w otwartych punktach dostępu do urządzeń i szczelinach serwisowych, nadaje się radiometr RMD Pro; do klasyfikacji grup zagrożenia zgodnie z IEC 62471 przy widmach mieszanych, oprawach LED lub spornych zakresach widmowych, takich jak far-UVC, przeznaczony jest spektroradiometr SR900. Do ciągłego monitorowania zautomatyzowanych urządzeń do utwardzania UV i dezynfekcji, sprzężonego z PLC, z alarmowaniem wartości granicznych, dostępny jest czujnik UV PLC.net. Do formalnej oceny na miejscu i klasyfikacji CE zgodnie z OStrV, 2006/25/WE i EN 12198, akredytowane laboratorium wzorcujące UV wykonuje spójne pomiarowo pomiary promieniowania optycznego. Prosimy o kontakt w sprawie Państwa zadania pomiarowego.