Mardi 15 Mars 2011 14: 58

Rayonnement ultraviolet

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Comme la lumière, qui est visible, le rayonnement ultraviolet (UV) est une forme de rayonnement optique avec des longueurs d'onde plus courtes et des photons plus énergétiques (particules de rayonnement) que son homologue visible. La plupart des sources lumineuses émettent également des rayons UV. Les UV sont présents dans la lumière du soleil et sont également émis par un grand nombre de sources ultraviolettes utilisées dans l'industrie, la science et la médecine. Les travailleurs peuvent être exposés aux rayons UV dans une grande variété de contextes professionnels. Dans certains cas, à de faibles niveaux de lumière ambiante, des sources très intenses de proche ultraviolet ("lumière noire") peuvent être vues, mais normalement les UVR sont invisibles et doivent être détectés par la lueur des matériaux qui deviennent fluorescents lorsqu'ils sont éclairés par les UVR.

Tout comme la lumière peut être divisée en couleurs qui peuvent être vues dans un arc-en-ciel, les UVR sont subdivisés et leurs composants sont généralement désignés par UVA, UVB ainsi que UVC. Les longueurs d'onde de la lumière et des rayons UV sont généralement exprimées en nanomètres (nm); 1 nm est un milliardième (10-9) d'un mètre. Les UVC (UV à très courte longueur d'onde) de la lumière solaire sont absorbés par l'atmosphère et n'atteignent pas la surface de la Terre. Les UVC ne sont disponibles qu'à partir de sources artificielles, telles que les lampes germicides, qui émettent la majeure partie de leur énergie à une seule longueur d'onde (254 nm) qui est très efficace pour tuer les bactéries et les virus sur une surface ou dans l'air.

Les UVB sont les rayons UV les plus nocifs sur le plan biologique pour la peau et les yeux, et bien que la majeure partie de cette énergie (qui est un composant de la lumière solaire) soit absorbée par l'atmosphère, elle produit toujours des coups de soleil et d'autres effets biologiques. Les rayons UV à grande longueur d'onde, les UVA, se trouvent normalement dans la plupart des sources de lampes et sont également les rayons UV les plus intenses atteignant la Terre. Bien que les UVA puissent pénétrer profondément dans les tissus, ils ne sont pas aussi nocifs sur le plan biologique que les UVB car les énergies des photons individuels sont inférieures à celles des UVB ou des UVC.

Sources de rayonnement ultraviolet

Soleil

La plus grande exposition professionnelle aux rayons UV est subie par les travailleurs à l'extérieur sous la lumière du soleil. L'énergie du rayonnement solaire est fortement atténuée par la couche d'ozone terrestre, limitant les rayons UV terrestres à des longueurs d'onde supérieures à 290-295 nm. L'énergie des rayons solaires à courte longueur d'onde (UVB) les plus dangereux est fortement fonction du trajet oblique atmosphérique et varie selon la saison et l'heure de la journée (Sliney 1986 et 1987; OMS 1994).

Sources artificielles

Les sources artificielles d'exposition humaine les plus importantes sont les suivantes :

Soudage à l'arc industriel. La source la plus importante d'exposition potentielle aux rayons UV est l'énergie rayonnante de l'équipement de soudage à l'arc. Les niveaux de rayons UV autour des équipements de soudage à l'arc sont très élevés et des lésions oculaires et cutanées aiguës peuvent survenir dans les trois à dix minutes suivant l'exposition à des distances d'observation rapprochées de quelques mètres. La protection des yeux et de la peau est obligatoire.

Lampes UV industrielles/de travail. De nombreux processus industriels et commerciaux, tels que le durcissement photochimique des encres, des peintures et des plastiques, impliquent l'utilisation de lampes qui émettent fortement dans la gamme UV. Bien que la probabilité d'une exposition nocive soit faible en raison du blindage, dans certains cas, une exposition accidentelle peut se produire.

"Lumières noires". Les lumières noires sont des lampes spécialisées qui émettent principalement dans la gamme UV, et sont généralement utilisées pour les tests non destructifs avec des poudres fluorescentes, pour l'authentification des billets de banque et des documents, et pour les effets spéciaux dans la publicité et les discothèques. Ces lampes ne présentent pas de danger d'exposition significatif pour l'homme (sauf dans certains cas pour la peau photosensibilisée).

Traitement médical. Les lampes UVR sont utilisées en médecine à diverses fins diagnostiques et thérapeutiques. Les sources UVA sont normalement utilisées dans les applications de diagnostic. Les expositions du patient varient considérablement selon le type de traitement et les lampes UV utilisées en dermatologie nécessitent une utilisation prudente par les membres du personnel.

Lampes UV germicides. Les rayons UV avec des longueurs d'onde comprises entre 250 et 265 nm sont les plus efficaces pour la stérilisation et la désinfection car ils correspondent à un maximum dans le spectre d'absorption de l'ADN. Les tubes à décharge de mercure à basse pression sont souvent utilisés comme source UV, car plus de 90% de l'énergie rayonnée se situe sur la ligne de 254 nm. Ces lampes sont souvent appelées « lampes germicides », « lampes bactéricides » ou simplement « lampes UVC ». Les lampes germicides sont utilisées dans les hôpitaux pour lutter contre l'infection tuberculeuse et sont également utilisées à l'intérieur des enceintes de sécurité microbiologique pour inactiver les micro-organismes en suspension dans l'air et en surface. Une installation correcte des lampes et l'utilisation de protections oculaires sont essentielles.

Bronzage cosmétique. Les bancs solaires se trouvent dans les entreprises où les clients peuvent obtenir un bronzage grâce à des lampes spéciales de bronzage, qui émettent principalement dans la gamme des UVA mais aussi des UVB. L'utilisation régulière d'un lit de bronzage peut contribuer de manière significative à l'exposition annuelle de la peau aux UV d'une personne ; de plus, le personnel travaillant dans les salons de bronzage peut également être exposé à de faibles niveaux. L'utilisation de protections oculaires telles que des lunettes de protection ou des lunettes de soleil devrait être obligatoire pour le client et, selon l'arrangement, même les membres du personnel peuvent avoir besoin de protections oculaires.

Éclairage général. Les lampes fluorescentes sont courantes sur le lieu de travail et sont utilisées depuis longtemps à la maison. Ces lampes émettent de petites quantités de rayons UV et ne contribuent que pour quelques pour cent à l'exposition annuelle aux UV d'une personne. Les lampes tungstène-halogène sont de plus en plus utilisées à la maison et sur le lieu de travail pour une variété d'objectifs d'éclairage et d'affichage. Les lampes halogènes non blindées peuvent émettre des niveaux d'UV suffisants pour causer des blessures aiguës à courte distance. L'installation de filtres en verre sur ces lampes devrait éliminer ce risque.

Effets biologiques

La peau

Érythème

L'érythème, ou « coup de soleil », est une rougeur de la peau qui apparaît normalement quatre à huit heures après l'exposition aux rayons UV et s'estompe progressivement après quelques jours. Un coup de soleil grave peut entraîner des cloques et une desquamation de la peau. Les UVB et les UVC sont environ 1,000 1982 fois plus efficaces pour provoquer l'érythème que les UVA (Parrish, Jaenicke et Anderson 295), mais l'érythème produit par les longueurs d'onde UVB plus longues (315 à 1928 nm) est plus grave et persiste plus longtemps (Hausser 295). La gravité et l'évolution temporelle accrues de l'érythème résultent d'une pénétration plus profonde de ces longueurs d'onde dans l'épiderme. La sensibilité maximale de la peau se produit apparemment à environ 1930 nm (Luckiesh, Holladay et Taylor 1931 ; Coblentz, Stair et Hogue 0.07) avec une sensibilité beaucoup plus faible (environ 315) à 1987 nm et à des longueurs d'onde plus longues (McKinlay et Diffey XNUMX).

La dose érythémale minimale (DEM) pour 295 nm qui a été rapportée dans des études plus récentes pour la peau non bronzée et légèrement pigmentée varie de 6 à 30 mJ/cm2 (Everett, Olsen et Sayer 1965 ; Freeman et al. 1966 ; Berger, Urbach et Davies 1968). La MED à 254 nm varie considérablement en fonction du temps écoulé après l'exposition et si la peau a été beaucoup exposée à la lumière du soleil extérieure, mais est généralement de l'ordre de 20 mJ/cm2, ou jusqu'à 0.1 J/cm2. La pigmentation et le bronzage de la peau, et, plus important encore, l'épaississement de la couche cornée, peuvent augmenter cette MED d'au moins un ordre de grandeur.

Photosensibilisation

Les spécialistes de la santé au travail sont fréquemment confrontés aux effets néfastes de l'exposition professionnelle aux rayons UV chez les travailleurs photosensibilisés. L'utilisation de certains médicaments peut produire un effet photosensibilisant lors de l'exposition aux UVA, de même que l'application topique de certains produits, dont certains parfums, lotions pour le corps, etc. Les réactions aux agents photosensibilisants impliquent à la fois une photoallergie (réaction allergique de la peau) et une phototoxicité (irritation de la peau) après une exposition aux UV provenant du soleil ou de sources UV industrielles. (Les réactions de photosensibilité lors de l'utilisation d'appareils de bronzage sont également courantes.) Cette photosensibilisation de la peau peut être causée par des crèmes ou des onguents appliqués sur la peau, par des médicaments pris par voie orale ou par injection, ou par l'utilisation d'inhalateurs sur ordonnance (voir figure 1 ). Le médecin prescrivant un médicament potentiellement photosensibilisant doit toujours avertir le patient de prendre les mesures appropriées pour se prémunir contre les effets indésirables, mais on dit souvent au patient d'éviter uniquement la lumière du soleil et non les sources de rayons UV (puisque celles-ci sont rares pour la population générale).

Figure 1. Quelques substances phonosensibilisantes

ELF020T1

Effets différés

L'exposition chronique au soleil, en particulier la composante UVB, accélère le vieillissement de la peau et augmente le risque de développer un cancer de la peau (Fitzpatrick et al. 1974 ; Forbes et Davies 1982 ; Urbach 1969 ; Passchier et Bosnjakovic 1987). Plusieurs études épidémiologiques ont montré que l'incidence du cancer de la peau est fortement corrélée avec la latitude, l'altitude et la couverture du ciel, qui sont en corrélation avec l'exposition aux UV (Scotto, Fears et Gori 1980 ; OMS 1993).

Les relations dose-réponse quantitatives exactes pour la carcinogenèse cutanée humaine n'ont pas encore été établies, bien que les individus à la peau claire, en particulier ceux d'origine celtique, soient beaucoup plus susceptibles de développer un cancer de la peau. Néanmoins, il convient de noter que les expositions aux rayons UV nécessaires pour provoquer des tumeurs cutanées dans des modèles animaux peuvent être délivrées suffisamment lentement pour ne pas produire d'érythème, et l'efficacité relative (par rapport au pic à 302 nm) rapportée dans ces études varie dans le même sens. comme un coup de soleil (Cole, Forbes et Davies 1986; Sterenborg et van der Leun 1987).

L'oeil

Photokératite et photoconjonctivite

Ce sont des réactions inflammatoires aiguës résultant d'une exposition aux rayons UVB et UVC qui apparaissent en quelques heures après une exposition excessive et disparaissent normalement après un à deux jours.

Lésion rétinienne due à la lumière vive

Bien qu'une lésion thermique de la rétine due à des sources lumineuses soit peu probable, des dommages photochimiques peuvent survenir suite à une exposition à des sources riches en lumière bleue. Cela peut entraîner une réduction temporaire ou permanente de la vision. Cependant, la réponse d'aversion normale à la lumière vive devrait empêcher cet événement à moins qu'un effort conscient ne soit fait pour regarder les sources de lumière vive. La contribution des rayons UV aux lésions rétiniennes est généralement très faible car l'absorption par le cristallin limite l'exposition rétinienne.

Effets chroniques

L'exposition professionnelle à long terme aux rayons UV sur plusieurs décennies peut contribuer à la cataracte et à des effets dégénératifs non oculaires tels que le vieillissement cutané et le cancer de la peau associés à l'exposition au soleil. L'exposition chronique au rayonnement infrarouge peut également augmenter le risque de cataracte, mais cela est très peu probable, étant donné l'accès à une protection oculaire.

Le rayonnement ultraviolet actinique (UVB et UVC) est fortement absorbé par la cornée et la conjonctive. La surexposition de ces tissus provoque une kératoconjonctivite, communément appelée « éclair du soudeur », « œil d'arc » ou « cécité des neiges ». Pitts a rapporté le spectre d'action et l'évolution temporelle de la photokératite dans la cornée de l'homme, du lapin et du singe (Pitts 1974). La période de latence varie inversement avec la sévérité de l'exposition, allant de 1.5 à 24 heures, mais survient généralement en 6 à 12 heures ; l'inconfort disparaît généralement dans les 48 heures. La conjonctivite suit et peut être accompagnée d'un érythème de la peau du visage entourant les paupières. Bien sûr, l'exposition aux rayons UV entraîne rarement des lésions oculaires permanentes. Pitts et Tredici (1971) ont rapporté des données de seuil pour la photokératite chez l'homme pour des bandes d'ondes de 10 nm de largeur de 220 à 310 nm. La sensibilité maximale de la cornée s'est avérée se produire à 270 nm - différant nettement du maximum pour la peau. Vraisemblablement, le rayonnement à 270 nm est biologiquement plus actif en raison de l'absence d'une couche cornée pour atténuer la dose au tissu épithélial cornéen à des longueurs d'onde UVR plus courtes. La réponse en longueur d'onde, ou spectre d'action, n'a pas varié autant que les spectres d'action de l'érythème, avec des seuils variant de 4 à 14 mJ/cm2 à 270 nm. Le seuil rapporté à 308 nm était d'environ 100 mJ/cm2.

L'exposition répétée de l'œil à des niveaux potentiellement dangereux de rayons UV n'augmente pas la capacité de protection du tissu affecté (la cornée) comme le fait l'exposition de la peau, ce qui entraîne un bronzage et un épaississement de la couche cornée. Ringvold et associés ont étudié les propriétés d'absorption des rayons UV de la cornée (Ringvold 1980a) et de l'humeur aqueuse (Ringvold 1980b), ainsi que les effets du rayonnement UVB sur l'épithélium cornéen (Ringvold 1983), le stroma cornéen (Ringvold et Davanger 1985) et l'endothélium cornéen (Ringvold, Davanger et Olsen 1982; Olsen et Ringvold 1982). Leurs études au microscope électronique ont montré que le tissu cornéen possédait des propriétés de réparation et de récupération remarquables. Bien que l'on puisse facilement détecter des dommages significatifs à toutes ces couches apparaissant initialement dans les membranes cellulaires, la récupération morphologique était complète après une semaine. La destruction des kératocytes dans la couche stromale était apparente et la récupération endothéliale était prononcée malgré l'absence normale de renouvellement cellulaire rapide dans l'endothélium. Cullen et al. (1984) ont étudié les lésions endothéliales persistantes si l'exposition aux UV était persistante. Riley et al. (1987) ont également étudié l'endothélium cornéen à la suite d'une exposition aux UVB et ont conclu que des agressions uniques graves n'étaient pas susceptibles d'avoir des effets différés; cependant, ils ont également conclu qu'une exposition chronique pouvait accélérer les modifications de l'endothélium liées au vieillissement de la cornée.

Les longueurs d'onde supérieures à 295 nm peuvent être transmises à travers la cornée et sont presque totalement absorbées par le cristallin. Pitts, Cullen et Hacker (1977b) ont montré que les cataractes peuvent être produites chez les lapins par des longueurs d'onde dans la bande 295–320 nm. Les seuils pour les opacités transitoires allaient de 0.15 à 12.6 J/cm2, selon la longueur d'onde, avec un seuil minimal à 300 nm. Les opacités permanentes nécessitaient des expositions radiantes plus importantes. Aucun effet lenticulaire n'a été noté dans la gamme de longueurs d'onde de 325 à 395 nm, même avec des expositions radiantes beaucoup plus élevées de 28 à 162 J/cm2 (Pitts, Cullen et Hacker 1977a ; Zuclich et Connolly 1976). Ces études illustrent clairement le danger particulier de la bande spectrale 300-315 nm, comme on pouvait s'y attendre car les photons de ces longueurs d'onde pénètrent efficacement et ont une énergie suffisante pour produire des dommages photochimiques.

Taylor et al. (1988) ont fourni des preuves épidémiologiques que les UVB du soleil étaient un facteur étiologique de la cataracte sénile, mais n'ont montré aucune corrélation entre la cataracte et l'exposition aux UVA. Bien qu'autrefois une croyance populaire en raison de la forte absorption des UVA par le cristallin, l'hypothèse selon laquelle les UVA peuvent provoquer la cataracte n'a été étayée ni par des études expérimentales en laboratoire ni par des études épidémiologiques. D'après les données expérimentales de laboratoire qui ont montré que les seuils de photokératite étaient inférieurs à ceux de la cataractogenèse, il faut conclure que des niveaux inférieurs à ceux requis pour produire une photokératite quotidiennement doivent être considérés comme dangereux pour le tissu du cristallin. Même si l'on supposait que la cornée est exposée à un niveau presque équivalent au seuil de photokératite, on estimerait que la dose quotidienne de rayons UV au cristallin à 308 nm serait inférieure à 120 mJ/cm2 pendant 12 heures à l'extérieur (Sliney 1987). En effet, une exposition quotidienne moyenne plus réaliste serait inférieure à la moitié de cette valeur.

Ham et al. (1982) ont déterminé le spectre d'action de la photorétinite produite par les rayons UV dans la bande 320–400 nm. Ils ont montré que des seuils dans la bande spectrale visible, qui étaient de 20 à 30 J/cm2 à 440 nm, ont été réduites à environ 5 J/cm2 pour une bande de 10 nm centrée à 325 nm. Le spectre d'action augmentait de façon monotone avec la diminution de la longueur d'onde. Il faut donc conclure que des niveaux bien inférieurs à 5 J/cm2 à 308 nm devrait produire des lésions rétiniennes, bien que ces lésions ne deviennent apparentes que 24 à 48 heures après l'exposition. Il n'y a pas de données publiées pour les seuils de lésion rétinienne inférieurs à 325 nm, et on ne peut que s'attendre à ce que le modèle du spectre d'action pour les lésions photochimiques de la cornée et des tissus du cristallin s'applique également à la rétine, conduisant à un seuil de lésion de l'ordre de 0.1 J/cm2.

Bien qu'il ait été clairement démontré que le rayonnement UVB est mutagène et cancérigène pour la peau, l'extrême rareté de la carcinogenèse dans la cornée et la conjonctive est tout à fait remarquable. Il semble n'y avoir aucune preuve scientifique établissant un lien entre l'exposition aux rayons UV et les cancers de la cornée ou de la conjonctive chez l'homme, bien qu'il n'en soit pas de même pour les bovins. Cela suggérerait un système immunitaire très efficace fonctionnant dans l'œil humain, car il y a certainement des travailleurs extérieurs qui reçoivent une exposition aux rayons UV comparable à celle que reçoivent les bovins. Cette conclusion est en outre étayée par le fait que les individus souffrant d'une réponse immunitaire défectueuse, comme dans le xeroderma pigmentosum, développent fréquemment des néoplasies de la cornée et de la conjonctive (Stenson 1982).

Normes de sécurité

Des limites d'exposition professionnelle (LE) aux rayons UV ont été élaborées et comprennent une courbe du spectre d'action qui enveloppe les données de seuil pour les effets aigus obtenues à partir d'études sur l'érythème et la kératoconjonctivite minimes (Sliney 1972; IRPA 1989). Cette courbe ne diffère pas significativement des données seuils collectives, compte tenu des erreurs de mesure et des variations de réponse individuelle, et se situe bien en dessous des seuils cataractogènes UVB.

La EL pour les UV est la plus faible à 270 nm (0.003 J/cm2 à 270 nm), et, par exemple, à 308 nm est de 0.12 J/cm2 (ACGIH 1995, IRPA 1988). Que l'exposition provienne de quelques expositions pulsées au cours de la journée, d'une exposition unique très brève ou d'une exposition de 8 heures à quelques microwatts par centimètre carré, le risque biologique est le même et les limites ci-dessus s'appliquent au journée de travail complète.

Protection professionnelle

L'exposition professionnelle aux rayons UV doit être minimisée dans la mesure du possible. Pour les sources artificielles, dans la mesure du possible, la priorité doit être accordée aux mesures techniques telles que la filtration, le blindage et l'enceinte. Les contrôles administratifs, tels que la limitation de l'accès, peuvent réduire les exigences en matière de protection personnelle.

Les travailleurs de plein air tels que les travailleurs agricoles, les ouvriers, les ouvriers du bâtiment, les pêcheurs, etc. peuvent minimiser leur risque d'exposition aux UV solaires en portant des vêtements à tissage serré appropriés et, plus important encore, un chapeau à rebord pour réduire l'exposition du visage et du cou. Des écrans solaires peuvent être appliqués sur la peau exposée pour réduire l'exposition ultérieure. Les travailleurs extérieurs doivent avoir accès à l'ombre et bénéficier de toutes les mesures de protection nécessaires mentionnées ci-dessus.

Dans l'industrie, il existe de nombreuses sources capables de provoquer des lésions oculaires aiguës dans un court temps d'exposition. Une variété de protections oculaires est disponible avec différents degrés de protection adaptés à l'utilisation prévue. Ceux destinés à un usage industriel comprennent les casques de soudage (offrant en outre une protection contre les rayonnements intenses visibles et infrarouges ainsi qu'une protection faciale), des écrans faciaux, des lunettes de protection et des lunettes absorbant les UV. En général, les lunettes de protection fournies pour un usage industriel doivent être bien ajustées sur le visage, garantissant ainsi qu'il n'y a pas d'espace par lequel les rayons UV peuvent atteindre directement l'œil, et elles doivent être bien construites pour éviter les blessures physiques.

L'adéquation et le choix des lunettes de protection dépendent des points suivants :

  • les caractéristiques d'intensité et d'émission spectrale de la source UV
  • les modèles de comportement des personnes à proximité des sources de rayons UV (la distance et le temps d'exposition sont importants)
  • les propriétés de transmission du matériau des lunettes de protection
  • la conception de la monture des lunettes pour empêcher l'exposition périphérique de l'œil aux rayons UV directs non absorbés.

 

Dans les situations d'exposition industrielle, le degré de danger oculaire peut être évalué par mesure et comparaison avec les limites d'exposition recommandées (Duchene, Lakey et Repacholi 1991).

Mesure

En raison de la forte dépendance des effets biologiques à la longueur d'onde, la principale mesure de toute source d'UV est sa puissance spectrale ou sa distribution d'irradiance spectrale. Cela doit être mesuré avec un spectroradiomètre qui se compose d'une optique d'entrée appropriée, d'un monochromateur et d'un détecteur UVR et d'une lecture. Un tel instrument n'est normalement pas utilisé en hygiène du travail.

Dans de nombreuses situations pratiques, un appareil de mesure UV à large bande est utilisé pour déterminer les durées d'exposition sans danger. Pour des raisons de sécurité, la réponse spectrale peut être adaptée pour suivre la fonction spectrale utilisée pour les directives d'exposition de l'ACGIH et de l'IRPA. Si des instruments appropriés ne sont pas utilisés, de graves erreurs d'évaluation des risques en résulteront. Des dosimètres UV personnels sont également disponibles (par exemple, film de polysulfone), mais leur application a été largement confinée à la recherche sur la sécurité au travail plutôt qu'aux enquêtes d'évaluation des risques.

Conclusions

Les dommages moléculaires des composants cellulaires clés résultant de l'exposition aux UV se produisent constamment, et des mécanismes de réparation existent pour faire face à l'exposition de la peau et des tissus oculaires aux rayons ultraviolets. Ce n'est que lorsque ces mécanismes de réparation sont dépassés qu'une lésion biologique aiguë devient apparente (Smith 1988). Pour ces raisons, la minimisation de l'exposition professionnelle aux rayons UV continue d'être un sujet de préoccupation important pour les travailleurs de la santé et de la sécurité au travail.

 

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Table des matières

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