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紫外线领域的指南、规范和标准

适用于紫外辐射的法规分为两大类:产品安全和职业安全。产品安全方面涵盖有关灯具光生物安全性的DIN EN 62471、有关电气设备的IEC 60335系列、有关机械的DIN EN 12198-1以及有关UVC装置的ISO 15858。在工作场所方面,则适用2006/25/EC指令以及规定了个人暴露测量和评估程序的DIN EN 14255-1。

对于产品而言,需要根据预期用途加以区分,以选择合适的安全标准。安全标准涵盖范围广泛的产品类别和应用领域,大致可分为不同的类别。

需要区分电气和电子设备、机械、工作站以及灯具/灯具系统。

电气和电子设备例如被设计为家用电器。对于家用电器,通常假定其也会在类似办公室的环境中于工作场所使用,因此其与工业用设备有所不同。

因此,第一个相关标准为:

DIN EN IEC 60335-1 VDE 0700-1:2026-09 家用和类似用途电器的安全性

自2026年9月1日起,本版本取代了此前有效的DIN EN 60335-1 VDE 0700-1:2024-07;早期版本已被撤回。

DIN EN或IEC 60335由若干部分组成,其中第一部分(60335-1)规定了通用要求。针对不同类型设备的具体要求则在单独的标准(第2部分)中处理,例如

IEC 60335-2-27:皮肤暴露于紫外线和红外辐射设备

IEC 60335-2-65:空气净化设备(含UVC辐射)

IEC 60335-2-109:2010+A1:2013+A2:2016 用于家用和类似用途的紫外线水处理设备

IEC 60335会定期更新,以适应新技术和不断变化的安全要求。最新版本定义了DIN EN 62471:2009中关于紫外安全的免除等级。

说明:旧版IEC 60335-1在第32章(辐射、毒性及类似危害)中要求:"设备在正常使用中运行时不得释放有害辐射或产生有毒物质等危害"。旧规定的缺点在于未包含精确的规范。因此,DIN EN 62471:2009中的免除等级更为有利、更清晰、更精确。

与电磁兼容性(EMC)等类似,机械和系统也适用单独的标准。

其中最重要的是

DIN EN 12198-1:2008-11 机械安全——机械发出的辐射所致风险的评估与降低

DIN EN 12198-1:2008-11适用于机械,规定了评估和降低使用此类机械可能产生的辐射危害的一般原则。这包括各种类型的辐射,包括光学辐射(紫外线、可见光和红外线)、电磁辐射和电离辐射。当没有适用的C类标准时,则应用DIN EN 12198-1。DIN EN 12198-1的目标和要求是危害的评估、降低和识别。

与机械的评估距离通常为10 cm。分类依据有效辐照度,分为三个等级:

类别限制和防护措施信息和培训
0无限制无需提供信息
1限制:访问限制,可能需要防护措施提供有关危害、风险和次生影响的信息
2特殊限制和基本防护措施提供有关危害、风险和
次生影响的信息;可能
需要培训。

由此分类可得出所需的防护措施和信息。此时无需将紫外危害降低至"零"。但反过来,必须对使用者进行警示和培训。

说明:对于波长范围在400 nm至700 nm的可见辐射,采用的是有效辐亮度或辐照度(Slamda)。此处紫外标准的介绍中未考虑这一点。

由此我们进入工作场所的职业安全问题。工作场所中有关紫外辐射的职业安全由旨在保护员工健康并将紫外辐射暴露降至最低的指南和法律法规所规范。所考虑的主要方面包括OStrV(例如在德国)和2006/25/EC指令。

《保护员工免受人工光学辐射危害条例》(OStrV)

该条例规定了保护员工免受人工光学辐射(包括紫外辐射)危害的相关内容,要求雇主进行风险评估并实施合适的防护措施。OStrV规定的30 J/m²暴露限值是德国《保护员工免受人工光学辐射风险职业健康与安全条例》的一部分,该条例将2006/25/EC指令转化为国家法律。

2006/25/EC指令 人工光学辐射

2006/25/EC指令,即所谓的"人工光学辐射指令",是一项欧盟指令,规定了保护工作场所中的工人免受人工光学辐射危害的相关内容。该指令适用于工人可能暴露于人工光学辐射的所有工作场所。人工光学辐射包括由灯具、激光器、焊接设备及其他工业应用等人工光源发出的紫外辐射(UV)、可见光和红外辐射(IR)。

雇主有义务落实该指令的要求,以确保其员工的安全和健康。这包括进行风险评估、实施合适的防护措施以及为员工提供定期培训。

《人工光学辐射指令》列出了约15种不同的危害。此处与紫外相关的是非相干UVA辐射的限值HUVA以及皮肤和眼睛的有效辐照Heff。 此外还包括其他限值,例如所谓的蓝光危害。

此处对皮肤和眼睛的有效辐照Heff加以说明。这是一种以S(λ)加权的辐照量,即以J/m²为单位的剂量。加权函数如下所示。图表显示了两条曲线,表示x轴上以纳米(nm)为单位的波长(lambda)与y轴上危害-响应函数S之间的关系。y轴采用对数刻度。

加权函数值越高,意味着危害越大。因此可以看出,UVA光谱范围内的风险明显低于UV-B和UV-C辐射所带来的风险。 

评估时必须测量辐射发射。然后将该数值乘以权重函数S,再乘以照射持续时间(以s为单位)。所得结果即为加权剂量Heff。Heff的限值为30 J/m²。该数值基于最小红斑剂量(MED),即已证实会引起红斑的最低紫外辐射剂量。限值因紫外辐射的波长而异,较短波长(UVC和UVB)通常比较长波长(UVA)风险更高。这些限值专门针对波长在180~400 nm之间的紫外辐射而定。它们代表的是大多数健康工作人员可以反复暴露而不会遭受急性健康损害(如红斑(皮肤发红)或光性角膜炎(一种眼部损伤))的条件。这些限值特别适用于连续辐射源,旨在提供一项准则,使紫外线源的使用更加安全,但不应被视为安全与不安全之间的严格分界线。

Heff = 30 J/m²的限值适用,并且也被其他标准所采纳。例如,以下ISO 15858:2016中就采纳了该限值。注:标准本身不能规定法定限值。

ISO 15858:2016 UV-C设备……人员的允许暴露量

该国际标准规定了使用UV-C辐射对空气和表面进行消毒的安全准则。它一般用于所谓的上层空气紫外线设备,用于对上层空气空间进行消毒。ISO 15858:2016通过一个辐照度限值来规定保护人员的最低要求,该限值导致在254 nm发射下每日有效剂量为30 J/m²。UV-C辐照度是在房间内不同位置、高度在1.83 m至2.13 m(6.0至7.0英尺)之间进行测量的。测量在初次安装时以及安装新紫外线灯管时均需进行。

该测量方法与DIN EN 14255中所述的一般测量程序不同。DIN EN 14255一般适用于此类情况。

DIN EN 14255-1:2005 非相干光辐射个人暴露的测量与评估

DIN EN 14255-1规定了测量和评估人员因人工光辐射(包括紫外辐射)所致个人暴露的方法。DIN EN 14255-1:2005本身并未规定任何限值,而是采纳了2006/25/EC指令中的限值。 

与其他标准不同,该标准并未固定评估距离,而是根据具体应用在工作场所确定评估距离。DIN EN 14255-1:2005还规定了一系列防护措施和组织措施,包括个人防护装备(PPE)。

灯具及灯具系统方面最重要的标准是DIN EN 62471《灯具及灯具系统的光生物安全性》。

DIN EN 62471:2009-03 灯具及灯具系统的光生物安全性

(IEC 62471:2006)

制定DIN EN 62471的目的是确保人工灯具及灯具系统所发射的辐射不会对皮肤或眼睛造成有害影响。该标准所定义的波长范围为200 nm至3000 nm,涵盖了所有危害。DIN EN 62471与指令2006/25/EC的限值均基于ICNIRP准则;该标准还另外规定了测量条件、测量仪器和评估距离。评估距离一般为20 cm。

最重要的结果是根据DIN EN 62471进行的评估及风险等级划分:

根据DIN EN 62471:2009,设备应划分为以下几组:

  • 免除组
  • 风险组1(低风险)
  • 风险组2(中等风险)
  • 风险组3(高风险)

     

免除组的设备不会出现以下任何危害:

  • 8 h内的光化性紫外线危害(Es)
  • 1000 s内的近紫外线危害(EUVA)
  • 10,000 s内的光化学视网膜危害(LB)
  • 10 s内的热视网膜危害(LR)
  • 1000 s内对眼睛的红外辐射危害(EIR)

风险组1包括那些由于使用者行为的正常限制而不构成危害的灯具。例如,这意味着:

  • 10,000 s内的光化性紫外线危害(Es)
  • 300 s内的近紫外线危害(EUVA)

在风险组2中,重点在于避免对明亮光源的反应或热不适。风险组3(高风险)表明该灯具即使短时间暴露也会构成危害。 

根据IEC 62471-6:2022标准,可对评估进行一定程度的简化。

IEC 62471-6:2022 灯具及灯具系统的光生物安全性——第6部分:紫外线灯产品

62471第6部分也适用于主要用于发射紫外辐射能量的灯具,例如用于激发受辐照材料荧光的紫外线源、用于诱虫灯、用于科学研究、用于矿物鉴定、用于非破坏性检测、用于杀菌辐照以及其他用途的紫外线源。因此,辐射亮度和热危害均被排除。IEC 62471-6:2022的评估距离取决于具体应用,介于0.4 m至3 m之间。若要应用IEC 62471第6部分,紫外辐射发射量必须大于总辐射发射量的50%。

IEC 62471-6:2022标准涉及光辐射源的光生物安全性,尤其侧重于基于LED系统的光辐射源的光生物安全性要求。该标准是对通用标准IEC 62471的补充,为紫外LED及紫外LED系统的光生物风险评估与分类提供了具体准则和要求。

紫外线领域准则、规范与标准概述

要对产品、机器或工作场所进行评估,必须选择正确的标准,以便明确测量和评估条件。上文已列出最重要的标准。

总而言之,根据RL/2006/25(人工光辐射指令),暴露限值对紫外线评估而言最为重要。该限值为8小时内30 J/m²。根据ICNIRP,30 J/m²的暴露限值适用于工作人群的暴露,但在采取一定预防措施的情况下,也适用于普通人群。若遵守该暴露限值,可以预期健康成年人可反复暴露而不会出现急性不良影响。根据ICNIRP,该限值应被视为皮肤暴露的理想目标,以最大限度降低长期风险。ICNIRP指出,该暴露限值也可能适用于普通人群——但需谨慎,因为可能存在对该水平暴露产生不良反应的敏感个体。

展望与222 nm远紫外线的说明:

美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)于2022年1月发布了针对222 nm辐射的新暴露限值,提高了眼睛和皮肤的限值水平。该变化基于新的科学发现和研究,但并非法定限值。国家及欧盟的限值为有效剂量30 J/m²(2006/25/EC)。

提高暴露限值(针对222 nm)的主要原因包括:

与波长较长的254 nm UV-C辐射相比,处于所谓远UV-C范围内的222 nm辐射对生物组织的穿透深度较低。这种较低的穿透深度意味着该辐射主要到达皮肤最外层细胞层和眼睛表层,而不会损害更深、更敏感的层。

就眼睛而言,222 nm辐射同样主要被角膜外层吸收,而不会到达如晶状体等更深层结构。

长期研究尚未完成。在采用Seff加权的情况下,使用可达到欧盟法定限值(30 J/m²),但ACGIH的建议在欧盟范围内未被采纳。

这些框架在各个应用领域中如何相互作用,详见应用页面职业安全与光生物安全性(风险评估中的OStrV和IEC 62471)、紫外荧光检测(ASTM E1417和ISO 3452)以及水与环境技术中的紫外线应用(DIN 19294和ÖNORM M 5873)。

结语:

本清单所列标准、指令及各项防护措施并非详尽无遗。适用范围以《职业健康与安全条例》OStrV 及相关标准的现行有效版本及其现行有效部分为准。

作者:Dr. Mark Paravia

Dr. Mark Paravia 在紫外测量技术的研究与开发领域拥有多年经验。Dr. Mark Paravia 也积极参与标准化相关工作,重点关注职业安全与光谱响应函数。Dr. Paravia 曾担任 DIN 内 UV-C 二次风装置工作组组长,主导制定了 DIN/TS 67506*。

* UV-C 二次风装置内的 UV-C 辐射源为完全封闭式。尽管如此,仍可能有少量 UV-C 辐射泄漏,必须将其降至最低,以符合适用的限值要求。此类设备的设计应确保其可根据 DIN EN 62471:2009-3 被归入免评估组(无需采取进一步防护措施即具备光生物安全性的设备)。

所述产品安全限值适用于健康成年人。若设备用于需要特别防护紫外辐射人群(如儿童或眼部、皮肤受损者)的周边环境,例如托儿所及小学,则该设备在可接触区域(即地面以上 180 cm 以内的所有区域)内,在 200~300 nm 光谱范围内不应发出任何可测量的紫外辐射。根据现行测量技术水平,若在型式试验中,距离 20 cm 处的任一可接触点上,200 nm 至 300 nm 紫外光谱范围内的非加权紫外辐照度未超过 200 µW/m²,则视为"无可测量的紫外辐射"。

哪项标准适用于我的任务?

上文对各类法规体系进行了梳理;下方的查找工具则以相反的方式提供帮助。请选择一项应用和一项任务——系统将列出相关规则,并附上其内容的简要说明以及该版本最近一次核实的日期。

关于标准和文档的常见问题

如何按照标准规范记录紫外剂量?
没有背景信息的剂量数值是无法追溯的。至少应记录灯管和光谱范围。对于时间积分值,可能还需补充辐照时间和辐照度曲线,因为这两者都无法仅从剂量反推——两个剂量相同的工艺,其辐照度可能相差一个数量级。

哪种标准适用于哪种产品?
标准的选择取决于预期用途,而非辐射类型。对于家用电器,适用DIN EN 60335-1,并结合针对具体电器类型的第2部分标准——皮肤照射适用IEC 60335-2-27,空气净化器适用-2-65,水处理适用-2-109。凡不存在适用的C类标准的机械设备,均适用DIN EN 12198-1。工作场所依据DIN EN 14255-1评估,灯具及灯具系统依据DIN EN 62471评估,而以紫外辐射为主的产品则依据IEC 62471-6:2022评估。

标准规定在何种距离下评估紫外辐射?
评估距离由相应标准规定,并非可自由选择。DIN EN 12198-1通常在10 cm处评估机械设备,DIN EN 62471在20 cm处评估灯具。IEC 62471-6:2022则根据具体应用在0.4 m~3 m之间进行评估。ISO 15858在房间内多个位置、1.83 m~2.13 m高度处测量UV-C辐照度。DIN EN 14255-1完全没有固定距离,而是根据工作场所的具体应用来确定。因此,未注明测量距离的读数是无法评估的。

标准是否总是设定法定限值?
并非如此。标准可以规定测量和评估方法,而不必自行设定限值。DIN EN 14255-1描述了相应方法,但其限值来自德国《OStrV》条例和2006/25/EC指令。在德国具有法律约束力的是8小时内30 J/m²的有效暴露限值;DIN EN 62471和ISO 15858均采用了这一限值。相比之下,诸如2022年提出的针对222 nm的ACGIH建议值等,并非法定限值,在欧盟也不适用。

用于评估标准和指南的紫外测量设备

辐射计 RMD Pro

全数字手持式辐射计,可测量辐照度和剂量,配备两个传感器输入端口和8 GB内存。

SR900

阵列光谱辐射计,测量范围为200~1100 nm,配有积分球、余弦漫射器和探头等附件。

学科专家

作者:Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paravia是位于Ettlingen的Opsytec Dr. Gröbel GmbH的总经理,并负责管理该公司获认可的校准实验室。他此前在KIT照明技术研究所从事脉冲氙激子放电方面的研究,目前专注于光学辐射测量技术。他是DIN标准委员会FNL 7"光学辐射"的副主席,同时也是DVGW紫外线消毒项目组的成员。