W artykule zaprezentowano opracowany mobilny system pomiarowy do oceny zagrożenia pracowników promieniowaniem nadfioletowym (UV) na stanowiskach pracy. Omówiono jego konstrukcję oraz aplikację, za pomocą której steruje się przebiegiem pomiaru. Przedstawiono w skrócie metodykę badań promieniowania UV na stanowiskach pracy. Następnie, z wykorzystaniem tej metodyki przedstawiono wyniki z porównania wskazań mobilnego system pomiarowego z profesjonalnym radiometrem na wybranych stanowiskach pracy.
Promieniowanie nadfioletowe (UV) jest to promieniowanie optyczne o długości fali w przedziale od 100 nm do 400 nm. Zakres nadfioletu dzieli się na pasma: UV-A (315 ¸ 400 nm), UV-B (280 ¸ 315 nm) oraz UV-C (100 ¸ 280 nm) [1]. Fizyczne, chemiczne lub biologiczne zmiany w organizmie człowieka wywołane oddziaływaniem promieniowania optycznego określa się jako skutek promieniowania optycznego. Rodzaj skutku promieniowania optycznego zależy od składu widmowego promieniowania. W przypadku promieniowania nadfioletowego mamy do czynienia działaniem o charakterze fotochemicznym, a jego skutek biologiczny zależy od ilości pochłoniętego promieniowania (zależnego od ekspozycji), długości fali i rodzaju eksponowanej tkanki. Rozróżniamy dwa podstawowe rodzaje szkodliwego oddziaływania nadfioletu na organizm człowieka: na oczy oraz na skórę. Promieniowanie z zakresu średniego i dalekiego nadfioletu (UV-B i UV-C) może powodować nawet nieodwracalne zagrożenia dla rogówki i spojówki oka, a bliski nadfiolet (UV-A) powoduje zmętnienie soczewki (zaćma) [2]. Najczęściej spotykanym i widocznym „gołym okiem” objawem ekspozycji skóry na promieniowanie UV jest jej rumień czyli erytema. Natomiast najbardziej niebezpiecznym dla skóry jest zakres UV-B, który powoduje, w wyniku nadmiernej ekspozycji, bolesne obrzęki i pęcherze [3-5]. W związku z tym należy stosować dostępne metody zapobiegania negatywnym skutkom zdrowotnym tego promieniowania [6]. Jedną z nich jest monitorowanie wartości
Celem artykułu jest zwrócenie uwagi na problem szkodliwego oddziaływania promieniowania nadfioletowego na człowieka oraz potrzebę monitorowania jego ekspozycji. Monitorowanie to polega na okresowej kontroli wartości tego promieniowania poprzez wykonanie jego pomiarów w obszarze oczu oraz skóry twarzy i rąk podczas obecności pracownika przy stanowisku pracy. Pomocnym może w tym być opracowany w CIOP-PIB mobilny system pomiarowy do oceny zagrożenia pracowników promieniowaniem nadfioletowym (UV) na stanowiskach pracy, który został w niniejszym artykule zaprezentowany.
Metodyka badań promieniowania UV na stanowiskach pracy
Metoda pomiaru promieniowania UV na stanowiskach pracy w celu oceny zagrożenia pracowników tym promieniowaniem polega na niezależnej ocenie – zagrożenia fotochemicznego rogówki i spojówki oka oraz skóry twarzy i rąk skutecznym [S(l)] natężeniem napromienienia promieniowaniem UV z zakresu 180 ÷ 400 nm oraz zagrożenia fotochemicznego soczewki oka całkowitym natężeniem napromienienia promieniowaniem nadfioletowym w zakresie UV-A (315 ÷ 400 nm) [7, 8]. Pomiary wykonuje się podczas wykonywania typowych czynności pracy przez pracownika przy badanym stanowisku pracy. W przypadku oceny zagrożenia oczu i skóry twarzy sondę pomiarową należy trzymać jak najbliżej zagrożonych miejsc pracownika. Analogicznie, ocenę zagrożenia skóry dłoni należy wykonać umiejscawiając sondę jak najbliżej narażonej części dłoni od strony źródła promieniowania. We wszystkich przypadkach sondę należy kierować w stronę bezpośredniego źródła promieniowania lub jego odbicia w powierzchni, która znajduje się w polu widzenia pracownika. W każdym przypadku należy wykonać co najmniej 10 odczytów, starając się uzyskiwać jak największe wartości wskazań, z których wyznacza się wartość średnią [9]. Należy dokonać również pomiaru odległości narażonych części ciała pracownika od źródła promieniowania, jednak wynik ten nie jest wykorzystywany do obliczeń oceny zagrożenia. Na fotografii 1 pokazano sposób wykonania pomiaru promieniowania UV na przykładowym stanowisku spawacza, z wykorzystaniem detektora mobilnego system pomiarowego do oceny zagrożenia promieniowaniem UV.
Fot. 1. Pomiar promieniowania UV z wykorzystaniem modelu detektora do oceny zagrożenia promieniowaniem UV na przykładowym stanowisku spawacza
Kryteria oceny zagrożenia oka oraz skóry promieniowaniem nadfioletowym oraz kryteria oceny ryzyka zawodowego w zależności od wyznaczonego z pomiarów poziomu ekspozycji odpowiedniego dla danego rodzaju zagrożenia zdrowia są zamieszczone w Rozporządzeniu MRPiPS [10] i publikacji [11] oraz zostały dokładnie opisane w artykule zamieszczonym w numerze 5 z 2021 r. Bezpieczeństwa Pracy [12].
Opis mobilnego systemu pomiarowego
Opracowany i wykonany model detektora i mobilnej aplikacji umożliwia ocenę zagrożenia promieniowaniem z całego zakresu UV skorygowanego do krzywej S(l) oraz z zakresu UV-A – zgodnie z wymaganiami aktualnego Rozporządzenia MPiPS [10]. Elementami detekcyjnymi w układzie pomiarowym są dwie fotodiody – w torze pomiarowym UV – wykonana z GaAsP, a w torze pomiarowym UV-A – z węgliku krzemu (SiC). Model detektora zasilany jest z modułu zasilającego (akumulatorki AA) o napięciu 6 V i pojemności 2 500 mAh, co zapewnia bardzo długi czas pracy urządzenia oraz minimalne rozładowywanie się akumulatorków podczas stanu spoczynku (fot. 2). Za pomocą modułu komunikacji bezprzewodowej Bluetooth Low Energy detektor pomiarowy komunikuje się z urządzeniem mobilnym (smartfonem). Sterowanie detektorami pomiarowymi odbywa się z poziomu smartfona z wykorzystaniem specjalnie w tym celu opracowanej aplikacji do oceny zagrożenia promieniowaniem UV.
Fot. 2. Widok modelu detektora pomiarowego na statywie z modułem zasilającym
Po połączeniu się z urządzeniem pomiarowym ekran smartfona będzie miał wygląd jak na rys. 1a. Od tego momentu urządzenie jest gotowe do wykonywania pomiarów. Na ekranie smartfona będą prezentowane następujące dane:
– wynik pomiarów z dwóch czujników (UV i UV-A) w W/m2,
– minimalny czas pracy pracownika bez ochron (dla obu narażeni UV i UV-A),
– poziom ryzyka zawodowego dla wyników z obu czujników (odpowiednia informacja będzie wyświetlana w kolorze czerwonym – ryzyko duże, pomarańczowym – ryzyko średnie i zielonym – ryzyko małe).
Warunkiem wyświetlenia właściwego wyniku oceny ryzyka zawodowego jest wpisanie w niebieskie okienko, znajdujące się po środku ekranu, czasu ekspozycji w sekundach (rys. 1a, b). W przeciwnym przypadku czas ten będzie przyjęty domyślnie jako 1 s. Pomiary są odświeżane z ustalonym, stałym czasem wynoszącym około jednej sekundy.
Wykonywanie pomiarów jest możliwe w dwóch wariantach – poprzez obserwacje wyniku na ekranie smartfona lub zapis serii pomiarów w pamięci smartfona, w dedykowanym do konkretnych pomiarów folderze, przy jednoczesnej obserwacji wyników na ekranie. W pierwszej opcji można nie tworzyć pliku wynikowego w pamięci smartfona – ekran smartfona będzie skonfigurowany jak na rys. 1a.
Jeżeli będzie wykonywana seria pomiarów złożona z kilku/kilkunastu pomiarów wówczas można wykorzystać pamięć smartfona do zapisywania wyników poprzez nadanie nazwy pliku. Następnie jest możliwość wyboru sposobu zapisu wyników – pojedynczej wartosci lub serii wyników. W przypadku opcji zapisu serii wyników można ustalić czasookres zapisu (w sekundach) – wartosć ta domyślnie ustawiona jest jako jedna sekunda. Zapis serii pomiarów należy uruchomić naciskając przycisk „AUTO ZAPIS START”, a zakończyć – naciskając „ZAKOŃCZ ZAPIS” (rys. 1b).
Rys. 1. Widok ekranu smartfona
a) gotowego do pomiarów; b) opcje zapisu wyników pomiarów
Widok ekranu smartfona pokazano na rysunku 2 w konfiguracji wynikowej ryzyka zawodowego – małego i dużego.
Rys. 2. Widok ekranu smartfona z wyświetlonymi wynikami pomiarów i oceną ryzyka
Ocena poprawności wskazań mobilnego system pomiarowego
Badanie poprawności wskazań mobilnego system pomiarowego do oceny zagrożenia promieniowaniem UV wykonano poprzez porównanie wyników jego pomiarów z zakresu UV i UV-A z radiometrem z dwoma sondami pomiarowymi przeznaczonymi do oceny:
- skutecznego S(l) natężenia napromienienia promieniowaniem nadfioletowym (ocena zagrożenia fotochemicznego rogówki i spojówki oka oraz skóry twarzy i rąk) – Es.
- całkowitego natężenia napromienienia promieniowaniem nadfioletowym w zakresie UV-A (ocena zagrożenia fotochemicznego soczewki oka) – EUVA.
Radiometr oraz obie sondy pomiarowe podlegają nadzorowi metrologicznemu CIOP-PIB i posiadały ważne świadectwa wzorcowania.
Badania wykonano na kilkunastu stanowiskach pracy w zakładach, na stanowiskach spawalniczych, kontroli wzrokowej w promieniowaniu UV (przemysł elektroniczny, poligraficzny i odlewniczy – defektoskopy) oraz podczas pracy na maszynach poligraficznych suszarki UV.
W dalszej części rozdziału przedstawiono przykładowe stanowiska, na których wykonano badania porównawcze
- Stanowisko spawanie metodą MMA (fot. 3)
- materiał spawany: blacha ze stali kwasowej o grubości 3 mm,
- spoiwo: elektroda OK 6330/316L w otulinie o średnicy 2,0 mm,
- spawarka ESAB Tig 2200 i,
- prąd spawania I = 75 A.
Wyniki porównania pomiarów promieniowania UV oraz UV-A dla tego stanowiska zamieszczono w tabeli 1.
Fot. 3. Widok badanego stanowiska spawania MMA
- Stanowisko spawania gazowego (fot. 4)
- średnica dyszy palnika 3 mm,
- materiał spawany: rura o średnicy 100 mm ze stali St 3,
- spoiwo: drut miedziowany o średnicy 3,25 mm.
Wyniki porównania pomiarów promieniowania UV oraz UV-A dla tego stanowiska zamieszczono w tabeli 2.
Fot. 4. Widok badanego stanowiska spawania gazowego
- Stanowisko wzrokowej kontroli płytek PCB
– czynność w narażeniu na promieniowanie UV – kontrola wzrokowa płytki PCB po procesie lakierowania,
– źródło promieniowania: dwa promienniki świetlówkowe UV-A, typ LF 18 W UV blacklight zamontowany w oprawie z kloszem umieszczone w specjalnej obudowie.
Wyniki porównania pomiarów promieniowania UV oraz UV-A dla tego stanowiska zamieszczono w tabeli 3.
- Stanowisko kontroli wzrokowej arkuszy w promieniowaniu UV
– czynność w narażeniu na promieniowanie UV – kontrola wzrokowa arkuszy,
– źródło promieniowania: promienniki świetlówkowe UV-A BLB (365 nm) typ TLD 36W/08 – 5 szt., praca w pozycji stojącej.
Wyniki porównania pomiarów promieniowania UV oraz UV-A dla tego stanowiska zamieszczono w tabeli 4.
- Stanowisko obsługi defektoskopu magnetyczno – proszkowego
– czynność: kontrola wzrokowa defektów na pierścieniu w promieniowaniu UV,
– źródło promieniowania: oprawa UV-LED składająca się z 20 szt. promienników LED emitujących promieniowanie o długości 365 nm; podczas wykonywania badań wszystkie promienniki LED były sprawne (fot. 5).
Fot. 5. Widok oprawy UV-LED zamontowanej na stanowisku obsługi defektoskopu magnetyczno – proszkowego
Wyniki porównania pomiarów promieniowania UV oraz UV-A dla tego stanowiska zamieszczono w tabeli 5.
Wnioski
Wyniki porównania z wynikami pomiarów uzyskanymi z radiometru wskazują na poprawność wskazań mobilnego systemu pomiarowego jak i jego dobrą dokładność pomiarową. Należy pamiętać, że wskazania radiometru też są obarczone błędem. Ponadto, powstałe rozbieżności w wynikach pomiarów na rzeczywistych stanowiskach pracy związane są ze stopniem powtarzalności usytuowania detektora pomiarowego, jego ukierunkowania na źródło promieniowania, a podczas spawania związane są z niestabilnym źródłem UV (łuk spawalniczy) oraz trafieniem na wartości maksymalne. W przypadku pomiarów promieniowania UV-A, wykonywanych zarówno radiometrem jak i mobilnym systemem pomiarowym są one dodatkowo obarczone stałym błędem wynikającym z niedopasowania względnej czułości widmowej zestawu fotodioda GaAsP i filtr optyczny do wymaganej przez rozporządzenie względnej czułości, która powinna mieć kształt zbliżony do prostokąta. Jednak ten błąd jest cechą wszystkich dostępnych radiometrów.
Reasumując, pojawiła się możliwość, aby służby BHP mogły dokonywać kontrolnych pomiarów promieniowania UV za pomocą niedrogiego, prostego w obsłudze i wiarygodnego w aspekcie wyników pomiarów mobilnego systemu pomiarowego zamiast inwestować w drogie, profesjonalne mierniki.
autor: mgr inż. Andrzej Pawlak
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy
Publikacja opracowana na podstawie wyników V etapu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w latach 2020-2022 w zakresie zadań służb państwowych ze środków ministra właściwego ds. pracy (zadanie nr 2.SP.07. pt. Opracowanie mobilnego systemu pomiarowego do oceny zagrożenia pracowników promieniowaniem UV na stanowiskach pracy).
Koordynator Programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy.
Bibliografia
[1] PN-90/E-01005 Technika świetlna. Terminologia.
[2] LUŻYŃSKA, M. Ochrona narządu wzroku przed szkodliwym działaniem promieniowania UV [Sight protection against harmful UV radiation]. Optyka. 2017,4: 58-62.
[3] ATA, P., MAJEWSKI, S. Fotostarzenie skóry – Photoagingofhuman skin. Przegląd Dermatologiczny 2013,3: 178-183.
[4] GLIWA, E., GOŹDZIALSKA, A., JAŚKIEWICZ, J. Wpływ promieniowania UV na skórę. [w:] Goździalska A, Jaśkiewicz J (red.). Współczesne kierunki w medycynie prewencyjnej. Oficyna Wydawnicza AFM, Kraków 2013.
[5] EBISZ, M., BROKOWSKA, M. Szkodliwe oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego na skórę człowieka. [Harmful influence of the UV radiation on human skin] Hygeia Public Health 2015,50(3): 467-473.
[6] Łastowiecka-Moras, E., Bugajska, J. Promieniowanie nadfioletowe – zasady zapobiegania negatywnym skutkom zdrowotnym [Ultraviolet radiation – the principles of the prevention of negative health effects]. Bezpieczeństwo Pracy. Nauka i Praktyka 2008,446,11:21-23.
[7] PN-EN 14255-1: 2010. Pomiar i ocena ekspozycji osób na niespójne promieniowanie optyczne. Część 1: Promieniowanie nadfioletowe emitowane przez źródła sztuczne na stanowisku pracy.
[8] PN-T-06589: 2002 Ochrona przed promieniowaniem optycznym. Metody pomiaru promieniowania nadfioletowego na stanowiskach pracy.
[9] Dyrektywa 2006/25/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 kwietnia 2006 r. w sprawie minimalnych wymagań w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczących narażenia pracowników na ryzyko spowodowane czynnikami fizycznymi (sztucznym promieniowaniem optycznym) (dziewiętnasta dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16.1 dyrektywy 89/391/EWG).
[10] Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. z 2018 poz. 1286).
[11] WOLSKA, A., PAWLAK, A. Promieniowanie optyczne. [w]: Ryzyko zawodowe. Metodyczne podstawy oceny. Pod red. W.M. Zawieski. CIOP-PIB, Warszawa 2007.
[12] Pawlak A. Ocena zagrożenia pracowników promieniowaniem nadfioletowym na wybranych stanowiskach pracy. Bezpieczeństwo Pracy. Nauka i Praktyka 2021,596,5:22-27.
[13] ISO 13528:2022 „Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons”.