紫外線監測

紫外線概念

紫外線又稱紫外輻射,波長範圍在100~400nm,是非電離輻射波譜中波長最短(100nm),能量最大(12eV)的電磁波,其波長和頻率位於X射線和紫色可見光之間。

紫外線主要來源

天然紫外線來源

太陽輻射是環境中紫外線的最大天然來源,是以直接照射和大氣層漫射的方式到達地面。天然太陽光紫外線幾乎全部短波紫外線(UVC)和大部分中波紫外線(UVB)被平流層的臭氧層所吸收;紫外線進入對流層後大氣污染物有降低紫外線強度的作用,估計到達地球大氣的UVB,約有一半到達地球表面,另一半被散射。波長越長,大氣對紫外線的散射能力越低。大氣中雲和霧的水分可散射紫外線,幾乎不吸收紫外線。因此,到達地面的紫外線主要是長波紫外線(UVA)和小部分UVB(>290nm)。

光反射強度與地面狀態密切相關,草地、土地和水面對紫外線的反射小於10%,乾海灘沙地約為15%,海水泡沫約為25%,新鮮的雪反射約為80%。平流層臭氧量每減少1%,地面受到的太陽紫外線輻射量將增加2%。

人工紫外線來源

(1)發射紫外線的各種人工光源。①白熾光燈類:鎢絲鹵素燈等;②氣體放電弧光燈類:低、中、高壓水銀燈、金屬鹵素水銀燈、氙弧燈、氫和重氫燈以及閃光燈;③螢光燈類:螢光管、螢光日光燈、黑光燈;④雷射類:激發物雷射、氮氣雷射(337nm)、調頻紫外雷射、氦-鎘雷射(325nm)。

這些光源廣泛套用於印刷業的攝影和製版,影片拍攝,特殊照相,印染,化學合成分析,實驗室,食品、水和空氣消毒,以及醫療等工作。

(2)工業焊接及冶煉熱源。電焊、氣焊、氫焰切割、電漿焊槍、煉鋼等生產性熱源。凡物體溫度達1200℃以上時,輻射光譜中即可出現紫外線。隨著溫度升高,紫外線的波長變短,強度增大。冶煉爐(高爐、平爐)爐溫在1200~2000℃時產生紫外線的波長在320nm左右,強度不大。電焊、氣焊、電爐煉鋼,溫度達3000℃時,可產生短於290nm的紫外線。乙炔氣焊及電焊溫度達3200℃時,紫外線波長可短於230nm。

(3)其他。電腦顯示器、健身房中的日照燈或日照亭等。

紫外線物理特性

紫外線在通過介質時能引起強烈的光化反應和光電效應,也能激發某些化學物質產生螢光。紫外線能被一般透明物質所吸收,普通玻璃就有很強的吸收紫外線的能力。但紫外線易於穿透石英、螢石等物質。

根據波長和生物學作用的不同,紫外線可分為三個波段:

(1)近紫外區(長波紫外線,UVA),也稱黑光,波長315~400nm,穿透性最強,可以直達皮膚的真皮層。生物作用較弱,具有色素沉著、光毒性和光敏性效應,也有光致癌作用。太陽光譜中,UVA比重為UVB的100~500倍。

(2)中紫外區(中波紫外線,UVB),也稱紅斑區,波長280~315nm,可穿透空氣和石英,但無法穿透玻璃,具有明顯的致紅斑和角膜結膜炎症效應及抗佝僂作用,是紫外光譜中對機體危害最大的部分。

(3)遠紫外區(短波紫外線,UVC),為滅菌波段,波長100~280nm,幾乎完全被臭氧層吸收,它的穿透能力最弱,具有殺菌和微弱致紅斑作用,主要來源於人工光源。

監測方法

監測指標

紫外線的監測指標主要包括:輻射照度(W/m )、輻射暴露劑量(J/m )、最小紅斑劑量(minimal erythema dose,MED)或標準紅斑劑量(standard erythema dose,SED)。1SED相當於100J/m 紅斑有效的輻射暴露。

物理監測方法

(1)測量儀器:紫外照度計。

(2)測量部位:操作人員的面、眼、肢體及其他暴露部位的輻照度或照射量;使用防護用品如防護面罩時,應測量罩內眼、面部輻照度或照射量。

(3)測量方法:①校準儀器;②從儀器最大量程開始測量,測量值不應超過儀器的測量範圍;③計算混合光源的有效輻照度需分別測量長波紫外線、中波紫外線、短波紫外線的輻照度,然後將測量結果加以計算。計算公式為:

Eeff = 0.00011× E+0.64× E+0.5× E

式中: Eeff——有效輻照度,W/cm ; E——所測長波紫外線(UVA)輻照度,W/cm ; E——所測中波紫外線(UVB)輻照度,W/cm ; E——所測短波紫外線(UVC)輻照度,W/cm 。也可參照《工作場所物理因素測量紫外輻射》(GBZ/T189.6—2007)標準。

化學與生物監測方法

(1)照相底片。照相底片在紫外線光譜學中是常用的探測器。底片黑度的程度是測量輻射的強度,而且藉助於某種類型的光密度進行光度學測量分析。在仔細控制曝光和顯影條件下,這種方法的精度較高。普通照相乳膠對280~500nm譜段靈敏。

(2)化學方法。暴露在紫外輻射下,能經受某些可測量的變化的化學品可用以測量輻射接觸。這種方法較簡單,但慢而且需要實驗室。使用最廣的探測器是丙酮亞甲蘭反應。

(3)生物檢測器。有報導,以人體皮膚和微生物(枯草桿菌孢子生物膜法)作為間接紫外輻射劑量計。

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