36. Pressione barometrica aumentata
Editor del capitolo: TJR Francesco
Sommario
Lavorare con pressione barometrica aumentata
Eric Kindwall
Dees F. Gorman
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Istruzioni per gli addetti all'aria compressa
2. Malattia da decompressione: classificazione rivista
37. Pressione barometrica ridotta
Editor del capitolo: Walter Dummer
Acclimatazione ventilatoria ad alta quota
John T. Reeves e John V. Weil
Effetti fisiologici della pressione barometrica ridotta
Kenneth I. Berger e William N. Rom
Considerazioni sulla salute per la gestione del lavoro ad alta quota
John B. Ovest
Prevenzione dei rischi professionali in alta quota
Walter Dummer
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
38. Rischi biologici
Editor del capitolo: Zuheir Ibrahim Fakhri
Rischi biologici sul posto di lavoro
Zuheir I. Fakhri
Animali acquatici
D.Zannini
Animali velenosi terrestri
JA Rioux e B.Juminer
Caratteristiche cliniche del morso di serpente
David A. Warrell
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Ambienti occupazionali con agenti biologici
2. Virus, batteri, funghi e piante sul posto di lavoro
3. Gli animali come fonte di rischi professionali
39. Disastri naturali e tecnologici
Editor del capitolo: PierAlberto Bertazzi
Disastri e incidenti rilevanti
PierAlberto Bertazzi
Convenzione ILO sulla prevenzione dei principali incidenti industriali, 1993 (n. 174)
Preparazione alle catastrofi
Peter J.Baxter
Attività post-disastro
Benedetto Terracini e Ursula Ackermann-Liebrich
Problemi relativi alle condizioni meteorologiche
Jean francese
Valanghe: pericoli e misure di protezione
Gustav Pointstingl
Trasporto di materiale pericoloso: chimico e radioattivo
Donald M. Campbell
Incidenti da radiazioni
Pierre Verger e Denis Winter
Caso di studio: cosa significa dose?
Misure di salute e sicurezza sul lavoro nelle aree agricole contaminate da radionuclidi: l'esperienza di Chernobyl
Yuri Kundiev, Leonard Dobrovolsky e VI Chernyuk
Caso di studio: l'incendio della fabbrica di giocattoli Kader
Casey Cavanaugh Grant
Impatti dei disastri: lezioni dal punto di vista medico
Josè Luis Zeballos
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Definizioni dei tipi di disastro
2. Numero medio di vittime su 25 anni per tipo e trigger naturale per regione
3. Numero medio di vittime su 25 anni per tipo e motivo scatenante non naturale per regione
4. N. vittime medie su 25 anni per tipo di innesco naturale (1969-1993)
5. Numero medio di vittime su 25 anni per tipo di trigger non naturale (1969-1993)
6. Scatto naturale dal 1969 al 1993: eventi in 25 anni
7. Trigger non naturale dal 1969 al 1993: eventi in 25 anni
8. Trigger naturale: numero per regione globale e tipo nel 1994
9. Trigger non naturale: numero per regione globale e tipo nel 1994
10 Esempi di esplosioni industriali
11 Esempi di grandi incendi
12 Esempi di importanti rilasci tossici
13 Ruolo della gestione degli impianti a rischio maggiore nel controllo dei pericoli
14 Metodi di lavoro per la valutazione dei pericoli
15 Criteri della Direttiva CE per gli impianti a rischio elevato
16 Sostanze chimiche prioritarie utilizzate per identificare le installazioni a rischio maggiore
17 Rischi professionali legati alle condizioni meteorologiche
18 Tipici radionuclidi, con le loro emivite radioattive
19 Confronto di diversi incidenti nucleari
20 Contaminazione in Ucraina, Bielorussia e Russia dopo Chernobyl
21 Contaminazione da stronzio-90 dopo l'incidente di Khyshtym (Urali 1957)
22 Sorgenti radioattive che hanno coinvolto il grande pubblico
23 Principali incidenti che coinvolgono gli irradiatori industriali
24 Registro degli incidenti da radiazioni di Oak Ridge (USA) (in tutto il mondo, 1944-88)
25 Modello di esposizione professionale alle radiazioni ionizzanti in tutto il mondo
26 Effetti deterministici: soglie per organi selezionati
27 Pazienti con sindrome acuta da irradiazione (AIS) dopo Chernobyl
28 Studi epidemiologici sul cancro dell'irradiazione esterna ad alte dosi
29 Tumori della tiroide nei bambini in Bielorussia, Ucraina e Russia, 1981-94
30 Scala internazionale degli incidenti nucleari
31 Misure di protezione generiche per la popolazione generale
32 Criteri per le zone di contaminazione
33 Grandi disastri in America Latina e nei Caraibi, 1970-93
34 Perdite dovute a sei calamità naturali
35 Ospedali e letti d'ospedale danneggiati/distrutti da 3 gravi catastrofi
36 Vittime in 2 ospedali crollati a causa del terremoto del 1985 in Messico
37 Posti letto d'ospedale persi a causa del terremoto cileno del marzo 1985
38 Fattori di rischio per danni sismici alle infrastrutture ospedaliere
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
Fare clic per tornare all'inizio della pagina
40. Elettricità
Editor del capitolo: Dominique Foliot
Elettricità: effetti fisiologici
Dominique Foliot
Elettricità statica
Claudio Menguy
Prevenzione e norme
Renzo Comino
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Stime del tasso di folgorazione-1988
2. Relazioni di base in elettrostatica-Raccolta di equazioni
3. Affinità elettroniche di polimeri selezionati
4. Tipici limiti inferiori di infiammabilità
5. Onere specifico associato a operazioni industriali selezionate
6. Esempi di apparecchiature sensibili alle scariche elettrostatiche
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
41. Fuoco
Editor del capitolo: Casey C. Grant
Concetti di base
Dougal Drysdale
Fonti di rischi di incendio
Tamás Banky
Misure di prevenzione incendi
Peter F.Johnson
Misure di protezione antincendio passiva
Yngve Anderberg
Misure attive di protezione antincendio
Gary Taylor
Organizzazione per la protezione antincendio
S. Deri
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Limiti inferiore e superiore di infiammabilità in aria
2. Punti di infiammabilità e punti di fuoco di combustibili liquidi e solidi
3. Fonti di accensione
4. Confronto delle concentrazioni di diversi gas necessari per l'inertizzazione
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
42. Caldo e freddo
Editor del capitolo: Jean-Jacques Vogt
Risposte fisiologiche all'ambiente termico
W.Larry Kenney
Effetti dello stress da calore e del lavoro al caldo
Bodil Nielsen
Disturbi da calore
Tokuo Ogawa
Prevenzione dello stress da calore
Sarah A. Nunneley
Le basi fisiche del lavoro in calore
Jacques Malchaire
Valutazione dello Stress da Calore e degli Indici di Stress da Calore
Kenneth C. Parsons
Caso di studio: Indici di calore: formule e definizioni
Scambio di calore attraverso l'abbigliamento
Wouter A. Lotens
Ambienti freddi e lavoro a freddo
Ingvar Holmér, Per-Ola Granberg e Goran Dahlstrom
Prevenzione dello stress da freddo in condizioni esterne estreme
Jacques Bittel e Gustave Savourey
Indici e standard freddi
Ingvar Holmér
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Concentrazione di elettroliti nel plasma sanguigno e nel sudore
2. Indice di stress termico e tempi di esposizione consentiti: calcoli
3. Interpretazione dei valori dell'Heat Stress Index
4. Valori di riferimento per i criteri di sollecitazione termica e deformazione
5. Modello utilizzando la frequenza cardiaca per valutare lo stress da calore
6. Valori di riferimento WBGT
7. Pratiche di lavoro per ambienti caldi
8. Calcolo dell'indice SWreq e metodo di valutazione: equazioni
9. Descrizione dei termini utilizzati nella ISO 7933 (1989b)
10 Valori WBGT per quattro fasi di lavoro
11 Dati di base per la valutazione analitica secondo ISO 7933
12 Valutazione analitica utilizzando ISO 7933
13 Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi
14 Durata dello stress da freddo non compensato e reazioni associate
15 Indicazione degli effetti previsti dell'esposizione al freddo lieve e grave
16 Temperatura del tessuto corporeo e prestazioni fisiche umane
17 Risposte umane al raffreddamento: reazioni indicative all'ipotermia
18 Raccomandazioni sanitarie per il personale esposto allo stress da freddo
19 Programmi di condizionamento per lavoratori esposti al freddo
20 Prevenzione e riduzione dello stress da freddo: strategie
21 Strategie e misure relative a fattori e attrezzature specifici
22 Meccanismi generali di adattamento al freddo
23 Numero di giorni in cui la temperatura dell'acqua è inferiore a 15 ºC
24 Temperature dell'aria di vari ambienti lavorativi freddi
25 Classificazione schematica del lavoro a freddo
26 Classificazione dei livelli di tasso metabolico
27 Esempi di valori di isolamento di base dell'abbigliamento
28 Classificazione della resistenza termica al raffreddamento degli indumenti
29 Classificazione della resistenza termica da contatto degli indumenti
30 Indice Wind Chill, temperatura e tempo di congelamento della carne esposta
31 Potere rinfrescante del vento sulla carne esposta
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
43. Orario di lavoro
Editor del capitolo: Pietro Knauth
Ore di lavoro
Pietro Knauth
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Intervalli di tempo dall'inizio del lavoro a turni fino a tre malattie
2. Lavoro a turni e incidenza di disturbi cardiovascolari
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
44. Qualità dell'aria interna
Editor del capitolo: Saverio Guardino Sola
Qualità dell'aria interna: introduzione
Saverio Guardino Sola
Natura e fonti di contaminanti chimici indoor
Derrick Crump
Radon
Maria José Berenguer
Fumo di tabacco
Dietrich Hoffmann e Ernst L. Wynder
Regolamento sul fumo
Saverio Guardino Sola
Misurazione e valutazione degli inquinanti chimici
M. Gracia Rosell Farrás
Contaminazione biologica
Brian Flanngan
Regolamenti, Raccomandazioni, Linee Guida e Standard
Maria José Berenguer
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Classificazione degli inquinanti organici indoor
2. Emissione di formaldeide da una varietà di materiali
3. Ttl. composti organici volatili concentrati, rivestimenti per pareti/pavimenti
4. Prodotti di consumo e altre fonti di prodotti organici volatili
5. Principali tipi e concentrazioni nel Regno Unito urbano
6. Misure sul campo di ossidi di azoto e monossido di carbonio
7. Agenti tossici e cancerogeni nel fumo di sigaretta
8. Agenti tossici e cancerogeni dal fumo di tabacco
9. Cotinina urinaria nei non fumatori
10 Metodologia per il prelievo dei campioni
11 Metodi di rilevamento dei gas nell'aria interna
12 Metodi utilizzati per l'analisi degli inquinanti chimici
13 Limiti di rilevamento inferiori per alcuni gas
14 Tipi di funghi che possono causare rinite e/o asma
15 Microrganismi e alveoliti allergiche estrinseche
16 Microrganismi nell'aria interna non industriale e nella polvere
17 Standard di qualità dell'aria stabiliti dall'EPA statunitense
18 Linee guida dell'OMS per il fastidio non canceroso e non olfattivo
19 Valori guida dell'OMS basati su effetti sensoriali o fastidio
20 Valori di riferimento per il radon di tre organizzazioni
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
45. Controllo ambientale interno
Editor del capitolo: Juan Guasch Farras
Controllo degli ambienti interni: principi generali
A. Hernández Calleja
Aria interna: metodi per il controllo e la pulizia
E. Adán Liébana e A. Hernández Calleja
Scopi e principi della ventilazione generale e di diluizione
Emilio Castejon
Criteri di ventilazione per edifici non industriali
A. Hernández Calleja
Impianti di Riscaldamento e Condizionamento
F. Ramos Pérez e J. Guasch Farrás
Aria interna: ionizzazione
E. Adán Liébana e J. Guasch Farrás
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. I più comuni inquinanti indoor e le loro fonti
2. Requisiti di base: sistema di ventilazione per diluizione
3. Misure di controllo e loro effetti
4. Adeguamenti all'ambiente di lavoro e agli effetti
5. Efficacia dei filtri (standard ASHRAE 52-76)
6. Reagenti usati come assorbenti per contaminanti
7. Livelli di qualità dell'aria indoor
8. Contaminazione dovuta agli occupanti di un edificio
9. Grado di occupazione dei diversi edifici
10 Contaminazione dovuta all'edificio
11 Livelli di qualità dell'aria esterna
12 Norme proposte per i fattori ambientali
13 Temperature di comfort termico (basate su Fanger)
14 Caratteristiche degli ioni
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
46. Illuminazione
Editor del capitolo: Juan Guasch Farras
Tipi di lampade e illuminazione
Richard Forster
Condizioni richieste per Visual
Fernando Ramos Pérez e Ana Hernández Calleja
Condizioni generali di illuminazione
N.Alan Smith
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Potenza e potenza migliorate di circa 1,500 mm lampade a tubo fluorescente
2. Tipica efficacia della lampada
3. International Lamp Coding System (ILCOS) per alcuni tipi di lampade
4. Colori e forme comuni delle lampade a incandescenza e codici ILCOS
5. Tipi di lampade al sodio ad alta pressione
6. Contrasti di colore
7. Fattori di riflessione di diversi colori e materiali
8. Livelli raccomandati di illuminamento mantenuto per luoghi/attività
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
47. rumore
Editor del capitolo: Alice H.Suter
La natura e gli effetti del rumore
Alice H.Suter
Misurazione del rumore e valutazione dell'esposizione
Eduard I. Denisov e il tedesco A. Suvorov
Ingegneria del controllo del rumore
Dennis P. Driscoll
Programmi per la conservazione dell'udito
Larry H. Royster e Julia Doswell Royster
Norme e regolamenti
Alice H.Suter
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Limiti di esposizione ammissibili (PEL) per l'esposizione al rumore, per nazione
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
48. Radiazioni: ionizzanti
Editor del capitolo: Robert N. Cherry, Jr.
Introduzione
Robert N. Cherry, Jr.
Biologia delle radiazioni ed effetti biologici
Arthur C. Upton
Fonti di radiazioni ionizzanti
Robert N. Cherry, Jr.
Progettazione del posto di lavoro per la sicurezza dalle radiazioni
Gordon M.Lodde
Sicurezza contro le radiazioni
Robert N. Cherry, Jr.
Pianificazione e gestione degli incidenti da radiazioni
Sydney W.Porter, Jr.
49. Radiazioni non ionizzanti
Editor del capitolo: Bengt Fante
Campi elettrici e magnetici ed esiti sanitari
Bengt Fante
Lo spettro elettromagnetico: caratteristiche fisiche di base
Kjell Hansson Mite
Radiazioni ultraviolette
David H. Sliney
Radiazione infrarossa
R. Matteo
Luce e radiazione infrarossa
David H. Sliney
Laser
David H. Sliney
Campi a radiofrequenza e microonde
Kjell Hansson Mite
Campi elettrici e magnetici VLF ed ELF
Michael H. Repacholi
Campi elettrici e magnetici statici
Martino Grandolfo
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Sorgenti ed esposizioni per IR
2. Funzione di rischio termico retinico
3. Limiti di esposizione per laser tipici
4. Applicazioni di apparecchiature che utilizzano una gamma da >0 a 30 kHz
5. Fonti occupazionali di esposizione ai campi magnetici
6. Effetti delle correnti che attraversano il corpo umano
7. Effetti biologici di vari intervalli di densità di corrente
8. Limiti di esposizione professionale-campi elettrici/magnetici
9. Studi su animali esposti a campi elettrici statici
10 Principali tecnologie e grandi campi magnetici statici
11 Raccomandazioni ICNIRP per campi magnetici statici
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
50. Vibrazione
Editor del capitolo: Michael J.Griffin
Vibrazione
Michael J.Griffin
Vibrazione di tutto il corpo
Helmut Seidel e Michael J. Griffin
Vibrazione trasmessa a mano
Massimo Bovenzi
Chinetosi
Alan J.Benson
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Attività con effetti negativi di vibrazioni a tutto il corpo
2. Misure preventive per le vibrazioni trasmesse al corpo intero
3. Esposizioni a vibrazioni trasmesse a mano
4. Fasi, scala Workshop di Stoccolma, sindrome da vibrazione mano-braccio
5. Fenomeno di Raynaud e sindrome da vibrazione mano-braccio
6. Valori limite di soglia per le vibrazioni trasmesse dalla mano
7. Direttiva del Consiglio dell'Unione Europea: vibrazioni trasmesse dalla mano (1994)
8. Grandezze di vibrazione per lo sbiancamento delle dita
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
51. Violenza
Editor del capitolo: Leon J.Warshaw
Violenza sul posto di lavoro
Leon J.Warshaw
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Tassi più alti di omicidio sul lavoro, luoghi di lavoro negli Stati Uniti, 1980-1989
2. I più alti tassi di omicidio sul lavoro Occupazioni USA, 1980-1989
3. Fattori di rischio per gli omicidi sul lavoro
4. Guide per i programmi per prevenire la violenza sul posto di lavoro
52. Unità di visualizzazione visiva
Editor del capitolo: Diana Berthelette
Panoramica
Diana Berthelette
Caratteristiche delle postazioni di lavoro con display visivo
Ahmet Çakir
Problemi oculari e visivi
Paule Rey e Jean-Jacques Meyer
Rischi riproduttivi - Dati sperimentali
Ulf Bergqvist
Effetti riproduttivi - Prove umane
Claire Infante-Rivard
Caso di studio: una sintesi degli studi sugli esiti riproduttivi
Disordini muscolo-scheletrici
Gabriele Bammer
Problemi di pelle
Mats Berg e Sture Lidén
Aspetti psicosociali del lavoro al videoterminale
Michael J. Smith e Pascale Carayon
Aspetti ergonomici dell'interazione uomo-computer
Jean-Marc Robert
Standard di ergonomia
Tom FM Stewart
Fare clic su un collegamento sottostante per visualizzare la tabella nel contesto dell'articolo.
1. Distribuzione di computer in varie regioni
2. Frequenza e importanza degli elementi dell'attrezzatura
3. Prevalenza dei sintomi oculari
4. Studi teratologici su ratti o topi
5. Studi teratologici su ratti o topi
6. Uso di videoterminali come fattore di esiti avversi della gravidanza
7. Le analisi da studiare provocano problemi muscoloscheletrici
8. Fattori ritenuti responsabili di problemi muscoloscheletrici
Punta su una miniatura per vedere la didascalia della figura, fai clic per vedere la figura nel contesto dell'articolo.
Questo articolo descrive gli aspetti dei programmi di radioprotezione. L'obiettivo della sicurezza dalle radiazioni è eliminare o ridurre al minimo gli effetti dannosi delle radiazioni ionizzanti e del materiale radioattivo sui lavoratori, sul pubblico e sull'ambiente, consentendone al tempo stesso gli usi benefici.
La maggior parte dei programmi di radioprotezione non dovrà implementare tutti gli elementi descritti di seguito. La progettazione di un programma di protezione dalle radiazioni dipende dai tipi di sorgenti di radiazioni ionizzanti coinvolte e dal modo in cui vengono utilizzate.
Principi di sicurezza dalle radiazioni
La Commissione internazionale per la protezione radiologica (ICRP) ha proposto che i seguenti principi dovrebbero guidare l'uso delle radiazioni ionizzanti e l'applicazione degli standard di sicurezza dalle radiazioni:
Standard di sicurezza dalle radiazioni
Esistono standard per l'esposizione alle radiazioni dei lavoratori e del pubblico in generale e per i limiti annuali di assunzione (ALI) di radionuclidi. Gli standard per le concentrazioni di radionuclidi nell'aria e nell'acqua possono essere ricavati dagli ALI.
L'ICRP ha pubblicato ampie tabulazioni degli ALI e ne ha derivato le concentrazioni nell'aria e nell'acqua. Un riassunto dei suoi limiti di dose raccomandati è nella tabella 1.
Tabella 1. Limiti di dose raccomandati dalla Commissione internazionale per la protezione radiologica1
Applicazioni |
Limite di dose |
|
Professionale |
Pubblico |
|
Dose efficace |
20 mSv all'anno in media |
1 mSv in un anno3 |
Dose equivalente annuale in: |
||
Lente dell'occhio |
150 mSv |
15 mSv |
Pelle4 |
500 mSv |
50 mSv |
Mani e piedi |
500 mSv |
- |
1 I limiti si applicano alla somma delle dosi rilevanti dall'esposizione esterna nel periodo specificato e alla dose impegnata di 50 anni (fino all'età di 70 anni per i bambini) dall'assunzione nello stesso periodo.
2 Con l'ulteriore disposizione che la dose efficace non deve superare i 50 mSv in un singolo anno. Ulteriori restrizioni si applicano all'esposizione professionale delle donne incinte.
3 In circostanze particolari, un valore più elevato di dose efficace potrebbe essere consentito in un solo anno, a condizione che la media su 5 anni non superi 1 mSv all'anno.
4 La limitazione della dose efficace fornisce una protezione sufficiente per la pelle contro gli effetti stocastici. Un limite aggiuntivo è necessario per le esposizioni localizzate al fine di prevenire effetti deterministici.
dosimetria
La dosimetria viene utilizzata per indicare gli equivalenti di dose da cui ricevono i lavoratori esterno campi di radiazione a cui possono essere esposti. I dosimetri sono caratterizzati dal tipo di dispositivo, dal tipo di radiazione che misurano e dalla porzione del corpo per la quale si vuole indicare la dose assorbita.
Tre tipi principali di dosimetri sono più comunemente impiegati. Sono dosimetri termoluminescenti, dosimetri a film e camere di ionizzazione. Altri tipi di dosimetri (non discussi qui) includono fogli di fissione, dispositivi track-etch e dosimetri a "bolle" di plastica.
I dosimetri termoluminescenti sono il tipo di dosimetro personale più comunemente utilizzato. Sfruttano il principio che quando alcuni materiali assorbono energia dalle radiazioni ionizzanti, la immagazzinano in modo tale che successivamente possa essere recuperata sotto forma di luce quando i materiali vengono riscaldati. In larga misura, la quantità di luce rilasciata è direttamente proporzionale all'energia assorbita dalla radiazione ionizzante e quindi alla dose assorbita dal materiale ricevuto. Questa proporzionalità è valida su una gamma molto ampia di energia delle radiazioni ionizzanti e velocità di dose assorbita.
Sono necessarie attrezzature speciali per elaborare con precisione i dosimetri termoluminescenti. La lettura del dosimetro termoluminescente distrugge le informazioni sulla dose in esso contenute. Tuttavia, dopo un'adeguata elaborazione, i dosimetri termoluminescenti sono riutilizzabili.
Il materiale utilizzato per i dosimetri termoluminescenti deve essere trasparente alla luce che emette. I materiali più comunemente utilizzati per i dosimetri termoluminescenti sono il fluoruro di litio (LiF) e il fluoruro di calcio (CaF2). I materiali possono essere drogati con altri materiali o realizzati con una composizione isotopica specifica per scopi specializzati come la dosimetria dei neutroni.
Molti dosimetri contengono diversi chip termoluminescenti con diversi filtri davanti per consentire la discriminazione tra energie e tipi di radiazioni.
La pellicola era il materiale più popolare per la dosimetria del personale prima che la dosimetria termoluminescente diventasse comune. Il grado di oscuramento del film dipende dall'energia assorbita dalla radiazione ionizzante, ma la relazione non è lineare. La dipendenza della risposta del film dalla dose totale assorbita, dalla velocità di dose assorbita e dall'energia di radiazione è maggiore di quella dei dosimetri termoluminescenti e può limitare il campo di applicabilità del film. Tuttavia, la pellicola ha il vantaggio di fornire una registrazione permanente della dose assorbita alla quale è stata esposta.
Varie formulazioni di film e disposizioni di filtri possono essere utilizzate per scopi speciali, come la dosimetria di neutroni. Come per i dosimetri termoluminescenti, è necessaria un'attrezzatura speciale per un'analisi corretta.
La pellicola è generalmente molto più sensibile all'umidità e alla temperatura ambiente rispetto ai materiali termoluminescenti e può fornire letture falsamente elevate in condizioni avverse. D'altra parte, gli equivalenti di dose indicati dai dosimetri termoluminescenti possono essere influenzati dall'urto di una loro caduta su una superficie dura.
Solo le organizzazioni più grandi gestiscono i propri servizi di dosimetria. La maggior parte ottiene tali servizi da società specializzate nella loro fornitura. È importante che tali società siano autorizzate o accreditate dalle autorità indipendenti appropriate in modo da garantire risultati di dosimetria accurati.
Autolettura, piccole camere di ionizzazione, chiamate anche camere tascabili, vengono utilizzati per ottenere informazioni dosimetriche immediate. Il loro utilizzo è spesso richiesto quando il personale deve entrare in aree ad alta o altissima radiazione, dove il personale potrebbe ricevere una grande dose assorbita in un breve periodo di tempo. Le camere tascabili sono spesso calibrate localmente e sono molto sensibili agli urti. Di conseguenza, dovrebbero sempre essere integrati da dosimetri termoluminescenti oa film, che sono più precisi e affidabili ma non forniscono risultati immediati.
La dosimetria è richiesta per un lavoratore quando ha una ragionevole probabilità di accumulare una certa percentuale, solitamente il 5 o il 10%, dell'equivalente di dose massimo consentito per l'intero corpo o alcune parti del corpo.
Un dosimetro per tutto il corpo dovrebbe essere indossato da qualche parte tra le spalle e la vita, in un punto in cui è prevista la massima esposizione. Quando le condizioni di esposizione lo richiedono, altri dosimetri possono essere indossati sulle dita o sui polsi, sull'addome, su una fascia o un cappello sulla fronte, o su un collare, per valutare l'esposizione localizzata alle estremità, a un feto o embrione, alla tiroide o al lenti degli occhi. Fare riferimento alle linee guida normative appropriate sull'opportunità di indossare i dosimetri all'interno o all'esterno di indumenti protettivi come grembiuli, guanti e colletti di piombo.
I dosimetri del personale indicano solo la radiazione a cui il dosimetro è stato esposto. L'assegnazione della dose del dosimetro equivalente alla persona o agli organi della persona è accettabile per dosi piccole e banali, ma le grandi dosi del dosimetro, in particolare quelle che superano di gran lunga gli standard normativi, dovrebbero essere analizzate attentamente per quanto riguarda il posizionamento del dosimetro e i campi di radiazione effettivi a cui il dosimetro lavoratore è stato esposto durante la stima della dose che il lavoratore effettivamente ricevuto. Una dichiarazione dovrebbe essere ottenuta dal lavoratore come parte dell'indagine e inclusa nel verbale. Tuttavia, molto più spesso che no, dosi molto elevate del dosimetro sono il risultato di un'esposizione deliberata alle radiazioni del dosimetro mentre non veniva indossato.
bioassay
bioassay (anche detto radiobiologico) indica la determinazione di tipi, quantità o concentrazioni e, in alcuni casi, l'ubicazione di materiale radioattivo nel corpo umano, sia mediante misurazione diretta (in vivo conteggio) o mediante analisi e valutazione dei materiali escreti o rimossi dal corpo umano.
Il biodosaggio viene solitamente utilizzato per valutare l'equivalente di dose del lavoratore a causa del materiale radioattivo introdotto nel corpo. Può anche fornire un'indicazione dell'efficacia delle misure attive adottate per prevenire tale assunzione. Più raramente può essere utilizzato per stimare la dose che un lavoratore ha ricevuto da una massiccia esposizione esterna alle radiazioni (ad esempio, contando i globuli bianchi oi difetti cromosomici).
Il saggio biologico deve essere eseguito quando esiste una ragionevole possibilità che un lavoratore possa assumere o abbia assunto nel proprio corpo più di una certa percentuale (solitamente il 5 o il 10%) dell'ALI per un radionuclide. La forma chimica e fisica del radionuclide ricercato nel corpo determina il tipo di saggio biologico necessario per rilevarlo.
Il biodosaggio può consistere nell'analisi di campioni prelevati dal corpo (ad esempio urina, feci, sangue o capelli) per isotopi radioattivi. In questo caso, la quantità di radioattività nel campione può essere correlata alla radioattività nel corpo della persona e successivamente alla dose di radiazioni che il corpo della persona o alcuni organi hanno ricevuto o si impegnano a ricevere. Il biodosaggio delle urine per il trizio è un esempio di questo tipo di biodosaggio.
La scansione del corpo intero o parziale può essere utilizzata per rilevare radionuclidi che emettono raggi x o gamma di energia ragionevolmente rilevabili all'esterno del corpo. Biodosaggio tiroideo per iodio-131 (131I) è un esempio di questo tipo di saggio biologico.
Il saggio biologico può essere eseguito internamente oppure i campioni o il personale possono essere inviati a una struttura o organizzazione specializzata nel saggio biologico da eseguire. In entrambi i casi, la corretta calibrazione delle apparecchiature e l'accreditamento delle procedure di laboratorio è essenziale per garantire risultati accurati, precisi e difendibili del biodosaggio.
Abbigliamento protettivo
L'abbigliamento protettivo viene fornito dal datore di lavoro al lavoratore per ridurre la possibilità di contaminazione radioattiva del lavoratore o dei suoi indumenti o per proteggere parzialmente il lavoratore dalle radiazioni beta, x o gamma. Esempi dei primi sono indumenti, guanti, cappucci e stivali anti-contaminazione. Esempi di questi ultimi sono grembiuli, guanti e occhiali piombati.
Protezione respiratoria
Un dispositivo di protezione delle vie respiratorie è un apparecchio, come un respiratore, utilizzato per ridurre l'assunzione da parte di un lavoratore di materiali radioattivi trasportati dall'aria.
I datori di lavoro devono utilizzare, per quanto possibile, processi o altri controlli tecnici (ad esempio, contenimento o ventilazione) per limitare le concentrazioni di materiali radioattivi nell'aria. Quando ciò non sia possibile per il controllo delle concentrazioni di materiale radioattivo nell'aria a valori inferiori a quelli che definiscono un'area di radioattività aerea, il datore di lavoro, compatibilmente con il mantenimento della dose totale efficace equivalente ALARA, deve aumentare il monitoraggio e limitare gli apporti di uno o più dei seguenti mezzi:
I dispositivi di protezione respiratoria forniti ai lavoratori devono essere conformi alle norme nazionali applicabili per tali dispositivi.
Il datore di lavoro deve attuare e mantenere un programma di protezione delle vie respiratorie che includa:
Il datore di lavoro deve avvisare ciascun utilizzatore del respiratore che l'utente può lasciare l'area di lavoro in qualsiasi momento per alleviare l'uso del respiratore in caso di malfunzionamento dell'apparecchiatura, disagio fisico o psicologico, errore procedurale o di comunicazione, deterioramento significativo delle condizioni operative o qualsiasi altra condizione che potrebbe richiedere tale sollievo.
Anche se le circostanze potrebbero non richiedere l'uso di routine dei respiratori, condizioni di emergenza credibili possono imporre la loro disponibilità. In tali casi, anche i respiratori devono essere certificati per tale uso da un organismo di accreditamento appropriato e mantenuti in condizioni pronte per l'uso.
Sorveglianza della salute sul lavoro
I lavoratori esposti a radiazioni ionizzanti dovrebbero ricevere servizi di medicina del lavoro nella stessa misura dei lavoratori esposti ad altri rischi professionali.
Gli esami generali di preplacement valutano la salute generale del potenziale dipendente e stabiliscono i dati di riferimento. È sempre necessario ottenere una precedente storia medica e di esposizione. A seconda della natura dell'esposizione alle radiazioni prevista, possono essere necessari esami specialistici, come il cristallino dell'occhio e la conta delle cellule del sangue. Questo dovrebbe essere lasciato alla discrezione del medico curante.
Indagini sulla contaminazione
Un'indagine sulla contaminazione è una valutazione delle condizioni radiologiche relative alla produzione, all'uso, al rilascio, allo smaltimento o alla presenza di materiali radioattivi o altre sorgenti di radiazioni. Se del caso, tale valutazione include un'indagine fisica dell'ubicazione del materiale radioattivo e misurazioni o calcoli dei livelli di radiazione, o concentrazioni o quantità di materiale radioattivo presente.
Le indagini sulla contaminazione vengono eseguite per dimostrare la conformità alle normative nazionali e per valutare l'entità dei livelli di radiazione, le concentrazioni o le quantità di materiale radioattivo e i potenziali pericoli radiologici che potrebbero essere presenti.
La frequenza delle indagini sulla contaminazione è determinata dal grado di potenziale pericolo presente. Dovrebbero essere effettuate indagini settimanali nelle aree di stoccaggio dei rifiuti radioattivi e nei laboratori e nelle cliniche in cui vengono utilizzate quantità relativamente elevate di sorgenti radioattive non sigillate. Le indagini mensili sono sufficienti per i laboratori che lavorano con piccole quantità di sorgenti radioattive, come i laboratori che effettuano in vitro test utilizzando isotopi come trizio, carbonio-14 (14C) e iodio-125 (125I) con attività inferiori a pochi kBq.
Le apparecchiature di sicurezza contro le radiazioni e i misuratori di rilevamento devono essere adeguati ai tipi di materiale radioattivo e alle radiazioni coinvolte e devono essere adeguatamente calibrati.
Le indagini di contaminazione consistono in misurazioni dei livelli di radiazione ambientale con un contatore Geiger-Mueller (GM), una camera di ionizzazione o un contatore a scintillazione; misure di possibile contaminazione superficiale α o βγ con opportuni contatori a scintillazione GM o solfuro di zinco (ZnS) a finestra sottile; e wipe test delle superfici da contare successivamente in un contatore a scintillazione (ioduro di sodio (NaI)), un contatore al germanio (Ge) o un contatore a scintillazione liquida, a seconda dei casi.
Devono essere stabiliti livelli di azione appropriati per i risultati delle misurazioni della radiazione ambientale e della contaminazione. Quando viene superato un livello di azione, devono essere prese immediatamente misure per mitigare i livelli rilevati, riportarli a condizioni accettabili e prevenire l'esposizione non necessaria del personale alle radiazioni e l'assorbimento e la diffusione di materiale radioattivo.
Monitoraggio Ambientale
Il monitoraggio ambientale si riferisce alla raccolta e alla misurazione di campioni ambientali per materiali radioattivi e al monitoraggio delle aree al di fuori dei dintorni del luogo di lavoro per i livelli di radiazione. Gli scopi del monitoraggio ambientale includono la stima delle conseguenze per gli esseri umani derivanti dal rilascio di radionuclidi nella biosfera, il rilevamento di rilasci di materiale radioattivo nell'ambiente prima che diventino gravi e la dimostrazione della conformità alle normative.
Una descrizione completa delle tecniche di monitoraggio ambientale esula dallo scopo di questo articolo. Tuttavia, i principi generali saranno discussi.
Devono essere prelevati campioni ambientali che monitorino il percorso più probabile dei radionuclidi dall'ambiente all'uomo. Ad esempio, i campioni di suolo, acqua, erba e latte nelle regioni agricole intorno a una centrale nucleare dovrebbero essere prelevati regolarmente e analizzati per lo iodio-131 (131I) e stronzio-90 (90Sr) contenuto.
Il monitoraggio ambientale può includere il prelievo di campioni di aria, acque sotterranee, acque superficiali, suolo, fogliame, pesci, latte, selvaggina e così via. La scelta di quali campioni prelevare e quanto spesso prelevarli dovrebbe basarsi sugli scopi del monitoraggio, sebbene un piccolo numero di campioni casuali possa talvolta identificare un problema precedentemente sconosciuto.
Il primo passo nella progettazione di un programma di monitoraggio ambientale è quello di caratterizzare i radionuclidi rilasciati o che potrebbero essere rilasciati accidentalmente, rispetto al tipo, alla quantità e alla forma fisica e chimica.
La possibilità di trasporto di questi radionuclidi attraverso l'aria, le acque sotterranee e superficiali è la considerazione successiva. L'obiettivo è prevedere le concentrazioni di radionuclidi che raggiungono l'uomo direttamente attraverso l'aria e l'acqua o indirettamente attraverso il cibo.
Il successivo elemento di preoccupazione è il bioaccumulo di radionuclidi derivante dalla deposizione in ambienti acquatici e terrestri. L'obiettivo è prevedere la concentrazione di radionuclidi una volta entrati nella catena alimentare.
Infine, vengono esaminati il tasso di consumo umano di questi alimenti potenzialmente contaminati e il modo in cui questo consumo contribuisce alla dose di radiazioni umana e al conseguente rischio per la salute. I risultati di questa analisi vengono utilizzati per determinare l'approccio migliore al campionamento ambientale e per garantire che gli obiettivi del programma di monitoraggio ambientale siano raggiunti.
Test di tenuta di sorgenti sigillate
Una sorgente sigillata indica materiale radioattivo racchiuso in una capsula progettata per impedire la fuoriuscita o la fuoriuscita del materiale. Tali sorgenti devono essere testate periodicamente per verificare che la sorgente non perda materiale radioattivo.
Ogni sorgente sigillata deve essere testata per perdite prima del suo primo utilizzo, a meno che il fornitore non abbia fornito un certificato indicante che la sorgente è stata testata entro sei mesi (tre mesi per gli emettitori α) prima del trasferimento all'attuale proprietario. Ogni sorgente sigillata deve essere testata per perdite almeno una volta ogni sei mesi (tre mesi per gli emettitori α) o ad un intervallo specificato dall'autorità di regolamentazione.
Generalmente non sono richieste prove di tenuta sulle seguenti sorgenti:
Un test di tenuta viene eseguito prelevando un campione di strofinamento dalla sorgente sigillata o dalle superfici del dispositivo in cui è montata o conservata la sorgente sigillata su cui è prevedibile l'accumulo di contaminazione radioattiva o lavando la sorgente in una piccola quantità di detergente soluzione e trattando l'intero volume come campione.
Il campione dovrebbe essere misurato in modo che il test di perdita possa rilevare la presenza di almeno 200 Bq di materiale radioattivo sul campione.
Le sorgenti di radio sigillate richiedono speciali procedure di prova di tenuta per rilevare perdite di gas radon (Rn). Ad esempio, una procedura prevede di conservare la fonte sigillata in un barattolo con fibre di cotone per almeno 24 ore. Alla fine del periodo, le fibre di cotone vengono analizzate per la presenza di progenie Rn.
Una sorgente sigillata che presenta perdite superiori ai limiti consentiti deve essere rimossa dal servizio. Se la sorgente non è riparabile, dovrebbe essere gestita come rifiuto radioattivo. L'autorità di regolamentazione può richiedere che le fonti di perdita siano segnalate nel caso in cui la perdita sia il risultato di un difetto di fabbricazione meritevole di ulteriori indagini.
Inventario
Il personale addetto alla sicurezza in materia di radiazioni deve mantenere un inventario aggiornato di tutto il materiale radioattivo e di altre fonti di radiazioni ionizzanti di cui è responsabile il datore di lavoro. Le procedure dell'organizzazione devono garantire che il personale addetto alla sicurezza contro le radiazioni sia a conoscenza della ricezione, dell'uso, del trasferimento e dello smaltimento di tutto il materiale e le sorgenti, in modo che l'inventario possa essere mantenuto aggiornato. Un inventario fisico di tutte le fonti sigillate dovrebbe essere fatto almeno una volta ogni tre mesi. L'inventario completo delle sorgenti di radiazioni ionizzanti dovrebbe essere verificato durante l'audit annuale del programma di radioprotezione.
Inserimento delle Aree
La figura 1 mostra il simbolo della radiazione standard internazionale. Questo deve apparire ben visibile su tutti i segnali che denotano aree controllate ai fini della radioprotezione e sulle etichette dei contenitori che indicano la presenza di materiali radioattivi.
Figura 1. Simbolo di radiazione
Le aree controllate ai fini della radioprotezione sono spesso designate in termini di livelli di intensità di dose crescenti. Tali aree devono essere affisse in modo ben visibile con uno o più cartelli recanti il simbolo delle radiazioni e le parole "ATTENZIONE, AREA DI RADIAZIONE", "ATTENZIONE (or PERICOLO), ZONA DI RADIAZIONI ELEVATE” o “PERICOLO GRAVE, ZONA DI RADIAZIONI MOLTO ELEVATE”, a seconda dei casi.
Se un'area o un locale contiene una quantità significativa di materiale radioattivo (come definito dall'autorità di regolamentazione), l'ingresso a tale area o locale deve essere ben visibile con un cartello recante il simbolo della radiazione e la dicitura "ATTENZIONE (or PERICOLO), MATERIALI RADIOATTIVI”.
Un'area di radioattività aerea è una stanza o un'area in cui la radioattività aerea supera determinati livelli definiti dall'autorità di regolamentazione. Ogni area di radioattività aerea deve essere affissa con uno o più cartelli ben visibili recanti il simbolo della radiazione e la dicitura “ATTENZIONE, AREA DI RADIOATTIVITÀ AEREA” o “PERICOLO, AREA DI RADIOATTIVITÀ AEREA”.
Eccezioni a questi requisiti di distacco possono essere concesse per le stanze dei pazienti negli ospedali dove tali stanze sono altrimenti sotto controllo adeguato. Non è necessario affiggere aree o locali in cui le sorgenti di radiazioni devono essere collocate per periodi di otto ore o meno e sono comunque costantemente presidiate sotto adeguato controllo da parte di personale qualificato.
Access Control
Il grado di controllo dell'accesso a un'area è determinato dal grado del potenziale rischio di radiazioni nell'area.
Controllo dell'accesso alle aree ad alta radiazione
Ogni ingresso o punto di accesso ad un'area ad alta radiazione deve avere una o più delle seguenti caratteristiche:
Ai controlli richiesti per un'area ad alta radiazione può essere sostituita una sorveglianza continua diretta o elettronica che sia in grado di impedire l'ingresso non autorizzato.
I controlli devono essere stabiliti in modo da non impedire alle persone di lasciare l'area ad alta radiazione.
Controllo dell'accesso ad aree ad altissima radiazione
Oltre ai requisiti per un'area ad alta radiazione, devono essere istituite misure aggiuntive per garantire che un individuo non sia in grado di ottenere un accesso non autorizzato o involontario ad aree in cui si potrebbero incontrare livelli di radiazione a 5 Gy o più in 1 h a 1 m da una sorgente di radiazioni o da qualsiasi superficie attraverso la quale penetra la radiazione.
Marcature su contenitori e attrezzature
Ogni contenitore di materiale radioattivo superiore a una quantità determinata dall'autorità di regolamentazione deve recare un'etichetta durevole e ben visibile recante il simbolo della radiazione e le parole "ATTENZIONE, MATERIALE RADIOATTIVO" o "PERICOLO, MATERIALE RADIOATTIVO". L'etichetta deve inoltre fornire informazioni sufficienti - come il(i) radionuclide(i) presente(i), una stima della quantità di radioattività, la data per la quale l'attività è stimata, i livelli di radiazione, i tipi di materiali e l'arricchimento di massa - per consentire alle persone di maneggiare o utilizzare contenitori, o lavorando nelle vicinanze dei contenitori, prendere precauzioni per evitare o ridurre al minimo le esposizioni.
Prima della rimozione o dello smaltimento di contenitori vuoti non contaminati in aree non ristrette, l'etichetta del materiale radioattivo deve essere rimossa o cancellata, oppure deve essere chiaramente indicato che il contenitore non contiene più materiali radioattivi.
I contenitori non devono essere etichettati se:
Dispositivi di avviso e allarmi
Le aree ad alta radiazione e le aree ad altissima radiazione devono essere dotate di dispositivi di allarme e allarmi come discusso sopra. Questi dispositivi e allarmi possono essere visibili o udibili o entrambi. I dispositivi e gli allarmi per sistemi come gli acceleratori di particelle dovrebbero essere automaticamente alimentati come parte della procedura di avvio in modo che il personale abbia il tempo di lasciare l'area o spegnere il sistema con un pulsante "scram" prima che venga prodotta la radiazione. I pulsanti "Scram" (pulsanti nell'area controllata che, se premuti, fanno scendere immediatamente i livelli di radiazione a livelli di sicurezza) devono essere facilmente accessibili e contrassegnati e visualizzati in modo ben visibile.
I dispositivi di monitoraggio, come i monitor ad aria continua (CAM), possono essere preimpostati per emettere allarmi acustici e visivi o per spegnere un sistema quando vengono superati determinati livelli di azione.
Strumentazione
Il datore di lavoro deve mettere a disposizione strumentazione adeguata al grado e al tipo di radiazioni e materiale radioattivo presenti nell'ambiente di lavoro. Questa strumentazione può essere utilizzata per rilevare, monitorare o misurare i livelli di radiazioni o radioattività.
La strumentazione deve essere calibrata a intervalli appropriati utilizzando metodi accreditati e fonti di calibrazione. Le sorgenti di calibrazione dovrebbero essere il più possibile simili alle sorgenti da rilevare o misurare.
I tipi di strumentazione includono strumenti di rilevamento portatili, monitor ad aria continua, monitor a portale a mano e piedi, contatori a scintillazione liquida, rivelatori contenenti cristalli di Ge o NaI e così via.
Trasporto di materiale radioattivo
L'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA) ha stabilito regolamenti per il trasporto di materiale radioattivo. La maggior parte dei paesi ha adottato regolamenti compatibili con i regolamenti sulle spedizioni radioattive dell'AIEA.
Figura 2. Categoria I - etichetta BIANCA
La figura 2, la figura 3 e la figura 4 sono esempi di etichette di spedizione che i regolamenti IAEA richiedono sull'esterno dei pacchi presentati per la spedizione che contengono materiali radioattivi. L'indice di trasporto sulle etichette mostrato in figura 3 e figura 4 si riferisce al massimo rateo di dose efficace a 1 m da qualsiasi superficie del collo in mSv/h moltiplicato per 100, quindi arrotondato al decimo più vicino. (Ad esempio, se il tasso di dose efficace più elevato a 1 m da qualsiasi superficie di un pacco è 0.0233 mSv/h, l'indice di trasporto è 2.4.)
Figura 3. Categoria II - Etichetta GIALLA
La figura 5 mostra un esempio di cartello che i veicoli terrestri devono esporre in modo ben visibile quando trasportano colli contenenti materiali radioattivi superiori a determinate quantità.
Figura 5. Targhetta del veicolo
Gli imballaggi destinati all'uso nella spedizione di materiali radioattivi devono essere conformi a severi requisiti di test e documentazione. Il tipo e la quantità di materiale radioattivo spedito determinano le specifiche che l'imballaggio deve soddisfare.
Le normative sul trasporto di materiale radioattivo sono complicate. Le persone che non spediscono abitualmente materiali radioattivi dovrebbero sempre consultare esperti esperti in tali spedizioni.
Scorie radioattive
Sono disponibili vari metodi di smaltimento dei rifiuti radioattivi, ma tutti sono controllati dalle autorità di regolamentazione. Pertanto, un'organizzazione deve sempre conferire con la propria autorità di regolamentazione per garantire che un metodo di smaltimento sia consentito. I metodi di smaltimento dei rifiuti radioattivi includono il mantenimento del materiale per il decadimento radioattivo e il successivo smaltimento indipendentemente dalla radioattività, l'incenerimento, lo smaltimento nel sistema fognario sanitario, il seppellimento a terra e il seppellimento in mare. La sepoltura in mare spesso non è consentita dalla politica nazionale o dal trattato internazionale e non sarà discussa ulteriormente.
Le scorie radioattive provenienti dal nocciolo del reattore (scorie radioattive ad alta attività) presentano particolari problemi per quanto riguarda lo smaltimento. La gestione e lo smaltimento di tali rifiuti è controllata dalle autorità di regolamentazione nazionali e internazionali.
Spesso i rifiuti radioattivi possono avere una proprietà diversa dalla radioattività che di per sé li renderebbe pericolosi. Tali rifiuti sono chiamati rifiuti misti. Gli esempi includono i rifiuti radioattivi che rappresentano anche un rischio biologico o sono tossici. I rifiuti misti richiedono un trattamento speciale. Fare riferimento alle autorità di regolamentazione per il corretto smaltimento di tali rifiuti.
Tenuta per decadimento radioattivo
Se il tempo di dimezzamento del materiale radioattivo è breve (generalmente inferiore a 65 giorni) e se l'organizzazione dispone di spazio di stoccaggio sufficiente, i rifiuti radioattivi possono essere conservati per il decadimento con successivo smaltimento indipendentemente dalla loro radioattività. Un periodo di mantenimento di almeno dieci emivite di solito è sufficiente per rendere i livelli di radiazione indistinguibili dallo sfondo.
I rifiuti devono essere esaminati prima di poter essere smaltiti. L'indagine dovrebbe impiegare strumentazione appropriata per la radiazione da rilevare e dimostrare che i livelli di radiazione sono indistinguibili dallo sfondo.
Iincinerazione
Se l'autorità di regolamentazione consente l'incenerimento, di solito si deve dimostrare che tale incenerimento non fa sì che la concentrazione di radionuclidi nell'aria superi i livelli consentiti. La cenere deve essere esaminata periodicamente per verificare che non sia radioattiva. In alcune circostanze può essere necessario monitorare il camino per garantire che le concentrazioni d'aria consentite non vengano superate.
Smaltimento nella rete fognaria sanitaria
Se l'autorità di regolamentazione consente tale smaltimento, di solito si deve dimostrare che tale smaltimento non fa sì che la concentrazione di radionuclidi nell'acqua superi i livelli consentiti. Il materiale da smaltire deve essere solubile o altrimenti facilmente disperdibile in acqua. L'autorità di regolamentazione fissa spesso limiti annuali specifici a tale smaltimento da parte del radionuclide.
Sepoltura terrestre
I rifiuti radioattivi non smaltibili con altri mezzi saranno smaltiti mediante interramento in siti autorizzati dalle autorità di regolamentazione nazionali o locali. Le autorità di regolamentazione controllano strettamente tale smaltimento. I produttori di rifiuti di solito non sono autorizzati a smaltire rifiuti radioattivi sul proprio terreno. I costi associati alla sepoltura in terra comprendono le spese di imballaggio, spedizione e stoccaggio. Questi costi si aggiungono al costo dello spazio di sepoltura stesso e spesso possono essere ridotti compattando i rifiuti. I costi di seppellimento in terra per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi stanno aumentando rapidamente.
Audit del programma
I programmi di sicurezza dalle radiazioni dovrebbero essere verificati periodicamente per verificarne l'efficacia, la completezza e la conformità con l'autorità di regolamentazione. L'audit dovrebbe essere svolto almeno una volta all'anno ed essere completo. Gli auto-audit sono generalmente consentiti, ma sono auspicabili audit da parte di agenzie esterne indipendenti. Gli audit delle agenzie esterne tendono ad essere più obiettivi e hanno un punto di vista più globale rispetto agli audit locali. Un'agenzia di controllo non associata alle operazioni quotidiane di un programma di sicurezza dalle radiazioni spesso può identificare problemi non visti dagli operatori locali, che potrebbero essersi abituati a trascurarli.
Training
I datori di lavoro devono fornire formazione sulla radioprotezione a tutti i lavoratori esposti o potenzialmente esposti a radiazioni ionizzanti o materiali radioattivi. Devono fornire una formazione iniziale prima che un lavoratore inizi a lavorare e una formazione di aggiornamento annuale. Inoltre, ogni lavoratrice in età fertile deve ricevere una formazione specifica e informazioni sugli effetti delle radiazioni ionizzanti sul nascituro e sulle opportune precauzioni da adottare. Questa formazione speciale deve essere impartita al momento della prima assunzione, durante il corso di aggiornamento annuale e se comunica al suo datore di lavoro di essere incinta.
Tutte le persone che lavorano o frequentano qualsiasi parte di un'area il cui accesso è limitato ai fini della radioprotezione:
L'estensione delle istruzioni sulla radioprotezione deve essere commisurata ai potenziali problemi di radioprotezione della salute nell'area controllata. Le istruzioni devono essere estese, se del caso, al personale ausiliario, come gli infermieri che assistono i pazienti radioattivi negli ospedali, i vigili del fuoco e gli agenti di polizia che potrebbero rispondere alle emergenze.
Qualifiche del lavoratore
I datori di lavoro devono garantire che i lavoratori che utilizzano radiazioni ionizzanti siano qualificati per svolgere il lavoro per il quale sono impiegati. I lavoratori devono avere il background e l'esperienza per svolgere il proprio lavoro in sicurezza, in particolare con riferimento all'esposizione e all'uso di radiazioni ionizzanti e materiali radioattivi.
Il personale addetto alla sicurezza dalle radiazioni deve possedere le conoscenze e le qualifiche appropriate per attuare e gestire un buon programma di sicurezza dalle radiazioni. Le loro conoscenze e qualifiche devono essere almeno commisurate ai potenziali problemi di radioprotezione della salute che loro e i lavoratori possono ragionevolmente incontrare.
Pianificazione di emergenza
Tutte le operazioni tranne le più piccole che utilizzano radiazioni ionizzanti o materiali radioattivi devono disporre di piani di emergenza. Tali piani devono essere mantenuti aggiornati ed esercitati periodicamente.
I piani di emergenza dovrebbero affrontare tutte le situazioni di emergenza credibili. I piani per una grande centrale nucleare saranno molto più estesi e coinvolgeranno un'area e un numero di persone molto più ampi rispetto ai piani per un piccolo laboratorio di radioisotopi.
Tutti gli ospedali, specialmente nelle grandi aree metropolitane, dovrebbero avere piani per l'accoglienza e la cura dei pazienti contaminati radioattivamente. La polizia e le organizzazioni antincendio dovrebbero disporre di piani per affrontare gli incidenti di trasporto che coinvolgono materiale radioattivo.
Tenuta del registro
Le attività di radioprotezione di un'organizzazione devono essere completamente documentate e opportunamente conservate. Tali registrazioni sono essenziali se si presenta la necessità di precedenti esposizioni alle radiazioni o rilasci di radioattività e per dimostrare la conformità ai requisiti delle autorità di regolamentazione. La registrazione coerente, accurata e completa deve avere la massima priorità.
Considerazioni organizzative
La posizione della persona principalmente responsabile della radioprotezione deve essere inserita nell'organizzazione in modo che abbia accesso immediato a tutti i livelli dei lavoratori e della direzione. Lui o lei deve avere libero accesso alle aree a cui l'accesso è limitato ai fini della sicurezza dalle radiazioni e l'autorità di interrompere immediatamente le pratiche non sicure o illegali.
Questo articolo descrive diversi incidenti significativi dovuti alle radiazioni, le loro cause e le risposte ad essi. Una revisione degli eventi che hanno portato a, durante e in seguito a questi incidenti può fornire ai pianificatori informazioni per precludere il verificarsi futuro di tali incidenti e per migliorare una risposta rapida e appropriata nel caso in cui un incidente simile si ripeta.
Morte acuta da radiazioni risultante da un'escursione critica nucleare accidentale il 30 dicembre 1958
Questo rapporto è degno di nota perché ha coinvolto la più grande dose accidentale di radiazioni ricevuta dall'uomo (fino ad oggi) e per il lavoro estremamente professionale e approfondito del caso. Questo rappresenta uno dei migliori, se non il migliore, documentato sindrome acuta da radiazioni descrizioni esistenti (JOM 1961).
Alle 4:35 del 30 dicembre 1958, nell'impianto di recupero del plutonio presso il Los Alamos National Laboratory (New Mexico, Stati Uniti) ebbe luogo un'escursione critica accidentale che provocò lesioni mortali da radiazioni a un dipendente (K).
L'ora dell'incidente è importante perché altri sei lavoratori erano stati nella stessa stanza con K trenta minuti prima. La data dell'incidente è importante perché il normale flusso di materiale fissile nel sistema è stato interrotto per l'inventario fisico di fine anno. Questa interruzione ha reso non routine una procedura di routine e ha portato a una "criticità" accidentale dei solidi ricchi di plutonio che sono stati accidentalmente introdotti nel sistema.
Sintesi delle stime dell'esposizione alle radiazioni di K
La migliore stima dell'esposizione media totale del corpo di K era compresa tra 39 e 49 Gy, di cui circa 9 Gy erano dovuti ai neutroni di fissione. Una porzione considerevolmente maggiore della dose è stata erogata alla metà superiore del corpo rispetto alla metà inferiore. La tabella 1 mostra una stima dell'esposizione alle radiazioni di K.
Tabella 1. Stime dell'esposizione alle radiazioni di K
Regione e condizioni |
Neutrone veloce |
Gamma |
Totale |
Testa (incidente) |
26 |
78 |
104 |
Addome superiore |
30 |
90 |
124 |
Corpo totale (media) |
9 |
30-40 |
39-49 |
Decorso clinico del paziente
In retrospettiva, il decorso clinico del paziente K può essere suddiviso in quattro periodi distinti. Questi periodi differivano per durata, sintomi e risposta alla terapia di supporto.
Il primo periodo, della durata dai 20 ai 30 minuti, è stato caratterizzato dal suo immediato collasso fisico e dall'incapacità mentale. Le sue condizioni sono progredite fino alla semi-coscienza e alla grave prostrazione.
Il secondo periodo è durato circa 1.5 ore ed è iniziato con il suo arrivo in barella al pronto soccorso dell'ospedale e si è concluso con il suo trasferimento dal pronto soccorso al reparto per ulteriore terapia di supporto. Questo intervallo è stato caratterizzato da uno shock cardiovascolare così grave che la morte sembrava imminente per tutto il tempo. Sembrava soffrire di forti dolori addominali.
Il terzo periodo è durato circa 28 ore ed è stato caratterizzato da un miglioramento soggettivo sufficiente per incoraggiare continui tentativi di alleviare la sua anossia, ipotensione e insufficienza circolatoria.
Il quarto periodo è iniziato con l'insorgenza imprevista di irritabilità e antagonismo in rapido aumento, al limite della mania, seguiti da coma e morte in circa 2 ore. L'intero decorso clinico è durato 35 ore dal momento dell'esposizione alle radiazioni alla morte.
I cambiamenti clinicopatologici più drammatici sono stati osservati nei sistemi emopoietico e urinario. I linfociti non sono stati trovati nel sangue circolante dopo l'ottava ora e si è verificato un arresto urinario praticamente completo nonostante la somministrazione di una grande quantità di liquidi.
La temperatura rettale di K variava tra 39.4 e 39.7°C per le prime 6 ore e poi scendeva precipitosamente alla normalità, dove rimaneva per tutta la durata della sua vita. Questa elevata temperatura iniziale e il suo mantenimento per 6 ore sono stati considerati in linea con la sua sospetta dose massiccia di radiazioni. La sua prognosi era grave.
Di tutte le varie determinazioni effettuate durante il decorso della malattia, i cambiamenti nella conta dei globuli bianchi sono risultati essere l'indicatore prognostico più semplice e migliore di una grave irradiazione. La scomparsa virtuale dei linfociti dalla circolazione periferica entro 6 ore dall'esposizione era considerata un segno grave.
Sedici diversi agenti terapeutici sono stati impiegati nel trattamento sintomatico di K per un periodo di circa 30 ore. Nonostante ciò e la continua somministrazione di ossigeno, i suoi toni cardiaci sono diventati molto distanti, lenti e irregolari circa 32 ore dopo l'irradiazione. Il suo cuore è poi diventato progressivamente più debole e improvvisamente si è fermato 34 ore e 45 minuti dopo l'irradiazione.
Windscale Reactor No. 1 Incidente del 9-12 ottobre 1957
Il reattore Windscale n. 1 era un reattore per la produzione di plutonio alimentato a uranio naturale, raffreddato ad aria e alimentato a grafite. Il nucleo è stato parzialmente rovinato da un incendio il 15 ottobre 1957. Questo incendio ha provocato un rilascio di circa 0.74 PBq (10+ 15 Bq) di iodio-131 (131I) all'ambiente sottovento.
Secondo un rapporto informativo sull'incidente della Commissione per l'energia atomica degli Stati Uniti sull'incidente di Windscale, l'incidente è stato causato da errori di giudizio dell'operatore riguardanti i dati della termocoppia ed è stato aggravato da una manipolazione errata del reattore che ha consentito alla temperatura della grafite di aumentare troppo rapidamente. Contribuì anche il fatto che le termocoppie della temperatura del combustibile si trovassero nella parte più calda del reattore (ovvero, dove si verificavano i tassi di dose più elevati) durante le normali operazioni piuttosto che nelle parti del reattore che erano più calde durante un rilascio anomalo. Una seconda carenza dell'apparecchiatura era il misuratore di potenza del reattore, che era calibrato per le normali operazioni e letto basso durante la ricottura. Come risultato del secondo ciclo di riscaldamento, il 9 ottobre la temperatura della grafite è aumentata, specialmente nella parte anteriore inferiore del reattore, dove alcuni rivestimenti avevano ceduto a causa del precedente rapido aumento della temperatura. Sebbene il 9 ottobre si siano verificati numerosi piccoli rilasci di iodio, i rilasci non sono stati riconosciuti fino al 10 ottobre, quando il misuratore di attività dello stack ha mostrato un aumento significativo (che non è stato considerato molto significativo). Infine, nel pomeriggio del 10 ottobre, altri monitoraggi (sito di Calder) hanno segnalato il rilascio di radioattività. Gli sforzi per raffreddare il reattore forzando l'aria attraverso di esso non solo fallirono, ma in realtà aumentarono l'entità della radioattività rilasciata.
I rilasci stimati dall'incidente di Windscale sono stati di 0.74 PBq 131I, 0.22 PBq di cesio-137 (137Cs), 3.0 TBq (1012Bq) di stronzio-89 (89Sr) e 0.33 TBq di stronzio-90
(90Signore). Il più alto rateo di dose assorbita gamma fuori sede era di circa 35 μGy/h a causa dell'attività aerea. Le letture dell'attività aerea intorno agli impianti di Windscale e Calder spesso erano da 5 a 10 volte i livelli massimi consentiti, con picchi occasionali di 150 volte i livelli consentiti. Un divieto di latte esteso su un raggio di circa 420 km.
Durante le operazioni di messa sotto controllo del reattore, 14 lavoratori hanno ricevuto dosi equivalenti superiori a 30 mSv per trimestre solare, con la dose massima equivalente a 46 mSv per trimestre solare.
Le lezioni apprese
Ci sono state molte lezioni apprese riguardo alla progettazione e al funzionamento del reattore all'uranio naturale. Anche le inadeguatezze relative alla strumentazione del reattore e alla formazione degli operatori del reattore sollevano punti analoghi all'incidente di Three Mile Island (vedi sotto).
Non esistevano linee guida per l'esposizione ammissibile a breve termine allo iodio radioattivo negli alimenti. Il British Medical Research Council ha eseguito un'indagine e un'analisi rapide e approfondite. Molta ingegnosità è stata usata per derivare prontamente le concentrazioni massime ammissibili per 131io nel cibo. Lo studio Livelli di riferimento per l'emergenza che è derivato da questo incidente serve come base per le guide di pianificazione di emergenza ora utilizzate in tutto il mondo (Bryant 1969).
È stata ricavata un'utile correlazione per prevedere una significativa contaminazione da iodio radioattivo nel latte. È stato riscontrato che i livelli di radiazioni gamma nei pascoli che superavano 0.3 μGy/h producevano latte che superava 3.7 MBq/m3.
La dose assorbita dall'inalazione dell'esposizione esterna al radioiodio è trascurabile rispetto a quella derivante dal consumo di latte o dal consumo di latticini. In caso di emergenza, la spettroscopia gamma rapida è preferibile a procedure di laboratorio più lente.
Quindici squadre di due persone hanno eseguito indagini sulle radiazioni e ottenuto campioni. Venti persone sono state utilizzate per il coordinamento del campione e la segnalazione dei dati. Circa 150 radiochimici sono stati coinvolti nell'analisi del campionamento.
I filtri a pile di lana di vetro non sono soddisfacenti in condizioni di incidente.
Incidente dell'acceleratore petrolifero del Golfo del 4 ottobre 1967
I tecnici della Gulf Oil Company stavano utilizzando un acceleratore Van de Graaff da 3 MeV per l'attivazione dei campioni di suolo il 4 ottobre 1967. porta e la stanza bersaglio all'interno della porta hanno prodotto gravi esposizioni accidentali a tre persone. Un individuo ha ricevuto circa 1 Gy di dose equivalente a tutto il corpo, il secondo ha ricevuto quasi 3 Gy di dose equivalente a tutto il corpo e il terzo ha ricevuto circa 6 Gy di dose equivalente a tutto il corpo, oltre a circa 60 Gy alle mani e 30 Gy a i piedi.
Una delle vittime dell'incidente si è presentata al reparto medico, lamentando nausea, vomito e dolori muscolari generalizzati. I suoi sintomi inizialmente sono stati diagnosticati erroneamente come sintomi influenzali. Quando il secondo paziente è arrivato con approssimativamente gli stessi sintomi, è stato deciso che potrebbe aver ricevuto esposizioni significative alle radiazioni. I badge cinematografici lo hanno verificato. Il Dr. Niel Wald, Divisione di Salute Radiologica dell'Università di Pittsburgh, ha supervisionato i test di dosimetria e ha anche agito come medico coordinatore nel work-up e nel trattamento dei pazienti.
Il Dr. Wald fece trasportare molto rapidamente unità di filtraggio assoluto all'ospedale della Pennsylvania occidentale a Pittsburgh, dove erano stati ricoverati i tre pazienti. Ha installato questi filtri assoluti/a flusso laminare per pulire l'ambiente dei pazienti da tutti i contaminanti biologici. Queste unità di “isolamento inverso” sono state utilizzate sul paziente esposto a 1 Gy per circa 16 giorni, e sui pazienti esposti a 3 e 6 Gy per circa un mese e mezzo.
Il dottor E. Donnal Thomas dell'Università di Washington è arrivato per eseguire un trapianto di midollo osseo sul paziente da 6 Gy l'ottavo giorno dopo l'esposizione. Il fratello gemello del paziente ha servito come donatore di midollo osseo. Sebbene questo eroico trattamento medico abbia salvato la vita del paziente da 6 Gy, non si è potuto fare nulla per salvare le sue braccia e le sue gambe, ciascuna delle quali ha ricevuto una dose assorbita di decine di grigi.
Le lezioni apprese
Se si fosse seguita la semplice procedura operativa di utilizzare sempre un rilevatore quando si entra nella sala di esposizione, questo tragico incidente sarebbe stato evitato.
Almeno due interblocchi erano stati chiusi con nastro adesivo per lunghi periodi di tempo prima di questo incidente. La sconfitta degli interblocchi protettivi è intollerabile.
I controlli di manutenzione regolari avrebbero dovuto essere effettuati sugli interblocchi elettrici a chiave per l'acceleratore.
L'assistenza medica tempestiva ha salvato la vita della persona con la più alta esposizione. L'eroica procedura di un trapianto completo di midollo osseo insieme all'uso dell'isolamento inverso e all'assistenza medica di qualità sono stati tutti fattori importanti nel salvare la vita di questa persona.
I filtri di isolamento inverso possono essere ottenuti in poche ore per essere installati in qualsiasi ospedale per prendersi cura di pazienti altamente esposti.
In retrospettiva, le autorità mediche coinvolte con questi pazienti avrebbero raccomandato l'amputazione prima ea un livello definitivo entro due o tre mesi dall'esposizione. L'amputazione precoce riduce la probabilità di infezione, provoca un periodo più breve di dolore intenso, riduce i farmaci antidolorifici necessari per il paziente, riduce possibilmente la degenza ospedaliera del paziente e possibilmente contribuisce a una riabilitazione precoce. L'amputazione precoce dovrebbe, ovviamente, essere eseguita correlando le informazioni dosimetriche con le osservazioni cliniche.
L'incidente al reattore prototipo SL-1 (Idaho, USA, 3 gennaio 1961)
Questo è il primo (e ad oggi l'unico) incidente mortale nella storia delle operazioni dei reattori statunitensi. L'SL-1 è un prototipo di un piccolo Army Package Power Reactor (APPR) progettato per il trasporto aereo verso aree remote per la produzione di energia elettrica. Questo reattore è stato utilizzato per i test del carburante e per l'addestramento dell'equipaggio del reattore. È stato gestito nella remota località desertica della National Reactor Testing Station a Idaho Falls, Idaho, da Combustion Engineering per l'esercito degli Stati Uniti. L'SL-1 lo era non un reattore di potenza commerciale (AEC 1961; American Nuclear Society 1961).
Al momento dell'incidente, l'SL-1 era caricato con 40 elementi di combustibile e 5 pale dell'asta di controllo. Poteva produrre un livello di potenza di 3 MW (termici) ed era un reattore raffreddato ad acqua bollente e moderato.
L'incidente ha provocato la morte di tre militari. L'incidente è stato causato dal ritiro di una sola asta di comando per una distanza superiore a 1 m. Ciò ha causato la rapida criticità del reattore. Il motivo per cui un operatore di reattore esperto e autorizzato con molta esperienza nelle operazioni di rifornimento ha ritirato l'asta di controllo oltre il suo normale punto di arresto non è noto.
Una delle tre vittime dell'incidente era ancora viva quando il personale di primo intervento ha raggiunto per la prima volta la scena dell'incidente. I prodotti di fissione ad alta attività coprivano il suo corpo e si erano incastrati nella sua pelle. Parti della pelle della vittima registrate in eccesso di 4.4 Gy/h a 15 cm e hanno ostacolato il salvataggio e le cure mediche.
Le lezioni apprese
Nessun reattore progettato dopo l'incidente di SL-1 può essere portato allo stato "prontamente critico" con una singola asta di controllo.
Tutti i reattori devono disporre di misuratori di rilevamento portatili in loco con portate superiori a 20 mGy/h. Si consigliano misuratori di rilievo con portata massima di 10 Gy/h.
Nota: l'incidente di Three Mile Island ha dimostrato che 100 Gy/h è l'intervallo richiesto per le misurazioni sia gamma che beta.
Sono necessarie strutture di trattamento in cui un paziente altamente contaminato possa ricevere cure mediche definitive con ragionevoli garanzie per il personale addetto. Poiché la maggior parte di queste strutture si troverà in cliniche con altre missioni in corso, il controllo dei contaminanti radioattivi trasportati dall'aria e dall'acqua potrebbe richiedere disposizioni speciali.
Macchine a raggi X, industriali e analitiche
Le esposizioni accidentali da sistemi a raggi X sono numerose e spesso comportano esposizioni estremamente elevate a piccole porzioni del corpo. Non è insolito che i sistemi di diffrazione di raggi X producano velocità di dose assorbita di 5 Gy/s a 10 cm dal fuoco del tubo. A distanze più brevi, spesso sono stati misurati tassi di 100 Gy/s. Il raggio è solitamente stretto, ma anche un'esposizione di pochi secondi può provocare gravi lesioni locali (Lubenau et al. 1967; Lindell 1968; Haynie e Olsher 1981; ANSI 1977).
Poiché questi sistemi sono spesso utilizzati in circostanze "non di routine", si prestano alla produzione di esposizioni accidentali. I sistemi a raggi X comunemente usati nelle normali operazioni sembrano essere ragionevolmente sicuri. Il guasto dell'apparecchiatura non ha causato esposizioni gravi.
Lezioni apprese dalle esposizioni accidentali ai raggi X
La maggior parte delle esposizioni accidentali si è verificata durante usi non di routine quando l'apparecchiatura è stata parzialmente smontata o le coperture degli schermi sono state rimosse.
Nelle esposizioni più gravi è mancata un'istruzione adeguata del personale e del personale addetto alla manutenzione.
Se fossero stati utilizzati metodi semplici e sicuri per garantire che i tubi a raggi X fossero spenti durante le riparazioni e la manutenzione, molte esposizioni accidentali sarebbero state evitate.
Gli operatori e il personale addetto alla manutenzione che lavorano con queste macchine devono utilizzare dosimetri da dito o da polso.
Se fossero stati necessari interblocchi, molte esposizioni accidentali sarebbero state evitate.
L'errore dell'operatore è stato una concausa nella maggior parte degli incidenti. La mancanza di involucri adeguati o una scarsa progettazione della schermatura spesso peggioravano la situazione.
Iincidenti radiografici industriali
Dagli anni '1950 fino agli anni '1970, il più alto tasso di incidenti da radiazioni per una singola attività è stato costantemente per le operazioni radiografiche industriali (IAEA 1969, 1977). Gli organismi di regolamentazione nazionali continuano a lottare per ridurre il tasso attraverso una combinazione di regolamenti migliorati, severi requisiti di formazione e politiche di ispezione e applicazione sempre più severe (USCFR 1990). Questi sforzi normativi hanno generalmente avuto successo, ma si verificano ancora molti incidenti associati alla radiografia industriale. La legislazione che consente ingenti sanzioni pecuniarie può essere lo strumento più efficace per mantenere la sicurezza dalle radiazioni focalizzata nella mente della gestione della radiografia industriale (e anche, quindi, nella mente dei lavoratori).
Cause di incidenti radiografici industriali
Formazione dei lavoratori. La radiografia industriale ha probabilmente requisiti di istruzione e formazione inferiori rispetto a qualsiasi altro tipo di impiego delle radiazioni. Pertanto, i requisiti di formazione esistenti devono essere applicati rigorosamente.
Incentivo alla produzione dei lavoratori. Per anni, l'enfasi principale per i radiografi industriali è stata posta sulla quantità di radiografie di successo prodotte al giorno. Questa pratica può portare ad azioni non sicure nonché al mancato uso occasionale della dosimetria del personale in modo che il superamento dei limiti di dose equivalente non venga rilevato.
Mancanza di sondaggi adeguati. L'indagine approfondita dei suini di origine (contenitori di stoccaggio) (figura 1) dopo ogni esposizione è molto importante. La mancata esecuzione di queste indagini è la singola causa più probabile di esposizioni non necessarie, molte delle quali non registrate, dal momento che i radiografi industriali usano raramente dosimetri a mano o con le dita (figura 1).
Figura 1. Telecamera per radiografia industriale
Problemi di attrezzatura. A causa dell'uso intenso di telecamere radiografiche industriali, i meccanismi di avvolgimento della sorgente possono allentarsi e impedire alla sorgente di ritrarsi completamente nella sua posizione di conservazione sicura (punto A nella figura 1). Ci sono anche molti casi di guasti all'interblocco dell'armadio che causano l'esposizione accidentale del personale.
Progettazione di piani di emergenza
Esistono molte linee guida eccellenti, sia generali che specifiche, per la progettazione di piani di emergenza. Alcuni riferimenti sono particolarmente utili. Questi sono dati nelle letture suggerite alla fine di questo capitolo.
Prima stesura del piano e delle procedure di emergenza
In primo luogo, si deve valutare l'intero inventario del materiale radioattivo per la struttura in oggetto. Quindi gli incidenti credibili devono essere analizzati in modo da poter determinare i probabili termini massimi di rilascio della fonte. Successivamente, il piano e le sue procedure devono consentire agli operatori dell'impianto di:
Tipi di incidenti associati ai reattori nucleari
Segue un elenco, dal più probabile al meno probabile, dei tipi di incidenti associati ai reattori nucleari. (L'incidente del reattore non nucleare, di tipo industriale generale, è di gran lunga il più probabile.)
Radionuclidi attesi da incidenti nei reattori raffreddati ad acqua:
Figura 2. Esempio di piano di emergenza di una centrale nucleare, sommario
Tipico piano di emergenza della centrale nucleare, sommario
La Figura 2 è un esempio di sommario per un piano di emergenza di una centrale nucleare. Tale piano dovrebbe includere ogni capitolo mostrato ed essere personalizzato per soddisfare i requisiti locali. Un elenco delle tipiche procedure di implementazione del reattore di potenza è riportato in figura 3.
Figura 3. Tipiche procedure di implementazione del reattore di potenza
Monitoraggio ambientale radiologico durante gli incidenti
Questo compito è spesso chiamato EREMP (programma di monitoraggio ambientale radiologico di emergenza) nelle grandi strutture.
Una delle lezioni più importanti apprese dalla Commissione di regolamentazione nucleare degli Stati Uniti e da altre agenzie governative dall'incidente di Three Mile Island è stata che non è possibile implementare con successo l'EREMP in uno o due giorni senza un'ampia pianificazione preventiva. Sebbene il governo degli Stati Uniti abbia speso molti milioni di dollari per monitorare l'ambiente attorno alla centrale nucleare di Three Mile Island durante l'incidente, meno di 5% dei rilasci totali sono stati misurati. Ciò era dovuto a una pianificazione preliminare scarsa e inadeguata.
Progettazione di programmi di monitoraggio ambientale radiologico di emergenza
L'esperienza ha dimostrato che l'unico EREMP di successo è quello progettato nel programma di monitoraggio ambientale radiologico di routine. Durante i primi giorni dell'incidente di Three Mile Island, si è appreso che un EREMP efficace non può essere istituito con successo in un giorno o due, indipendentemente da quanta manodopera e denaro vengano impiegati per il programma.
Luoghi di campionamento
Tutte le sedi del programma di monitoraggio ambientale radiologico di routine saranno utilizzate durante il monitoraggio degli incidenti a lungo termine. Inoltre, è necessario allestire una serie di nuove posizioni in modo che le squadre di rilevamento motorizzate abbiano posizioni predeterminate in ciascuna porzione di ciascun settore di 22½° (vedere la figura 3). Generalmente, i luoghi di campionamento saranno in aree con strade. Tuttavia, devono essere fatte eccezioni per siti normalmente inaccessibili ma potenzialmente occupati come campeggi e sentieri escursionistici entro circa 16 km sottovento rispetto all'incidente.
Figura 3. Designazioni di settori e zone per i punti di campionamento e monitoraggio radiologico all'interno delle zone di pianificazione di emergenza
La figura 3 mostra la designazione del settore e della zona per i punti di monitoraggio delle radiazioni e dell'ambiente. Si possono designare settori di 22½° con direzioni cardinali (ad esempio, N, NNEe NE) o con lettere semplici (ad esempio, A attraverso R). Tuttavia, l'uso delle lettere è sconsigliato perché si confondono facilmente con la notazione direzionale. Ad esempio, è meno confuso usare il direzionale W per ovest piuttosto che la lettera N.
Ogni posizione di campionamento designata dovrebbe essere visitata durante un'esercitazione pratica in modo che le persone responsabili del monitoraggio e del campionamento abbiano familiarità con la posizione di ciascun punto e siano a conoscenza di "spazi morti" radio, strade dissestate, problemi nel trovare le posizioni al buio e così via. Dal momento che nessuna esercitazione coprirà tutte le località prestabilite all'interno della zona di protezione di emergenza di 16 km, le esercitazioni devono essere progettate in modo che tutti i punti campione vengano alla fine visitati. Spesso vale la pena predeterminare la capacità dei veicoli della squadra di rilevamento di comunicare con ogni punto pre-designato. Le posizioni effettive dei punti campione sono scelte utilizzando gli stessi criteri del REMP (NRC 1980); ad esempio, linea di sito, area minima di esclusione, individuo più vicino, comunità più vicina, scuola più vicina, ospedale, casa di cura, allevamento di animali da latte, orto, fattoria e così via.
Squadra di monitoraggio radiologico
Durante un incidente che comporta rilasci significativi di materiali radioattivi, le squadre di monitoraggio radiologico dovrebbero monitorare continuamente sul campo. Dovrebbero inoltre monitorare continuamente in loco se le condizioni lo consentono. Normalmente, queste squadre monitoreranno le radiazioni ambientali gamma e beta e campionano l'aria per la presenza di particelle radioattive e alogeni.
Queste squadre devono essere ben addestrate in tutte le procedure di monitoraggio, incluso il monitoraggio delle proprie esposizioni, ed essere in grado di trasmettere accuratamente questi dati alla stazione base. Dettagli come il tipo di rilevatore, il numero di serie e lo stato di finestra aperta o chiusa devono essere accuratamente riportati su fogli di registro ben progettati.
All'inizio di un'emergenza, una squadra di monitoraggio dell'emergenza potrebbe dover monitorare per 12 ore senza interruzione. Dopo il periodo iniziale, tuttavia, il tempo sul campo per la squadra di indagine dovrebbe essere ridotto a otto ore con almeno una pausa di 30 minuti.
Poiché potrebbe essere necessaria una sorveglianza continua, devono essere predisposte procedure per fornire cibo e bevande alle squadre di indagine, strumenti e batterie sostitutivi e per il trasferimento avanti e indietro dei filtri dell'aria.
Anche se le squadre di indagine lavoreranno probabilmente 12 ore per turno, sono necessari tre turni al giorno per fornire una sorveglianza continua. Durante l'incidente di Three Mile Island, un minimo di cinque squadre di monitoraggio sono state dispiegate contemporaneamente per le prime due settimane. La logistica per supportare tale sforzo deve essere attentamente pianificata in anticipo.
Squadra di campionamento ambientale radiologico
I tipi di campioni ambientali prelevati durante un incidente dipendono dal tipo di rilasci (trasportati dall'aria o dall'acqua), dalla direzione del vento e dal periodo dell'anno. I campioni di suolo e di acqua potabile devono essere prelevati anche in inverno. Anche se i rilasci di radioalogeni potrebbero non essere rilevati, i campioni di latte dovrebbero essere prelevati a causa del grande fattore di bioaccumulo.
Molti campioni alimentari e ambientali devono essere prelevati per rassicurare il pubblico anche se ragioni tecniche potrebbero non giustificare lo sforzo. Inoltre, questi dati possono essere preziosi durante eventuali successivi procedimenti legali.
I fogli di registro pre-pianificati che utilizzano procedure di dati fuori sede attentamente studiate sono essenziali per i campioni ambientali. Tutte le persone che prelevano campioni ambientali dovrebbero aver dimostrato una chiara comprensione delle procedure e aver documentato la formazione sul campo.
Se possibile, la raccolta dei dati dei campioni ambientali fuori sede dovrebbe essere effettuata da un gruppo fuori sede indipendente. È inoltre preferibile che i campioni ambientali di routine vengano prelevati dallo stesso gruppo fuori sede, in modo che il prezioso gruppo in loco possa essere utilizzato per altre raccolte di dati durante un incidente.
È da notare che durante l'incidente di Three Mile Island è stato raccolto ogni singolo campione ambientale che avrebbe dovuto essere prelevato e nessun campione ambientale è andato perso. Ciò si è verificato anche se il tasso di campionamento è aumentato di un fattore superiore a dieci rispetto ai tassi di campionamento pre-incidente.
Apparecchiature per il monitoraggio delle emergenze
L'inventario delle apparecchiature di monitoraggio di emergenza dovrebbe essere almeno il doppio di quello necessario in un dato momento. Gli armadietti dovrebbero essere collocati intorno ai complessi nucleari in vari luoghi in modo che nessun incidente possa negare l'accesso a tutti questi armadietti. Per garantire la prontezza, l'attrezzatura dovrebbe essere inventariata e la sua calibrazione controllata almeno due volte l'anno e dopo ogni esercitazione. I furgoni e gli autocarri nei grandi impianti nucleari dovrebbero essere completamente attrezzati per la sorveglianza di emergenza sia all'interno che all'esterno del sito.
I laboratori di conteggio in loco possono essere inutilizzabili durante un'emergenza. Pertanto, è necessario prendere accordi preliminari per un laboratorio di conteggio alternativo o mobile. Questo è ora un requisito per le centrali nucleari statunitensi (USNRC 1983).
Il tipo e la sofisticatezza delle apparecchiature di monitoraggio ambientale dovrebbero soddisfare i requisiti per assistere al peggior incidente credibile dell'impianto nucleare. Di seguito è riportato un elenco delle tipiche apparecchiature di monitoraggio ambientale necessarie per le centrali nucleari:
Figura 4. Un tecnico di radiologia industriale che indossa un badge TLD e un dosimetro termoluminescente ad anello (facoltativo negli Stati Uniti)
L'analisi dei dati
L'analisi dei dati ambientali durante un incidente grave dovrebbe essere spostata il prima possibile in un luogo fuori sede come la struttura fuori sede di emergenza.
Devono essere stabilite linee guida prestabilite su quando i dati dei campioni ambientali devono essere comunicati alla direzione. Il metodo e la frequenza per il trasferimento dei dati dei campioni ambientali alle agenzie governative dovrebbero essere concordati all'inizio dell'incidente.
Lezioni di fisica sanitaria e radiochimica apprese dall'incidente di Three Mile Island
Erano necessari consulenti esterni per svolgere le seguenti attività perché i fisici fitosanitari erano completamente occupati da altri compiti durante le prime ore dell'incidente di Three Mile Island del 28 marzo 1979:
L'elenco di cui sopra include esempi di attività che il tipico personale di fisica sanitaria di utilità non può svolgere adeguatamente durante un incidente grave. Il personale di fisica sanitaria di Three Mile Island era molto esperto, competente e competente. Hanno lavorato dalle 15 alle 20 ore al giorno per le prime due settimane dall'incidente senza interruzione. Tuttavia, i requisiti aggiuntivi causati dall'incidente erano così numerosi che non erano in grado di svolgere molte importanti attività di routine che normalmente sarebbero state eseguite facilmente.
Le lezioni apprese dall'incidente di Three Mile Island includono:
Ingresso edificio ausiliario durante l'incidente
Campionamento primario del refrigerante durante l'incidente
Ingresso sala valvole di reintegro
Azioni di protezione e sorveglianza ambientale fuori sede dal punto di vista del governo locale
L'incidente radiologico di Goiânia del 1985
A 51 TBq 137L'unità di teleterapia Cs è stata rubata da una clinica abbandonata a Goiânia, in Brasile, intorno al 13 settembre 1985. Due persone in cerca di rottami metallici hanno portato a casa l'assemblaggio originale dell'unità di teleterapia e hanno tentato di smontare le parti. La velocità di dose assorbita dal gruppo sorgente era di circa 46 Gy/h a 1 m. Non capivano il significato del simbolo di radiazione a tre lame sulla capsula sorgente.
La capsula della sorgente si è rotta durante lo smontaggio. Cloruro di cesio-137 altamente solubile (137La polvere di CsCl) è stata erogata in una parte di questa città di 1,000,000 di persone e ha causato uno dei più gravi incidenti con sorgenti sigillate della storia.
Dopo lo smontaggio, i resti dell'assemblaggio originale sono stati venduti a un rigattiere. Ha scoperto che il 137La polvere CsCl brillava nell'oscurità con un colore blu (presumibilmente, questa era la radiazione di Cerenkov). Pensava che la polvere potesse essere una pietra preziosa o addirittura soprannaturale. Molti amici e parenti sono venuti a vedere il "meraviglioso" bagliore. Parti della fonte sono state date a un certo numero di famiglie. Questo processo è continuato per circa cinque giorni. A questo punto un certo numero di persone aveva sviluppato i sintomi della sindrome gastrointestinale a causa dell'esposizione alle radiazioni.
Ai pazienti che si sono recati in ospedale con gravi disturbi gastrointestinali è stata diagnosticata erroneamente una reazione allergica a qualcosa che hanno mangiato. Un paziente che ha avuto gravi effetti sulla pelle a causa della manipolazione della fonte è stato sospettato di avere qualche malattia tropicale della pelle ed è stato inviato al Tropical Disease Hospital.
Questa tragica sequenza di eventi è continuata inosservata da personale esperto per circa due settimane. Molte persone strofinato il 137CsCl in polvere sulla loro pelle in modo che potessero brillare di blu. La sequenza avrebbe potuto continuare molto più a lungo se una delle persone irradiate alla fine collegò le malattie con la capsula sorgente. Ha preso i resti del 137Fonte CsCl su un autobus diretto al dipartimento di sanità pubblica di Goiânia, dove l'ha lasciato. Un fisico medico in visita ha esaminato la fonte il giorno successivo. Ha intrapreso azioni di sua iniziativa per evacuare due aree di discarica e per informare le autorità. La rapidità e l'entità complessiva della risposta del governo brasiliano, una volta venuto a conoscenza dell'incidente, sono state impressionanti.
Circa 249 persone sono state contaminate. Cinquantaquattro sono stati ricoverati in ospedale. Quattro persone sono morte, una delle quali era una bambina di sei anni che ha ricevuto una dose interna di circa 4 Gy dall'ingestione di circa 1 GBq (109 Bq) di 137Cs.
Risposta all'incidente
Gli obiettivi della fase di risposta iniziale erano:
Il team medico inizialmente:
Fisici sanitari:
Risultati
Pazienti con sindrome acuta da radiazioni
Quattro pazienti sono deceduti a seguito di dosi assorbite comprese tra 4 e 6 Gy. Due pazienti hanno mostrato una grave depressione del midollo osseo, ma sono sopravvissuti nonostante le dosi assorbite di 6.2 e 7.1 Gy (stima citogenetica). Quattro pazienti sono sopravvissuti con dosi assorbite stimate da 2.5 a 4 Gy.
Lesione cutanea indotta da radiazioni
Diciannove dei venti pazienti ricoverati presentavano lesioni cutanee indotte da radiazioni, iniziate con gonfiore e formazione di vesciche. Queste lesioni successivamente si sono rotte e hanno secreto fluido. Dieci delle diciannove lesioni cutanee hanno sviluppato lesioni profonde circa quattro o cinque settimane dopo l'irradiazione. Queste lesioni profonde erano indicative di una significativa esposizione ai raggi gamma dei tessuti più profondi.
Tutte le lesioni cutanee erano contaminate da 137Cs, con dosi assorbite fino a 15 mGy/h.
La bambina di sei anni che ha ingerito 1 TBq di 137Cs (e che morì un mese dopo) presentava una contaminazione cutanea generalizzata con una media di 3 mGy/h.
Un paziente ha richiesto un'amputazione circa un mese dopo l'esposizione. L'imaging del pool di sangue è stato utile per determinare la demarcazione tra arteriole ferite e normali.
Risultato di contaminazione interna
I test statistici non hanno mostrato differenze significative tra i carichi corporei determinati dal conteggio del corpo intero rispetto a quelli determinati dai dati sull'escrezione urinaria.
Sono stati convalidati i modelli che correlavano i dati del saggio biologico con le assunzioni e il carico corporeo. Questi modelli erano applicabili anche per diversi gruppi di età.
Il blu di Prussia è stato utile per promuovere l'eliminazione di 137CsCl dal corpo (se il dosaggio era superiore a 3 Gy/d).
Diciassette pazienti hanno ricevuto diuretici per l'eliminazione di 137Carico corporeo CsCl. Questi diuretici erano inefficaci nella decorporazione 137Cs e il loro uso è stato interrotto.
Decontaminazione della pelle
Decontaminazione della pelle con acqua e sapone, acido acetico e biossido di titanio (TiO2) è stato eseguito su tutti i pazienti. Questa decontaminazione ha avuto successo solo in parte. Si supponeva che la sudorazione provocasse la ricontaminazione della pelle dal 137Carico corporeo di Cs.
Le lesioni cutanee contaminate sono molto difficili da decontaminare. La desquamazione della pelle necrotica ha ridotto significativamente i livelli di contaminazione.
Studio di follow-up sulla valutazione della dose di analisi citogenetica
La frequenza delle aberrazioni nei linfociti in momenti diversi dopo l'incidente ha seguito tre modelli principali:
In due casi le frequenze di incidenza delle aberrazioni sono rimaste costanti fino a un mese dopo l'incidente e sono scese a circa 30% della frequenza iniziale tre mesi dopo.
In due casi una diminuzione graduale di circa 20% ogni tre mesi è stato trovato.
In due dei casi di maggiore contaminazione interna si sono verificati aumenti nella frequenza di incidenza delle aberrazioni (di circa 50% e 100%) per un periodo di tre mesi.
Studi successivi su 137Cs pesi corporei
Livelli di azione per l'intervento
L'evacuazione della casa è stata raccomandata per tassi di dose assorbita superiori a 10 μGy/h a 1 m di altezza all'interno della casa.
La decontaminazione correttiva di proprietà, vestiti, suolo e cibo era basata su una persona non superiore a 5 mGy in un anno. L'applicazione di questo criterio per diversi percorsi ha comportato la decontaminazione dell'interno di una casa se la dose assorbita poteva superare 1 mGy in un anno e la decontaminazione del suolo se il tasso di dose assorbita poteva superare 4 mGy in un anno (3 mGy da radiazioni esterne e 1 mGy da radiazione interna).
L'incidente dell'unità 4 del reattore nucleare di Chernobyl del 1986
Descrizione generale dell'incidente
Il peggior incidente al reattore nucleare del mondo si è verificato il 26 aprile 1986 durante un test di ingegneria elettrica a bassissima potenza. Per eseguire questo test, alcuni sistemi di sicurezza sono stati disattivati o bloccati.
Questa unità era un modello RBMK-1000, il tipo di reattore che ne produceva circa 65% di tutta l'energia nucleare prodotta in URSS. Era un reattore ad acqua bollente moderato da grafite che generava 1,000 MW di elettricità (MWe). L'RBMK-1000 non ha un edificio di contenimento sottoposto a test di pressione e non è comunemente costruito nella maggior parte dei paesi.
Il reattore è diventato subito critico e ha prodotto una serie di esplosioni di vapore. Le esplosioni hanno fatto saltare l'intera parte superiore del reattore, distrutto la sottile struttura che lo copriva e provocato una serie di incendi sugli spessi tetti di asfalto delle unità 3 e 4. I rilasci radioattivi sono durati dieci giorni e 31 persone sono morte. La delegazione dell'URSS presso l'Agenzia internazionale per l'energia atomica ha studiato l'incidente. Hanno affermato che gli esperimenti RBMK dell'Unità 4 di Chernobyl che hanno causato l'incidente non avevano ricevuto l'approvazione richiesta e che le regole scritte sulle misure di sicurezza del reattore erano inadeguate. La delegazione ha inoltre affermato: "Il personale coinvolto non era adeguatamente preparato per i test e non era a conoscenza dei possibili pericoli". Questa serie di test ha creato le condizioni per la situazione di emergenza e ha portato a un incidente al reattore che i più credevano non potesse mai verificarsi.
Rilascio dei prodotti di fissione dell'incidente dell'Unità 4 di Chernobyl
Attività totale rilasciata
Circa 1,900 PBq di prodotti di fissione e combustibile (che insieme sono stati etichettati corio dal Three Mile Island Accident Recovery Team) sono stati rilasciati nei dieci giorni che ci sono voluti per spegnere tutti gli incendi e sigillare l'Unità 4 con un materiale di schermatura che assorbe i neutroni. L'unità 4 è ora un sarcofago di acciaio e cemento permanentemente sigillato che contiene correttamente il corium residuo dentro e intorno ai resti del nocciolo del reattore distrutto.
Il 1,900% dei XNUMX PBq è stato rilasciato il primo giorno dell'incidente. Il resto è stato rilasciato nei nove giorni successivi.
I rilasci radiologicamente più significativi sono stati 270 PBq di 131I, 8.1 PBq di 90Sr e 37 PBq of 137CS. Questo può essere paragonato all'incidente di Three Mile Island, che ha rilasciato 7.4 TBq of 131io e non misurabile 90Signore o 137Cs.
Dispersione ambientale di materiali radioattivi
I primi rilasci sono andati generalmente in direzione nord, ma i rilasci successivi sono andati verso le direzioni ovest e sud-ovest. Il primo pennacchio è arrivato in Svezia e Finlandia il 27 aprile. I programmi di monitoraggio ambientale radiologico delle centrali nucleari hanno immediatamente scoperto il rilascio e allertato il mondo dell'incidente. Parte di questo primo pennacchio è andato alla deriva in Polonia e nella Germania dell'Est. I pennacchi successivi si sono diffusi nell'Europa centrale e orientale il 29 e 30 aprile. Successivamente, il Regno Unito ha visto l'uscita di Chernobyl il 2 maggio, seguito da Giappone e Cina il 4 maggio, India il 5 maggio e Canada e Stati Uniti il 5 e 6 maggio. L'emisfero australe non ha riferito di aver rilevato questo pennacchio.
La deposizione del pennacchio è stata governata principalmente dalle precipitazioni. Il pattern di ricaduta dei principali radionuclidi (131I, 137C, 134Cs, e 90Sr) era molto variabile, anche all'interno dell'URSS. Il rischio maggiore proveniva dall'irradiazione esterna dovuta alla deposizione superficiale, nonché dall'ingestione di alimenti contaminati.
Conseguenze radiologiche dell'incidente dell'Unità 4 di Chernobyl
Conseguenze generali acute sulla salute
Due persone sono morte immediatamente, una durante il crollo dell'edificio e una 5.5 ore dopo per le ustioni termiche. Altri 28 membri del personale del reattore e dell'equipaggio dei vigili del fuoco sono morti per lesioni da radiazioni. Le dosi di radiazioni alla popolazione fuori sede erano inferiori ai livelli che possono causare effetti immediati di radiazioni.
L'incidente di Chernobyl ha quasi raddoppiato il totale mondiale dei decessi dovuti a incidenti dovuti a radiazioni fino al 1986 (da 32 a 61). (È interessante notare che i tre morti dell'incidente del reattore SL-1 negli Stati Uniti sono elencati come dovuti a un'esplosione di vapore e che anche i primi due morti a Chernobyl non sono elencati come morti per incidente da radiazioni.)
Fattori che hanno influenzato le conseguenze sulla salute in loco dell'incidente
La dosimetria del personale per le persone in loco a più alto rischio non era disponibile. L'assenza di nausea o vomito per le prime sei ore dopo l'esposizione indicava in modo affidabile quei pazienti che avevano ricevuto dosi assorbite inferiori a quelle potenzialmente fatali. Questa era anche una buona indicazione di pazienti che non richiedevano cure mediche immediate a causa dell'esposizione alle radiazioni. Questa informazione insieme ai dati sul sangue (diminuzione del numero di linfociti) è stata più utile dei dati di dosimetria del personale.
Gli indumenti protettivi pesanti dei vigili del fuoco (una tela porosa) hanno consentito ai prodotti di fissione ad alta attività specifica di entrare in contatto con la pelle nuda. Queste dosi beta hanno causato gravi ustioni cutanee e sono state un fattore significativo in molti dei decessi. Cinquantasei lavoratori hanno ricevuto gravi ustioni cutanee. Le ustioni erano estremamente difficili da curare e costituivano un serio elemento di complicanza. Hanno reso impossibile la decontaminazione dei pazienti prima del trasporto negli ospedali.
Non c'erano carichi corporei di materiale radioattivo interno clinicamente significativo in questo momento. Solo due persone avevano un carico corporeo elevato (ma non clinicamente significativo).
Delle circa 1,000 persone sottoposte a screening, 115 sono state ricoverate in ospedale a causa della sindrome acuta da radiazioni. Otto assistenti medici che lavoravano in loco sono incorsi nella sindrome acuta da radiazioni.
Come previsto, non c'erano prove di esposizione ai neutroni. (Il test cerca sodio-24 (24Na) nel sangue.)
Fattori che hanno influenzato le conseguenze sulla salute fuori sede dell'incidente
Le azioni di protezione pubblica possono essere suddivise in quattro periodi distinti.
Un grande sforzo è stato profuso nella decontaminazione delle aree fuori sede.
La dose radiologica totale alla popolazione dell'URSS è stata segnalata dal Comitato scientifico delle Nazioni Unite sugli effetti delle radiazioni atomiche (UNSCEAR) in 226,000 Sv-persona (72,000 Sv-persona commessi durante il primo anno). L'equivalente di dose collettiva stimata a livello mondiale è dell'ordine di 600,000 persone-Sv. Il tempo e ulteriori studi perfezioneranno questa stima (UNSCEAR 1988).
Organizzazioni internazionali
International Atomic Energy Agency
PO Box 100
A-1400 Vienna
AUSTRIA
Commissione internazionale sulle unità e misure di radiazione
Viale Woodmont 7910
Bethesda, Maryland 20814
Stati Uniti d'America
Commissione internazionale per la protezione radiologica
Casella postale n. 35
Didcot, nell'Oxfordshire
OX11RJ
Regno Unito
Associazione internazionale per la protezione dalle radiazioni
Università di Tecnologia di Eindhoven
PO Box 662
5600 AR Eindhoven
OLANDA
Comitato delle Nazioni Unite sugli effetti delle radiazioni atomiche
ASSOCIATI BERNAM
Unità di montaggio 4611-F
Lanham, Maryland 20706-4391
Stati Uniti d'America
Negli ultimi anni è aumentato l'interesse per gli effetti biologici e le possibili conseguenze sulla salute dei campi elettrici e magnetici deboli. Sono stati presentati studi sui campi magnetici e sul cancro, sulla riproduzione e sulle reazioni neurocomportamentali. In quanto segue, viene fornito un riassunto di ciò che sappiamo, ciò che deve ancora essere indagato e, in particolare, quale politica è appropriata, se dovrebbe comportare alcuna restrizione dell'esposizione, "elusione prudente" o interventi costosi.
Quello che sappiamo
Cancro
Gli studi epidemiologici sulla leucemia infantile e l'esposizione residenziale da linee elettriche sembrano indicare un lieve aumento del rischio, e sono stati segnalati rischi eccessivi di leucemia e tumori cerebrali nelle occupazioni “elettriche”. Studi recenti con tecniche migliorate per la valutazione dell'esposizione hanno generalmente rafforzato l'evidenza di un'associazione. Vi è, tuttavia, ancora una mancanza di chiarezza per quanto riguarda le caratteristiche dell'esposizione, ad esempio la frequenza del campo magnetico e l'intermittenza dell'esposizione; e non si sa molto sui possibili fattori confondenti o che modificano l'effetto. Inoltre, la maggior parte degli studi professionali ha indicato una forma speciale di leucemia, la leucemia mieloide acuta, mentre altri hanno riscontrato incidenze più elevate per un'altra forma, la leucemia linfatica cronica. I pochi studi sul cancro animale riportati non hanno dato molto aiuto nella valutazione del rischio e, nonostante un gran numero di studi sperimentali sulle cellule, non è stato presentato alcun meccanismo plausibile e comprensibile con cui si possa spiegare un effetto cancerogeno.
Riproduzione, con particolare riferimento agli esiti della gravidanza
Negli studi epidemiologici, sono stati segnalati esiti avversi della gravidanza e cancro infantile dopo l'esposizione materna e paterna a campi magnetici, l'esposizione paterna indica un effetto genotossico. Gli sforzi per replicare i risultati positivi da parte di altri gruppi di ricerca non hanno avuto successo. Gli studi epidemiologici sugli operatori di videoterminali, che sono esposti ai campi elettrici e magnetici emessi dai loro schermi, sono stati principalmente negativi e gli studi teratogeni su animali con campi simili ai videoterminali sono stati troppo contraddittori per supportare conclusioni attendibili.
Reazioni neurocomportamentali
Studi di provocazione su giovani volontari sembrano indicare tali cambiamenti fisiologici come il rallentamento della frequenza cardiaca e le variazioni dell'elettroencefalogramma (EEG) dopo l'esposizione a campi elettrici e magnetici relativamente deboli. Il recente fenomeno di ipersensibilità all'elettricità sembra essere di origine multifattoriale, e non è chiaro se i campi siano coinvolti o meno. È stata segnalata una grande varietà di sintomi e disagi, principalmente della pelle e del sistema nervoso. La maggior parte dei pazienti presenta disturbi cutanei diffusi sul viso, come arrossamento, arrossamento, arrossamento, calore, calore, sensazioni di pizzicore, dolore e senso di oppressione. Vengono descritti anche sintomi associati al sistema nervoso, come mal di testa, vertigini, affaticamento e svenimento, sensazioni di formicolio e pizzicore alle estremità, mancanza di respiro, palpitazioni cardiache, sudorazione profusa, depressioni e difficoltà di memoria. Non sono stati presentati sintomi caratteristici di malattie neurologiche organiche.
Esposizione
L'esposizione ai campi avviene in tutta la società: in casa, al lavoro, nelle scuole e durante l'utilizzo di mezzi di trasporto elettrici. Ovunque ci siano fili elettrici, motori elettrici e apparecchiature elettroniche, si creano campi elettrici e magnetici. Le intensità di campo medie della giornata lavorativa da 0.2 a 0.4 μT (microtesla) sembrano essere il livello al di sopra del quale potrebbe esserci un aumento del rischio e livelli simili sono stati calcolati per le medie annuali per i soggetti che vivono sotto o vicino alle linee elettriche.
Molte persone sono similmente esposte al di sopra di questi livelli, anche se per periodi più brevi, nelle loro case (tramite radiatori elettrici, rasoi, asciugacapelli e altri elettrodomestici, o correnti vaganti dovute a squilibri nel sistema di messa a terra elettrica di un edificio), al lavoro (in alcuni settori e uffici che comportano la vicinanza ad apparecchiature elettriche ed elettroniche) o mentre si viaggia su treni e altri mezzi di trasporto azionati elettricamente. L'importanza di tale esposizione intermittente non è nota. Esistono altre incertezze sull'esposizione (che comportano domande relative all'importanza della frequenza del campo, ad altri fattori modificanti o confondenti, o alla conoscenza dell'esposizione totale giorno e notte) e all'effetto (data la coerenza dei risultati in merito al tipo di cancro) , e negli studi epidemiologici, che rendono necessario valutare tutte le valutazioni di rischio con grande cautela.
Valutazioni dei rischi
Negli studi residenziali scandinavi, i risultati indicano un rischio di leucemia raddoppiato al di sopra di 0.2 μT, i livelli di esposizione corrispondenti a quelli tipicamente riscontrati entro 50-100 metri da una linea elettrica aerea. Tuttavia, il numero di casi di leucemia infantile sotto le linee elettriche è basso e il rischio è quindi basso rispetto ad altri pericoli ambientali nella società. È stato calcolato che ogni anno in Svezia ci sono due casi di leucemia infantile sotto o vicino alle linee elettriche. Uno di questi casi può essere riconducibile all'eventuale rischio di campo magnetico.
Le esposizioni professionali ai campi magnetici sono generalmente più elevate delle esposizioni residenziali e i calcoli dei rischi di leucemia e tumore al cervello per i lavoratori esposti danno valori più alti che per i bambini che vivono vicino alle linee elettriche. Da calcoli basati sul rischio attribuibile scoperto in uno studio svedese, circa 20 casi di leucemia e 20 casi di tumori cerebrali potrebbero essere attribuiti ai campi magnetici ogni anno. Queste cifre devono essere confrontate con il numero totale di 40,000 casi di cancro all'anno in Svezia, di cui 800 sono stati calcolati per avere un'origine professionale.
Cosa deve ancora essere indagato
È abbastanza chiaro che sono necessarie ulteriori ricerche per garantire una comprensione soddisfacente dei risultati degli studi epidemiologici finora ottenuti. Ci sono ulteriori studi epidemiologici in corso in diversi paesi del mondo, ma la domanda è se questi aggiungeranno altro alle conoscenze che già abbiamo. Non si sa infatti quali caratteristiche dei campi siano causali degli eventuali effetti. Pertanto, abbiamo sicuramente bisogno di più studi sui possibili meccanismi per spiegare i risultati che abbiamo raccolto.
Ci sono in letteratura, tuttavia, un vasto numero di in vitro studi dedicati alla ricerca di possibili meccanismi. Sono stati presentati diversi modelli di promozione del cancro, basati su cambiamenti nella superficie cellulare e nel trasporto di ioni calcio da parte della membrana cellulare, interruzione della comunicazione cellulare, modulazione della crescita cellulare, attivazione di specifiche sequenze geniche mediante trascrizione modulata dell'acido ribonucleico (RNA), depressione della produzione di melatonina pineale, modulazione dell'attività dell'ornitina decarbossilasi e possibile interruzione dei meccanismi di controllo antitumorale ormonali e del sistema immunitario. Ciascuno di questi meccanismi ha caratteristiche applicabili per spiegare gli effetti riportati del cancro del campo magnetico; tuttavia, nessuno è stato esente da problemi e obiezioni essenziali.
Melatonina e magnetite
Ci sono due possibili meccanismi che possono essere rilevanti per la promozione del cancro e quindi meritano un'attenzione speciale. Uno di questi ha a che fare con la riduzione dei livelli notturni di melatonina indotta dai campi magnetici e l'altro è legato alla scoperta di cristalli di magnetite nei tessuti umani.
È noto da studi su animali che la melatonina, attraverso un effetto sui livelli di ormoni sessuali circolanti, ha un effetto oncostatico indiretto. È stato anche indicato negli studi sugli animali che i campi magnetici sopprimono la produzione di melatonina pineale, una scoperta che suggerisce un meccanismo teorico per l'aumento riportato (ad esempio) del cancro al seno che potrebbe essere dovuto all'esposizione a tali campi. Recentemente, è stata proposta una spiegazione alternativa per l'aumento del rischio di cancro. È stato scoperto che la melatonina è un potente scavenger di radicali idrossilici e, di conseguenza, il danno al DNA che potrebbe essere causato dai radicali liberi è marcatamente inibito dalla melatonina. Se i livelli di melatonina vengono soppressi, ad esempio dai campi magnetici, il DNA rimane più vulnerabile all'attacco ossidativo. Questa teoria spiega come la depressione della melatonina da parte dei campi magnetici potrebbe provocare una maggiore incidenza di cancro in qualsiasi tessuto.
Ma i livelli ematici di melatonina umana diminuiscono quando gli individui sono esposti a deboli campi magnetici? Esistono alcune indicazioni che potrebbe essere così, ma sono necessarie ulteriori ricerche. Da alcuni anni è noto che la capacità degli uccelli di orientarsi durante le migrazioni stagionali è mediata dai cristalli di magnetite nelle cellule che rispondono al campo magnetico terrestre. Ora, come accennato in precedenza, è stato dimostrato che i cristalli di magnetite esistono anche nelle cellule umane in una concentrazione sufficientemente alta teoricamente da rispondere a campi magnetici deboli. Pertanto, il ruolo dei cristalli di magnetite dovrebbe essere considerato in qualsiasi discussione sui possibili meccanismi che possono essere proposti per quanto riguarda gli effetti potenzialmente dannosi dei campi elettrici e magnetici.
La necessità di conoscere i meccanismi
Per riassumere, c'è una chiara necessità di ulteriori studi su tali possibili meccanismi. Gli epidemiologi hanno bisogno di informazioni su quali caratteristiche dei campi elettrici e magnetici dovrebbero concentrarsi nelle loro valutazioni dell'esposizione. Nella maggior parte degli studi epidemiologici sono state utilizzate intensità di campo medie o mediane (con frequenze da 50 a 60 Hz); in altri, sono state studiate misure cumulative di esposizione. In uno studio recente, i campi con frequenze più elevate sono risultati essere correlati al rischio. In alcuni studi sugli animali, infine, i transitori di campo si sono rivelati importanti. Per gli epidemiologi il problema non è dal lato dell'effetto; registri sulle malattie esistono oggi in molti paesi. Il problema è che gli epidemiologi non conoscono le caratteristiche di esposizione rilevanti da considerare nei loro studi.
Quale politica è appropriata
Sistemi di protezione
In generale, ci sono diversi sistemi di protezione da considerare rispetto a regolamenti, linee guida e politiche. Molto spesso viene selezionato il sistema basato sulla salute, in cui è possibile identificare uno specifico effetto nocivo per la salute a un certo livello di esposizione, indipendentemente dal tipo di esposizione, chimica o fisica. Un secondo sistema potrebbe essere caratterizzato come un'ottimizzazione di un pericolo noto e accettato, che non ha una soglia al di sotto della quale il rischio è assente. Un esempio di esposizione che rientra in questo tipo di sistema è la radiazione ionizzante. Un terzo sistema riguarda i pericoli oi rischi in cui le relazioni causali tra l'esposizione e l'esito non sono state dimostrate con ragionevole certezza, ma per i quali esistono preoccupazioni generali sui possibili rischi. Quest'ultimo sistema di protezione è stato indicato con il principio di prudenza, o più recentemente prudente elusione, che può essere riassunta come la futura prevenzione a basso costo di un'esposizione non necessaria in assenza di certezza scientifica. L'esposizione ai campi elettrici e magnetici è stata discussa in questo modo e sono state presentate strategie sistematiche, ad esempio, su come dovrebbero essere instradate le future linee elettriche, disposti i luoghi di lavoro e progettati gli elettrodomestici per ridurre al minimo l'esposizione.
È evidente che il sistema di ottimizzazione non è applicabile in relazione alle restrizioni dei campi elettrici e magnetici, semplicemente perché non sono conosciuti e accettati come rischi. Gli altri due sistemi, invece, sono entrambi attualmente allo studio.
Norme e linee guida per la limitazione dell'esposizione nell'ambito del sistema basato sulla salute
Nelle linee guida internazionali i limiti per le restrizioni dell'esposizione al campo sono diversi ordini di grandezza superiori a quanto può essere misurato dalle linee elettriche aeree e riscontrato nelle occupazioni elettriche. L'Associazione internazionale per la protezione dalle radiazioni (IRPA) rilasciato Linee guida sui limiti di esposizione ai campi elettrici e magnetici 50/60 Hz nel 1990, che è stato adottato come base per molti standard nazionali. Poiché in seguito sono stati pubblicati nuovi importanti studi, nel 1993 è stato pubblicato un addendum dalla Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ICNIRP). Inoltre, nel 1993, anche nel Regno Unito sono state effettuate valutazioni del rischio in accordo con quelle dell'IRPA.
Questi documenti sottolineano che lo stato delle conoscenze scientifiche odierne non giustifica la limitazione dei livelli di esposizione per il pubblico e la forza lavoro fino al livello μT e che sono necessari ulteriori dati per confermare la presenza o meno di rischi per la salute. Le linee guida IRPA e ICNIRP si basano sugli effetti delle correnti indotte dal campo nel corpo, corrispondenti a quelle normalmente presenti nel corpo (fino a circa 10 mA/m2). Si raccomanda che l'esposizione professionale a campi magnetici di 50/60 Hz sia limitata a 0.5 mT per l'esposizione giornaliera ea 5 mT per esposizioni brevi fino a due ore. Si raccomanda di limitare l'esposizione ai campi elettrici a 10 e 30 kV/m. Il limite di 24 ore per il pubblico è fissato a 5 kV/m e 0.1 mT.
Queste discussioni sulla regolamentazione dell'esposizione si basano interamente su rapporti sul cancro. Negli studi su altri possibili effetti sulla salute correlati ai campi elettrici e magnetici (ad esempio, disturbi riproduttivi e neurocomportamentali), i risultati sono generalmente considerati non sufficientemente chiari e coerenti per costituire una base scientifica per limitare l'esposizione.
Il principio di prudenza o prudente evitamento
Non c'è una reale differenza tra i due concetti; l'evitamento prudente è stato utilizzato in modo più specifico, tuttavia, nelle discussioni sui campi elettrici e magnetici. Come detto sopra, l'evitamento prudente può essere riassunto come l'evitamento futuro a basso costo di un'esposizione non necessaria fintanto che vi è incertezza scientifica sugli effetti sulla salute. È stato adottato in Svezia, ma non in altri paesi.
In Svezia, cinque autorità governative (l'Istituto svedese per la protezione dalle radiazioni, l'Ente nazionale per la sicurezza elettrica, l'Ente nazionale per la salute e il benessere, l'Ente nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro e l'Ente nazionale per gli alloggi, l'edilizia e la pianificazione) hanno dichiarato congiuntamente che "la conoscenza totale che ora si sta accumulando giustifica l'adozione di misure per ridurre la potenza del campo". A condizione che il costo sia ragionevole, la politica è quella di proteggere le persone da elevate esposizioni magnetiche di lunga durata. Durante l'installazione di nuove apparecchiature o nuove linee elettriche che possono causare elevate esposizioni a campi magnetici, è opportuno scegliere soluzioni che diano esposizioni inferiori purché tali soluzioni non comportino inconvenienti o costi elevati. In generale, come affermato dall'Istituto per la protezione dalle radiazioni, è possibile adottare misure per ridurre il campo magnetico nei casi in cui i livelli di esposizione superano i livelli normalmente presenti di oltre un fattore dieci, a condizione che tali riduzioni possano essere effettuate a un costo ragionevole. Nelle situazioni in cui i livelli di esposizione degli impianti esistenti non superano i livelli normali di un fattore dieci, si dovrebbero evitare costose ricostruzioni. Inutile dire che l'attuale concetto di elusione è stato criticato da molti esperti in diversi paesi, come ad esempio esperti nel settore della fornitura di energia elettrica.
Conclusioni
Nel presente lavoro è stato fornito un riassunto di ciò che sappiamo sui possibili effetti sulla salute dei campi elettrici e magnetici, e ciò che deve ancora essere indagato. Non è stata data risposta alla domanda su quale politica adottare, ma sono stati presentati sistemi facoltativi di protezione. A questo proposito, sembra chiaro che la banca dati scientifica disponibile è insufficiente per sviluppare limiti di esposizione a livello di μT, il che significa a sua volta che non ci sono motivi per interventi costosi a questi livelli di esposizione. L'adozione o meno di una qualche forma di strategia di prudenza (ad esempio, l'evitamento prudente) è una questione di decisione delle autorità sanitarie pubbliche e occupazionali dei singoli paesi. Se tale strategia non viene adottata, di solito significa che non vengono imposte restrizioni di esposizione perché i limiti di soglia basati sulla salute sono ben al di sopra dell'esposizione pubblica e professionale quotidiana. Quindi, se oggi le opinioni divergono su regolamenti, linee guida e politiche, c'è un consenso generale tra gli enti normatori sulla necessità di ulteriori ricerche per ottenere una solida base per le azioni future.
La forma più familiare di energia elettromagnetica è la luce solare. La frequenza della luce solare (luce visibile) è la linea di demarcazione tra la radiazione più potente e ionizzante (raggi X, raggi cosmici) a frequenze più alte e la radiazione più benigna e non ionizzante a frequenze più basse. C'è uno spettro di radiazioni non ionizzanti. Nel contesto di questo capitolo, all'estremità superiore appena sotto la luce visibile c'è la radiazione infrarossa. Al di sotto c'è l'ampia gamma di frequenze radio, che comprende (in ordine decrescente) microonde, radio cellulare, televisione, radio FM e radio AM, onde corte utilizzate nei riscaldatori dielettrici e a induzione e, nella fascia bassa, campi con frequenza di potenza. Lo spettro elettromagnetico è illustrato in figura 1.
Figura 1. Lo spettro elettromagnetico
Proprio come la luce visibile o il suono permeano il nostro ambiente, lo spazio in cui viviamo e lavoriamo, così fanno le energie dei campi elettromagnetici. Inoltre, proprio come la maggior parte dell'energia sonora a cui siamo esposti è creata dall'attività umana, lo sono anche le energie elettromagnetiche: dai livelli deboli emessi dai nostri apparecchi elettrici quotidiani - quelli che fanno funzionare i nostri apparecchi radio e TV - agli alti livelli che i medici applicano per scopi benefici, ad esempio la diatermia (trattamenti termici). In generale, la forza di tali energie diminuisce rapidamente con la distanza dalla sorgente. I livelli naturali di questi campi nell'ambiente sono bassi.
Le radiazioni non ionizzanti (NIR) incorporano tutte le radiazioni e i campi dello spettro elettromagnetico che non hanno energia sufficiente per produrre la ionizzazione della materia. Cioè, NIR non è in grado di impartire energia sufficiente a una molecola o atomo per distruggere la sua struttura rimuovendo uno o più elettroni. Il confine tra NIR e radiazioni ionizzanti è solitamente fissato a una lunghezza d'onda di circa 100 nanometri.
Come con qualsiasi forma di energia, l'energia NIR ha il potenziale per interagire con i sistemi biologici e il risultato potrebbe non essere significativo, potrebbe essere dannoso in gradi diversi o potrebbe essere benefico. Con la radiofrequenza (RF) e le radiazioni a microonde, il principale meccanismo di interazione è il riscaldamento, ma nella parte a bassa frequenza dello spettro, i campi ad alta intensità possono indurre correnti nel corpo e quindi essere pericolosi. I meccanismi di interazione per le intensità di campo di basso livello sono, tuttavia, sconosciuti.
Quantità e unità
I campi a frequenze inferiori a circa 300 MHz sono quantificati in termini di intensità del campo elettrico (E) e intensità del campo magnetico (H). E è espresso in volt per metro (V/m) e H in ampere per metro (A/m). Entrambi sono campi vettoriali, cioè sono caratterizzati da grandezza e direzione in ogni punto. Per la gamma a bassa frequenza il campo magnetico è spesso espresso in termini di densità di flusso, B, con l'unità SI tesla (T). Quando vengono discussi i campi nel nostro ambiente quotidiano, la subunità microtesla (μT) è solitamente l'unità preferita. In alcune pubblicazioni la densità di flusso è espressa in gauss (G), e la conversione tra queste unità è (per i campi in aria):
1 tonnellate = 104 G o 0.1 μT = 1 mG e 1 A/m = 1.26 μT.
Sono disponibili revisioni di concetti, quantità, unità e terminologia per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti, comprese le radiazioni a radiofrequenza (NCRP 1981; Polk e Postow 1986; WHO 1993).
Il termine radiazione significa semplicemente energia trasmessa dalle onde. Le onde elettromagnetiche sono onde di forze elettriche e magnetiche, dove un moto ondoso è definito come propagazione di disturbi in un sistema fisico. Una variazione del campo elettrico è accompagnata da una variazione del campo magnetico e viceversa. Questi fenomeni furono descritti nel 1865 da JC Maxwell in quattro equazioni che sono diventate note come Equazioni di Maxwell.
Le onde elettromagnetiche sono caratterizzate da un insieme di parametri che includono la frequenza (f), lunghezza d'onda (λ), intensità del campo elettrico, intensità del campo magnetico, polarizzazione elettrica (P) (la direzione del E campo), velocità di propagazione (c) e vettore di Poynting (S). figura 2 illustra la propagazione di un'onda elettromagnetica nello spazio libero. La frequenza è definita come il numero di variazioni complete del campo elettrico o magnetico in un dato punto al secondo, ed è espressa in hertz (Hz). La lunghezza d'onda è la distanza tra due creste o avvallamenti consecutivi dell'onda (massimi o minimi). La frequenza, la lunghezza d'onda e la velocità dell'onda (v) sono correlati come segue:
v = f λ
Immagine 2. Un'onda piana che si propaga con la velocità della luce nella direzione x
La velocità di un'onda elettromagnetica nello spazio libero è uguale alla velocità della luce, ma la velocità nei materiali dipende dalle proprietà elettriche del materiale, cioè dalla sua permittività (ε) e permeabilità (μ). La permittività riguarda le interazioni materiali con il campo elettrico, e la permeabilità esprime le interazioni con il campo magnetico. Le sostanze biologiche hanno permittività che differiscono notevolmente da quelle dello spazio libero, essendo dipendenti dalla lunghezza d'onda (specialmente nella gamma RF) e dal tipo di tessuto. La permeabilità delle sostanze biologiche, invece, è uguale a quella dello spazio libero.
In un'onda piana, come illustrato nella figura 2 , il campo elettrico è perpendicolare al campo magnetico e la direzione di propagazione è perpendicolare sia al campo elettrico che a quello magnetico.
Per un'onda piana, il rapporto tra il valore dell'intensità del campo elettrico e il valore dell'intensità del campo magnetico, che è costante, è noto come impedenza caratteristica (Z):
Z = E/H
Nello spazio libero, Z= 120π ≈ 377Ω ma altrimenti Z dipende dalla permittività e dalla permeabilità del materiale attraversato dall'onda.
Il trasferimento di energia è descritto dal vettore di Poynting, che rappresenta l'ampiezza e la direzione della densità del flusso elettromagnetico:
S = E x H
Per un'onda che si propaga, l'integrale di S su qualsiasi superficie rappresenta la potenza istantanea trasmessa attraverso questa superficie (densità di potenza). La grandezza del vettore di Poynting è espressa in watt per metro quadrato (W/m2) (in alcune pubblicazioni l'unità mW/cm2 viene utilizzato: la conversione in unità SI è 1 mW/cm2 = 10 W / m2) e per le onde piane è correlato ai valori delle intensità del campo elettrico e magnetico:
S = E2 /120π = E2 / 377
ed
S =120π H2 = 377 H2
Non tutte le condizioni di esposizione riscontrate nella pratica possono essere rappresentate da onde piane. A distanze prossime a sorgenti di radiazione a radiofrequenza le relazioni caratteristiche delle onde piane non sono soddisfatte. Il campo elettromagnetico irradiato da un'antenna può essere suddiviso in due regioni: la zona di campo vicino e la zona di campo lontano. Il confine tra queste zone è solitamente posto a:
r = 2a2 /
where a è la dimensione massima dell'antenna.
Nella zona del campo vicino, l'esposizione deve essere caratterizzata sia dal campo elettrico che da quello magnetico. Nel campo lontano uno di questi è sufficiente, poiché sono interconnessi dalle equazioni di cui sopra che coinvolgono E ed H. In pratica, la situazione di campo vicino si realizza spesso a frequenze inferiori a 300 Mhz.
L'esposizione ai campi RF è ulteriormente complicata dalle interazioni delle onde elettromagnetiche con gli oggetti. In generale, quando le onde elettromagnetiche incontrano un oggetto, parte dell'energia incidente viene riflessa, parte viene assorbita e parte viene trasmessa. Le proporzioni dell'energia trasmessa, assorbita o riflessa dall'oggetto dipendono dalla frequenza e dalla polarizzazione del campo e dalle proprietà elettriche e dalla forma dell'oggetto. Una sovrapposizione delle onde incidenti e riflesse produce onde stazionarie e una distribuzione del campo spazialmente non uniforme. Poiché le onde sono totalmente riflesse dagli oggetti metallici, le onde stazionarie si formano vicino a tali oggetti.
Poiché l'interazione dei campi RF con i sistemi biologici dipende da molte diverse caratteristiche del campo e i campi incontrati nella pratica sono complessi, i seguenti fattori dovrebbero essere considerati nella descrizione delle esposizioni ai campi RF:
Per l'esposizione a campi magnetici a bassa frequenza non è ancora chiaro se l'intensità di campo o la densità di flusso siano l'unica considerazione importante. Può risultare che anche altri fattori siano importanti, come il tempo di esposizione o la rapidità dei cambiamenti di campo.
Il termine campo elettromagnetico (EMF), come viene utilizzato nei media e nella stampa popolare, di solito si riferisce ai campi elettrici e magnetici all'estremità a bassa frequenza dello spettro, ma può anche essere utilizzato in un senso molto più ampio per includere l'intero spettro di radiazioni elettromagnetiche. Si noti che nella gamma delle basse frequenze il E ed B i campi non sono accoppiati o correlati nello stesso modo in cui lo sono a frequenze più alte, ed è quindi più accurato riferirsi a loro come "campi elettrici e magnetici" piuttosto che campi elettromagnetici.
Come la luce, che è visibile, la radiazione ultravioletta (UVR) è una forma di radiazione ottica con lunghezze d'onda più corte e fotoni (particelle di radiazione) più energetici rispetto alla sua controparte visibile. La maggior parte delle sorgenti luminose emette anche alcuni raggi UV. I raggi UV sono presenti nella luce solare e vengono emessi anche da un gran numero di sorgenti ultraviolette utilizzate nell'industria, nella scienza e nella medicina. I lavoratori possono incontrare UVR in un'ampia varietà di contesti professionali. In alcuni casi, a bassi livelli di luce ambientale, si possono vedere sorgenti quasi ultraviolette ("luce nera") molto intense, ma normalmente i raggi UV sono invisibili e devono essere rilevati dal bagliore dei materiali che emettono fluorescenza quando illuminati dai raggi UV.
Proprio come la luce può essere suddivisa in colori che possono essere visti in un arcobaleno, l'UVR è suddiviso e i suoi componenti sono comunemente indicati come UVA, UVB ed UVC. Le lunghezze d'onda della luce e dei raggi UV sono generalmente espresse in nanometri (nm); 1 nm è un miliardesimo (10-9) di un metro. I raggi UVC (UVR a lunghezza d'onda molto corta) della luce solare vengono assorbiti dall'atmosfera e non raggiungono la superficie terrestre. L'UVC è disponibile solo da fonti artificiali, come le lampade germicide, che emettono la maggior parte della loro energia a una singola lunghezza d'onda (254 nm) che è molto efficace nell'uccidere batteri e virus su una superficie o nell'aria.
I raggi UVB sono i raggi UV biologicamente più dannosi per la pelle e gli occhi e, sebbene la maggior parte di questa energia (che è una componente della luce solare) sia assorbita dall'atmosfera, produce comunque scottature e altri effetti biologici. I raggi UV a lunghezza d'onda lunga, UVA, si trovano normalmente nella maggior parte delle sorgenti luminose ed è anche il più intenso UVR che raggiunge la Terra. Sebbene i raggi UVA possano penetrare in profondità nei tessuti, non sono biologicamente dannosi come i raggi UVB perché le energie dei singoli fotoni sono inferiori a quelle dei raggi UVB o UVC.
Fonti di radiazione ultravioletta
Luce del sole
La maggiore esposizione professionale ai raggi UV è vissuta dai lavoratori all'aperto sotto la luce solare. L'energia della radiazione solare è notevolmente attenuata dallo strato di ozono terrestre, limitando i raggi UV terrestri a lunghezze d'onda superiori a 290-295 nm. L'energia dei raggi solari più pericolosi a lunghezza d'onda corta (UVB) è una forte funzione del percorso obliquo atmosferico e varia con la stagione e l'ora del giorno (Sliney 1986 e 1987; WHO 1994).
Fonti artificiali
Le fonti artificiali più significative di esposizione umana includono quanto segue:
Saldatura ad arco industriale. La fonte più significativa di potenziale esposizione ai raggi UV è l'energia radiante delle apparecchiature di saldatura ad arco. I livelli di raggi UV intorno alle apparecchiature per la saldatura ad arco sono molto elevati e possono verificarsi lesioni acute agli occhi e alla pelle entro tre-dieci minuti dall'esposizione a una distanza di visione ravvicinata di pochi metri. La protezione degli occhi e della pelle è obbligatoria.
Lampade UVR industriali/da lavoro. Molti processi industriali e commerciali, come l'indurimento fotochimico di inchiostri, vernici e materie plastiche, comportano l'uso di lampade che emettono fortemente nella gamma UV. Sebbene la probabilità di un'esposizione dannosa sia bassa a causa della schermatura, in alcuni casi può verificarsi un'esposizione accidentale.
“Luci nere”. Le luci nere sono lampade specializzate che emettono prevalentemente nella gamma UV, e sono generalmente utilizzate per controlli non distruttivi con polveri fluorescenti, per l'autenticazione di banconote e documenti, e per effetti speciali in pubblicità e discoteche. Queste lampade non presentano alcun rischio di esposizione significativo per l'uomo (tranne in alcuni casi per la pelle fotosensibilizzata).
Trattamento medico. Le lampade UVR sono utilizzate in medicina per una varietà di scopi diagnostici e terapeutici. Le sorgenti UVA sono normalmente utilizzate nelle applicazioni diagnostiche. L'esposizione al paziente varia notevolmente a seconda del tipo di trattamento e le lampade UV utilizzate in dermatologia richiedono un uso attento da parte del personale.
Lampade germicide UVR. I raggi UV con lunghezze d'onda comprese tra 250 e 265 nm sono i più efficaci per la sterilizzazione e la disinfezione poiché corrispondono a un massimo nello spettro di assorbimento del DNA. I tubi a scarica di mercurio a bassa pressione sono spesso utilizzati come sorgente UV, poiché oltre il 90% dell'energia irradiata si trova sulla linea dei 254 nm. Queste lampade sono spesso chiamate “lampade germicide”, “lampade battericide” o semplicemente “lampade UVC”. Le lampade germicide sono utilizzate negli ospedali per combattere l'infezione da tubercolosi e sono utilizzate anche all'interno di cabine di sicurezza microbiologiche per inattivare i microrganismi presenti nell'aria e di superficie. La corretta installazione delle lampade e l'uso di protezioni per gli occhi sono essenziali.
Abbronzatura cosmetica. I lettini abbronzanti si trovano nelle aziende in cui i clienti possono abbronzarsi con speciali lampade abbronzanti, che emettono principalmente nella gamma UVA ma anche alcuni UVB. L'uso regolare di un lettino solare può contribuire in modo significativo all'esposizione annuale della pelle ai raggi UV di una persona; inoltre, anche il personale che lavora nei centri abbronzatura può essere esposto a bassi livelli. L'uso di protezioni per gli occhi come occhiali o occhiali da sole dovrebbe essere obbligatorio per il cliente e, a seconda della disposizione, anche i membri del personale potrebbero richiedere protezioni per gli occhi.
Illuminazione generale. Le lampade fluorescenti sono comuni sul posto di lavoro e sono state utilizzate in casa ormai da molto tempo. Queste lampade emettono piccole quantità di raggi UV e contribuiscono solo per una piccola percentuale all'esposizione annuale ai raggi UV di una persona. Le lampade alogene al tungsteno sono sempre più utilizzate in casa e sul posto di lavoro per una varietà di scopi di illuminazione e visualizzazione. Le lampade alogene non schermate possono emettere livelli di UVR sufficienti a causare lesioni gravi a breve distanza. L'installazione di filtri in vetro su queste lampade dovrebbe eliminare questo rischio.
Effetti biologici
La pelle
Eritema
L'eritema, o "scottatura solare", è un arrossamento della pelle che normalmente compare tra le quattro e le otto ore dopo l'esposizione ai raggi UV e si attenua gradualmente dopo alcuni giorni. Le scottature solari gravi possono comportare vesciche e desquamazione della pelle. UVB e UVC sono entrambi circa 1,000 volte più efficaci nel causare eritema rispetto agli UVA (Parrish, Jaenicke e Anderson 1982), ma l'eritema prodotto dalle lunghezze d'onda UVB più lunghe (da 295 a 315 nm) è più grave e persiste più a lungo (Hausser 1928). L'aumento della gravità e del decorso dell'eritema risulta dalla penetrazione più profonda di queste lunghezze d'onda nell'epidermide. La massima sensibilità della pelle apparentemente si verifica a circa 295 nm (Luckiesh, Holladay e Taylor 1930; Coblentz, Stair e Hogue 1931) con una sensibilità molto inferiore (circa 0.07) che si verifica a 315 nm e lunghezze d'onda maggiori (McKinlay e Diffey 1987).
La dose eritemica minima (MED) per 295 nm che è stata riportata in studi più recenti per la pelle non abbronzata e leggermente pigmentata varia da 6 a 30 mJ/cm2 (Everett, Olsen e Sayer 1965; Freeman et al. 1966; Berger, Urbach e Davies 1968). Il MED a 254 nm varia notevolmente a seconda del tempo trascorso dopo l'esposizione e se la pelle è stata esposta molto alla luce solare esterna, ma è generalmente dell'ordine di 20 mJ/cm2, o fino a 0.1 J/cm2. La pigmentazione e l'abbronzatura della pelle e, soprattutto, l'ispessimento dello strato corneo, possono aumentare questa MED di almeno un ordine di grandezza.
Fotosensibilizzazione
Gli specialisti della medicina del lavoro riscontrano spesso effetti avversi derivanti dall'esposizione professionale ai raggi UV nei lavoratori fotosensibilizzati. L'uso di alcuni medicinali può produrre un effetto fotosensibilizzante sull'esposizione ai raggi UVA, così come l'applicazione topica di alcuni prodotti, inclusi alcuni profumi, lozioni per il corpo e così via. Le reazioni agli agenti fotosensibilizzanti comportano sia fotoallergia (reazione allergica della pelle) che fototossicità (irritazione della pelle) dopo l'esposizione ai raggi UV dalla luce solare o da sorgenti UV industriali. (Anche le reazioni di fotosensibilità durante l'uso di apparecchiature abbronzanti sono comuni.) Questa fotosensibilizzazione della pelle può essere causata da creme o unguenti applicati sulla pelle, da farmaci assunti per via orale o per iniezione o dall'uso di inalatori soggetti a prescrizione medica (vedere figura 1 ). Il medico che prescrive un farmaco potenzialmente fotosensibilizzante dovrebbe sempre avvertire il paziente di adottare misure appropriate per evitare effetti avversi, ma al paziente viene spesso detto solo di evitare la luce solare e non le fonti UVR (poiché queste sono rare per la popolazione generale).
Figura 1. Alcune sostanze fonosensibilizzanti
Effetti ritardati
L'esposizione cronica alla luce solare, in particolare alla componente UVB, accelera l'invecchiamento della pelle e aumenta il rischio di sviluppare il cancro della pelle (Fitzpatrick et al. 1974; Forbes e Davies 1982; Urbach 1969; Passchier e Bosnjakovic 1987). Diversi studi epidemiologici hanno dimostrato che l'incidenza del cancro della pelle è fortemente correlata con la latitudine, l'altitudine e la copertura del cielo, che sono correlate con l'esposizione ai raggi UV (Scotto, Fears e Gori 1980; WHO 1993).
Non sono ancora state stabilite esatte relazioni quantitative dose-risposta per la carcinogenesi della pelle umana, sebbene gli individui di carnagione chiara, in particolare quelli di origine celtica, siano molto più inclini a sviluppare il cancro della pelle. Tuttavia, va notato che le esposizioni ai raggi UV necessarie per suscitare tumori della pelle nei modelli animali possono essere erogate sufficientemente lentamente da non produrre eritema e l'efficacia relativa (relativa al picco a 302 nm) riportata in questi studi varia nello stesso come scottature solari (Cole, Forbes e Davies 1986; Sterenborg e van der Leun 1987).
L'occhio
Fotocheratite e fotocongiuntivite
Si tratta di reazioni infiammatorie acute derivanti dall'esposizione a radiazioni UVB e UVC che compaiono entro poche ore dall'esposizione eccessiva e normalmente si risolvono dopo uno o due giorni.
Lesione retinica da luce intensa
Sebbene sia improbabile un danno termico alla retina da fonti luminose, può verificarsi un danno fotochimico dall'esposizione a fonti ricche di luce blu. Ciò può comportare una riduzione temporanea o permanente della vista. Tuttavia, la normale risposta di avversione alla luce intensa dovrebbe prevenire questo evento a meno che non venga compiuto uno sforzo cosciente per fissare fonti di luce intensa. Il contributo dei raggi UV al danno retinico è generalmente molto ridotto perché l'assorbimento da parte del cristallino limita l'esposizione retinica.
Effetti cronici
L'esposizione professionale a lungo termine ai raggi UV per diversi decenni può contribuire alla cataratta e ad effetti degenerativi non correlati all'occhio come l'invecchiamento della pelle e il cancro della pelle associati all'esposizione al sole. Anche l'esposizione cronica alle radiazioni infrarosse può aumentare il rischio di cataratta, ma questo è molto improbabile, dato l'accesso alla protezione degli occhi.
La radiazione ultravioletta attinica (UVB e UVC) è fortemente assorbita dalla cornea e dalla congiuntiva. La sovraesposizione di questi tessuti provoca la cheratocongiuntivite, comunemente indicata come “bagliore del saldatore”, “occhio ad arco” o “cecità da neve”. Pitts ha riportato lo spettro d'azione e il decorso temporale della fotocheratite nella cornea umana, di coniglio e di scimmia (Pitts 1974). Il periodo di latenza varia inversamente con la gravità dell'esposizione, da 1.5 a 24 ore, ma di solito si verifica entro 6-12 ore; il disagio di solito scompare entro 48 ore. Segue la congiuntivite che può essere accompagnata da eritema della pelle del viso che circonda le palpebre. Naturalmente, l'esposizione ai raggi UV raramente provoca lesioni oculari permanenti. Pitts e Tredici (1971) hanno riportato dati di soglia per la fotocheratite nell'uomo per bande d'onda di 10 nm di larghezza da 220 a 310 nm. È stato riscontrato che la massima sensibilità della cornea si verifica a 270 nm, che differisce notevolmente dal massimo per la pelle. Presumibilmente, la radiazione di 270 nm è biologicamente più attiva a causa della mancanza di uno strato corneo per attenuare la dose al tessuto epiteliale corneale a lunghezze d'onda UVR più corte. La risposta in lunghezza d'onda, o spettro d'azione, non variava tanto quanto lo spettro d'azione dell'eritema, con soglie che variavano da 4 a 14 mJ/cm2 a 270nm. La soglia riportata a 308 nm era di circa 100 mJ/cm2.
L'esposizione ripetuta dell'occhio a livelli potenzialmente pericolosi di UVR non aumenta la capacità protettiva del tessuto interessato (la cornea) così come l'esposizione della pelle, che porta all'abbronzatura e all'ispessimento dello strato corneo. Ringvold e colleghi hanno studiato le proprietà di assorbimento UVR della cornea (Ringvold 1980a) e dell'umor acqueo (Ringvold 1980b), così come gli effetti della radiazione UVB sull'epitelio corneale (Ringvold 1983), sullo stroma corneale (Ringvold e Davanger 1985) e l'endotelio corneale (Ringvold, Davanger e Olsen 1982; Olsen e Ringvold 1982). I loro studi al microscopio elettronico hanno mostrato che il tessuto corneale possedeva notevoli proprietà di riparazione e recupero. Sebbene sia stato possibile rilevare facilmente danni significativi a tutti questi strati apparentemente inizialmente presenti nelle membrane cellulari, il recupero morfologico è stato completo dopo una settimana. La distruzione dei cheratociti nello strato stromale era evidente e il recupero endoteliale era pronunciato nonostante la normale mancanza di rapido ricambio cellulare nell'endotelio. Cullen et al. (1984) hanno studiato il danno endoteliale che era persistente se l'esposizione ai raggi UV era persistente. Riley et al. (1987) hanno anche studiato l'endotelio corneale in seguito all'esposizione ai raggi UVB e hanno concluso che è improbabile che singoli insulti gravi abbiano effetti ritardati; tuttavia, hanno anche concluso che l'esposizione cronica potrebbe accelerare i cambiamenti nell'endotelio legati all'invecchiamento della cornea.
Le lunghezze d'onda superiori a 295 nm possono essere trasmesse attraverso la cornea e sono quasi totalmente assorbite dal cristallino. Pitts, Cullen e Hacker (1977b) hanno mostrato che la cataratta può essere prodotta nei conigli da lunghezze d'onda nella banda 295-320 nm. Le soglie per le opacità transitorie variavano da 0.15 a 12.6 J/cm2, a seconda della lunghezza d'onda, con soglia minima a 300 nm. Le opacità permanenti richiedevano esposizioni radianti maggiori. Non sono stati osservati effetti lenticolari nell'intervallo di lunghezze d'onda da 325 a 395 nm anche con esposizioni radianti molto più elevate da 28 a 162 J/cm2 (Pitts, Cullen e Hacker 1977a; Zuclich e Connolly 1976). Questi studi illustrano chiaramente il particolare rischio della banda spettrale 300-315 nm, come ci si aspetterebbe perché i fotoni di queste lunghezze d'onda penetrano in modo efficiente e hanno energia sufficiente per produrre danni fotochimici.
Taylor et al. (1988) hanno fornito prove epidemiologiche che i raggi UVB alla luce del sole erano un fattore eziologico nella cataratta senile, ma non hanno mostrato alcuna correlazione tra la cataratta e l'esposizione ai raggi UVA. Sebbene un tempo fosse una credenza popolare a causa del forte assorbimento dei raggi UVA da parte del cristallino, l'ipotesi che i raggi UVA possano causare la cataratta non è stata supportata né da studi sperimentali di laboratorio né da studi epidemiologici. Dai dati sperimentali di laboratorio che hanno mostrato che le soglie per la fotocheratite erano inferiori a quelle per la catarattogenesi, si deve concludere che livelli inferiori a quelli richiesti per produrre fotocheratite su base giornaliera dovrebbero essere considerati pericolosi per il tessuto del cristallino. Anche supponendo che la cornea sia esposta a un livello quasi equivalente alla soglia per la fotocheratite, si potrebbe stimare che la dose giornaliera di UVR al cristallino a 308 nm sarebbe inferiore a 120 mJ/cm2 per 12 ore all'aperto (Sliney 1987). In effetti, un'esposizione giornaliera media più realistica sarebbe inferiore alla metà di tale valore.
Prosciutto et al. (1982) hanno determinato lo spettro d'azione per la fotoretinite prodotta dai raggi UV nella banda 320-400 nm. Hanno mostrato che le soglie nella banda spettrale visibile, che erano da 20 a 30 J/cm2 a 440 nm, sono stati ridotti a circa 5 J/cm2 per una banda di 10 nm centrata a 325 nm. Lo spettro d'azione aumentava in modo monotono al diminuire della lunghezza d'onda. Dovremmo quindi concludere che livelli ben al di sotto di 5 J/cm2 a 308 nm dovrebbe produrre lesioni retiniche, sebbene queste lesioni non diventino evidenti per 24-48 ore dopo l'esposizione. Non ci sono dati pubblicati per soglie di lesione retinica inferiori a 325 nm e ci si può solo aspettare che il modello per lo spettro d'azione per le lesioni fotochimiche alla cornea e ai tessuti del cristallino si applichi anche alla retina, portando a una soglia di lesione dell'ordine di 0.1 J/cm2.
Sebbene la radiazione UVB abbia chiaramente dimostrato di essere mutagena e cancerogena per la pelle, l'estrema rarità della carcinogenesi nella cornea e nella congiuntiva è piuttosto notevole. Non sembra esserci alcuna prova scientifica per collegare l'esposizione ai raggi UV con eventuali tumori della cornea o della congiuntiva negli esseri umani, sebbene lo stesso non sia vero per i bovini. Ciò suggerirebbe un sistema immunitario molto efficace operante nell'occhio umano, poiché ci sono certamente lavoratori all'aperto che ricevono un'esposizione ai raggi UV paragonabile a quella che ricevono i bovini. Questa conclusione è ulteriormente supportata dal fatto che gli individui che soffrono di una risposta immunitaria difettosa, come nello xeroderma pigmentoso, sviluppano frequentemente neoplasie della cornea e della congiuntiva (Stenson 1982).
Standard di sicurezza
I limiti di esposizione professionale (EL) per UVR sono stati sviluppati e includono una curva dello spettro d'azione che avvolge i dati di soglia per gli effetti acuti ottenuti da studi di eritema minimo e cheratocongiuntivite (Sliney 1972; IRPA 1989). Questa curva non differisce significativamente dai dati di soglia collettiva, considerando gli errori di misurazione e le variazioni nella risposta individuale, ed è ben al di sotto delle soglie catarattogeniche UVB.
L'EL per UVR è più basso a 270 nm (0.003 J/cm2 a 270 nm) e, ad esempio, a 308 nm è 0.12 J/cm2 (ACGIH 1995, IRPA 1988). Indipendentemente dal fatto che l'esposizione avvenga da poche esposizioni pulsate durante il giorno, un'unica esposizione molto breve o da un'esposizione di 8 ore a pochi microwatt per centimetro quadrato, il rischio biologico è lo stesso e i limiti di cui sopra si applicano al giornata lavorativa completa.
Tutela del lavoro
L'esposizione professionale ai raggi UV dovrebbe essere ridotta al minimo ove possibile. Per le sorgenti artificiali, ove possibile, dovrebbe essere data priorità a misure ingegneristiche quali filtrazione, schermatura e recinzione. I controlli amministrativi, come la limitazione dell'accesso, possono ridurre i requisiti di protezione personale.
I lavoratori all'aperto come i lavoratori agricoli, gli operai, gli operai edili, i pescatori e così via possono ridurre al minimo il rischio di esposizione solare ai raggi UV indossando indumenti a trama fitta e, cosa più importante, un cappello a tesa larga per ridurre l'esposizione del viso e del collo. I filtri solari possono essere applicati sulla pelle esposta per ridurre l'ulteriore esposizione. I lavoratori all'aperto dovrebbero avere accesso all'ombra ed essere dotati di tutte le misure di protezione necessarie sopra menzionate.
Nell'industria, ci sono molte fonti in grado di causare lesioni oculari acute entro un breve tempo di esposizione. È disponibile una varietà di protezioni per gli occhi con vari gradi di protezione adeguati all'uso previsto. Quelli destinati all'uso industriale includono caschi per saldatura (che forniscono inoltre protezione sia da intense radiazioni visibili e infrarosse sia protezione per il viso), schermi facciali, occhiali e occhiali che assorbono i raggi UV. In generale, gli occhiali protettivi forniti per uso industriale dovrebbero adattarsi perfettamente al viso, assicurando così che non vi siano spazi attraverso i quali i raggi UV possano raggiungere direttamente l'occhio e dovrebbero essere ben costruiti per prevenire lesioni fisiche.
L'adeguatezza e la scelta degli occhiali protettivi dipende dai seguenti punti:
In situazioni di esposizione industriale, il grado di pericolo oculare può essere valutato mediante misurazione e confronto con i limiti raccomandati per l'esposizione (Duchene, Lakey e Repacholi 1991).
Misurazione
A causa della forte dipendenza degli effetti biologici dalla lunghezza d'onda, la misura principale di qualsiasi sorgente UVR è la sua potenza spettrale o la distribuzione dell'irradianza spettrale. Questo deve essere misurato con uno spettroradiometro che consiste di opportune ottiche di ingresso, un monocromatore e un rivelatore UVR e lettura. Tale strumento non è normalmente utilizzato in igiene del lavoro.
In molte situazioni pratiche, viene utilizzato un misuratore UVR a banda larga per determinare la durata dell'esposizione sicura. Per motivi di sicurezza, la risposta spettrale può essere adattata per seguire la funzione spettrale utilizzata per le linee guida sull'esposizione dell'ACGIH e dell'IRPA. Se non vengono utilizzati strumenti adeguati, si verificheranno gravi errori di valutazione dei pericoli. Sono disponibili anche dosimetri UVR personali (ad es. film di polisulfone), ma la loro applicazione è stata ampiamente confinata alla ricerca sulla sicurezza sul lavoro piuttosto che nelle indagini di valutazione dei rischi.
Conclusioni
Il danno molecolare di componenti cellulari chiave derivanti dall'esposizione ai raggi UV si verifica costantemente ed esistono meccanismi di riparazione per far fronte all'esposizione della pelle e dei tessuti oculari alle radiazioni ultraviolette. Solo quando questi meccanismi di riparazione vengono sopraffatti diventa evidente un danno biologico acuto (Smith 1988). Per questi motivi, la riduzione al minimo dell'esposizione professionale ai raggi UV continua a rimanere un importante oggetto di preoccupazione tra i lavoratori della salute e sicurezza sul lavoro.
La radiazione infrarossa è quella parte dello spettro delle radiazioni non ionizzanti situata tra le microonde e la luce visibile. È una parte naturale dell'ambiente umano e quindi le persone ne sono esposte in piccole quantità in tutte le aree della vita quotidiana, ad esempio a casa o durante le attività ricreative al sole. Un'esposizione molto intensa, tuttavia, può derivare da alcuni processi tecnici sul posto di lavoro.
Molti processi industriali comportano l'indurimento termico di vari tipi di materiali. Le fonti di calore utilizzate o il materiale riscaldato stesso di solito emettono livelli così elevati di radiazione infrarossa che un gran numero di lavoratori è potenzialmente a rischio di esposizione.
Concetti e quantità
La radiazione infrarossa (IR) ha lunghezze d'onda che vanno da 780 nm a 1 mm. Seguendo la classificazione della International Commission on Illumination (CIE), questa banda è suddivisa in IRA (da 780 nm a 1.4 μm), IRB (da 1.4 μm a 3 μm) e IRC (da 3 μm a 1 mm). Questa suddivisione segue approssimativamente le caratteristiche di assorbimento dipendenti dalla lunghezza d'onda dell'IR nel tessuto e i conseguenti diversi effetti biologici.
La quantità e la distribuzione temporale e spaziale della radiazione infrarossa sono descritte da diverse quantità e unità radiometriche. A causa delle proprietà ottiche e fisiologiche, in particolare dell'occhio, di solito si fa una distinzione tra piccole sorgenti "puntiformi" e sorgenti "estese". Il criterio per questa distinzione è il valore in radianti dell'angolo (α) misurato all'occhio che è sotteso dalla sorgente. Questo angolo può essere calcolato come quoziente, la dimensione della sorgente luminosa DL diviso per la distanza di visione r. Le sorgenti estese sono quelle che sottendono un angolo di visione dell'occhio maggiore di αverbale, che normalmente è di 11 milliradianti. Per tutte le sorgenti estese c'è una distanza di visione dove α è uguale αverbale; a distanze di visione maggiori, la sorgente può essere trattata come una sorgente puntiforme. Nella protezione dalle radiazioni ottiche le grandezze più importanti riguardanti le sorgenti estese sono le splendore (L, espresso in Wm-2sr-1) e il radianza integrata nel tempo (Lp in Gm-2sr-1), che descrivono la “luminosità” della sorgente. Per la valutazione del rischio per la salute, le quantità più rilevanti riguardanti sorgenti puntuali o esposizioni a tali distanze dalla sorgente dove α< αverbale, sono i irradianza (E, espresso in Wm-2), che equivale al concetto di dose rate di esposizione, e il esposizione radiante (H, in Gm-2), equivalente al concetto di dose di esposizione.
In alcune bande dello spettro, gli effetti biologici dovuti all'esposizione sono fortemente dipendenti dalla lunghezza d'onda. Pertanto, devono essere utilizzate quantità spettroradiometriche aggiuntive (ad esempio, la radianza spettrale, Ll, espresso in Wm-2 sr-1 nm-1) per soppesare i valori di emissione fisica della sorgente rispetto allo spettro di azione applicabile relativo all'effetto biologico.
Fonti ed esposizione professionale
L'esposizione ai risultati IR da varie fonti naturali e artificiali. L'emissione spettrale da queste sorgenti può essere limitata a una singola lunghezza d'onda (laser) o può essere distribuita su un'ampia banda di lunghezze d'onda.
I diversi meccanismi per la generazione della radiazione ottica in generale sono:
L'emissione dalle sorgenti più importanti utilizzate in molti processi industriali risulta dall'eccitazione termica e può essere approssimata utilizzando le leggi fisiche della radiazione del corpo nero se si conosce la temperatura assoluta della sorgente. L'emissione totale (M, in Wm-2) di un radiatore a corpo nero (figura 1) è descritta dalla legge di Stefan-Boltzmann:
M(T) = 5.67 x 10-8T4
e dipende dalla quarta potenza della temperatura (T, in K) del corpo radiante. La distribuzione spettrale della radianza è descritta dalla legge di radiazione di Planck:
e la lunghezza d'onda di massima emissione (λmax) è descritto secondo la legge di Wien da:
λmax = (2.898 x 10-8) / T
Figura 1. Radianza spettrale λmaxdi un radiatore a corpo nero alla temperatura assoluta indicata in gradi Kelvin su ciascuna curva
Molti laser utilizzati nei processi industriali e medici emetteranno livelli molto elevati di IR. In generale, rispetto ad altre sorgenti di radiazioni, la radiazione laser presenta alcune caratteristiche insolite che possono influenzare il rischio a seguito di un'esposizione, come la durata dell'impulso molto breve o l'irraggiamento estremamente elevato. Pertanto, la radiazione laser è discussa in dettaglio altrove in questo capitolo.
Molti processi industriali richiedono l'uso di sorgenti che emettono alti livelli di radiazioni visibili e infrarosse, e quindi un gran numero di lavoratori come panettieri, soffiatori di vetro, lavoratori delle fornaci, operai di fonderia, fabbri, fonditori e vigili del fuoco sono potenzialmente a rischio di esposizione. Oltre alle lampade, devono essere considerate sorgenti quali fiamme, torce a gas, torce ad acetilene, pozze di metallo fuso e barre di metallo incandescente. Questi si incontrano nelle fonderie, nelle acciaierie e in molti altri impianti industriali pesanti. La Tabella 1 riassume alcuni esempi di sorgenti IR e relative applicazioni.
Tabella 1. Diverse fonti di IR, popolazione esposta e livelli di esposizione approssimativi
Fonte |
Applicazione o popolazione esposta |
Esposizione |
Luce del sole |
Lavoratori all'aperto, agricoltori, operai edili, marittimi, pubblico in generale |
500 Wm-2 |
Lampade a filamento di tungsteno |
Popolazione generale e lavoratori |
105-106 Wm-2sr-1 |
Lampade alogene a filamento di tungsteno |
(Vedi lampade a filamento di tungsteno) |
50-200 Wm-2 (a 50 centimetri) |
Diodi emettitori di luce (ad es. diodo GaAs) |
Giocattoli, elettronica di consumo, tecnologia di trasmissione dati, ecc. |
105 Wm-2sr-1 |
Lampade ad arco allo xeno |
Proiettori, simulatori solari, luci di ricerca |
107 Wm-2sr-1 |
Fusione di ferro |
Fornace d'acciaio, operai dell'acciaieria |
105 Wm-2sr-1 |
Array di lampade a infrarossi |
Riscaldamento ed essiccazione industriale |
103 a 8.103 Wm-2 |
Lampade a infrarossi negli ospedali |
Incubatori |
100-300 Wm-2 |
Effetti biologici
La radiazione ottica in generale non penetra molto in profondità nel tessuto biologico. Pertanto, gli obiettivi primari di un'esposizione IR sono la pelle e l'occhio. Nella maggior parte delle condizioni di esposizione il principale meccanismo di interazione dell'IR è termico. Solo gli impulsi molto brevi che i laser possono produrre, ma che non sono considerati qui, possono anche portare a effetti meccanotermici. Non si prevede che gli effetti della ionizzazione o della rottura dei legami chimici appaiano con la radiazione IR perché l'energia delle particelle, essendo inferiore a circa 1.6 eV, è troppo bassa per causare tali effetti. Per lo stesso motivo, le reazioni fotochimiche diventano significative solo a lunghezze d'onda più corte nella regione visiva e nell'ultravioletto. I diversi effetti sulla salute dipendenti dalla lunghezza d'onda dell'IR derivano principalmente dalle proprietà ottiche dipendenti dalla lunghezza d'onda del tessuto, ad esempio l'assorbimento spettrale del mezzo oculare (figura 2).
Figura 2. Assorbimento spettrale del mezzo oculare
Effetti sull'occhio
In generale, l'occhio è ben adattato a proteggersi dalle radiazioni ottiche provenienti dall'ambiente naturale. Inoltre, l'occhio è fisiologicamente protetto contro le lesioni causate da sorgenti luminose intense, come il sole o lampade ad alta intensità, da una risposta di avversione che limita la durata dell'esposizione a una frazione di secondo (circa 0.25 secondi).
L'IRA colpisce principalmente la retina, a causa della trasparenza dei mezzi oculari. Quando si osserva direttamente una sorgente puntiforme o un raggio laser, le proprietà di messa a fuoco nella regione IRA rendono inoltre la retina molto più suscettibile ai danni rispetto a qualsiasi altra parte del corpo. Per brevi periodi di esposizione, si ritiene che il riscaldamento dell'iride dovuto all'assorbimento di IR visibile o vicino svolga un ruolo nello sviluppo di opacità nel cristallino.
Con l'aumentare della lunghezza d'onda, al di sopra di circa 1 μm, aumenta l'assorbimento da parte dei mezzi oculari. Pertanto, si ritiene che l'assorbimento della radiazione IRA da parte sia del cristallino che dell'iride pigmentata svolga un ruolo nella formazione delle opacità lenticolari. Il danno alla lente è attribuito a lunghezze d'onda inferiori a 3 μm (IRA e IRB). Per la radiazione infrarossa di lunghezze d'onda superiori a 1.4 μm, l'umor acqueo e il cristallino sono particolarmente fortemente assorbenti.
Nella regione IRB e IRC dello spettro, i mezzi oculari diventano opachi a causa del forte assorbimento da parte dell'acqua che li costituisce. L'assorbimento in questa regione avviene principalmente nella cornea e nell'umore acqueo. Oltre 1.9 μm, la cornea è effettivamente l'unico assorbitore. L'assorbimento della radiazione infrarossa a lunghezza d'onda lunga da parte della cornea può portare ad un aumento della temperatura nell'occhio a causa della conduzione termica. A causa di un rapido tasso di turnover delle cellule corneali superficiali, si può prevedere che qualsiasi danno limitato allo strato corneale esterno sia temporaneo. Nella banda IRC l'esposizione può causare un'ustione sulla cornea simile a quella sulla pelle. Tuttavia, è poco probabile che si verifichino ustioni corneali, a causa della reazione di avversione innescata dalla sensazione dolorosa causata dalla forte esposizione.
Effetti sulla pelle
La radiazione infrarossa non penetra molto in profondità nella pelle. Pertanto, l'esposizione della pelle a IR molto forti può portare a effetti termici locali di diversa gravità e persino a gravi ustioni. Gli effetti sulla pelle dipendono dalle proprietà ottiche della pelle, come la profondità di penetrazione dipendente dalla lunghezza d'onda (figura 3 ). Soprattutto a lunghezze d'onda maggiori, un'esposizione prolungata può causare un elevato aumento della temperatura locale e ustioni. I valori soglia per questi effetti dipendono dal tempo, a causa delle proprietà fisiche dei processi di trasporto termico nella pelle. Un irraggiamento di 10 kWm-2, ad esempio, può provocare una sensazione dolorosa entro 5 secondi, mentre un'esposizione di 2 kWm-2 non causerà la stessa reazione entro periodi inferiori a circa 50 secondi.
Figura 3. Profondità di penetrazione nella pelle per diverse lunghezze d'onda
Se l'esposizione si protrae per periodi molto lunghi, anche a valori ben al di sotto della soglia del dolore, il carico di calore sul corpo umano può essere elevato. Soprattutto se l'esposizione copre tutto il corpo come, ad esempio, davanti a un acciaio fuso. Il risultato può essere uno squilibrio del sistema di termoregolazione altrimenti fisiologicamente ben bilanciato. La soglia di tolleranza di tale esposizione dipenderà da diverse condizioni individuali e ambientali, come la capacità individuale del sistema di termoregolazione, l'effettivo metabolismo corporeo durante l'esposizione o la temperatura, l'umidità e il movimento dell'aria (velocità del vento) ambientali. Senza alcun lavoro fisico, un'esposizione massima di 300 Wm-2 può essere tollerato oltre le otto ore in determinate condizioni ambientali, ma questo valore scende a circa 140 Wm-2 durante il lavoro fisico pesante.
Standard di esposizione
Gli effetti biologici dell'esposizione IR, che dipendono dalla lunghezza d'onda e dalla durata dell'esposizione, sono intollerabili solo se vengono superati determinati valori soglia di intensità o di dose. Per proteggersi da tali condizioni di esposizione intollerabili, organizzazioni internazionali come l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS), l'Ufficio internazionale del lavoro (ILO), il Comitato internazionale per le radiazioni non ionizzanti dell'Associazione internazionale per la protezione dalle radiazioni (INIRC/IRPA) e i suoi successore, la Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ICNIRP) e la Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH) hanno suggerito limiti di esposizione per la radiazione infrarossa da sorgenti ottiche coerenti e incoerenti. La maggior parte dei suggerimenti nazionali e internazionali sulle linee guida per limitare l'esposizione umana alle radiazioni infrarosse sono basati o addirittura identici ai valori limite di soglia suggeriti (TLV) pubblicati dall'ACGIH (1993/1994). Questi limiti sono ampiamente riconosciuti e sono frequentemente utilizzati in situazioni occupazionali. Si basano sulle attuali conoscenze scientifiche e hanno lo scopo di prevenire lesioni termiche della retina e della cornea e di evitare possibili effetti ritardati sul cristallino dell'occhio.
La revisione del 1994 dei limiti di esposizione ACGIH è la seguente:
1. Per la protezione della retina dal danno termico in caso di esposizione alla luce visibile, (ad esempio, nel caso di potenti sorgenti luminose), la radianza spettrale Lλ in W/(m² sr nm) ponderato rispetto alla funzione di rischio termico retinico Rλ (vedi tabella 2) sull'intervallo di lunghezze d'onda Δλ e sommati nell'intervallo di lunghezze d'onda da 400 a 1400 nm, non devono superare:
where t è la durata della visione limitata a intervalli da 10-3 a 10 secondi (ovvero, per condizioni di visione accidentale, visione non fissa), e α è il sotteso angolare della sorgente in radianti calcolato da α = estensione massima della sorgente/distanza dalla sorgente Rλ (Tavolo 2 ).
2. Per proteggere la retina dai rischi di esposizione delle lampade termiche a infrarossi o di qualsiasi sorgente IR vicina in assenza di un forte stimolo visivo, la radiazione infrarossa nell'intervallo di lunghezze d'onda da 770 a 1400 nm visto dall'occhio (basato su una pupilla di 7 mm diametro) per una durata prolungata delle condizioni di visione dovrebbe essere limitato a:
Questo limite si basa su un diametro della pupilla di 7 mm poiché, in questo caso, la risposta di avversione (chiusura dell'occhio, ad esempio) potrebbe non esistere a causa dell'assenza di luce visibile.
3. Per evitare possibili effetti ritardati sul cristallino dell'occhio, come la cataratta ritardata, e per proteggere la cornea dalla sovraesposizione, la radiazione infrarossa a lunghezze d'onda superiori a 770 nm dovrebbe essere limitata a 100 W/m² per periodi superiori a 1,000 s e a:
o per periodi più brevi.
4. Per i pazienti afachici, vengono fornite funzioni di ponderazione separate e TLV risultanti per l'intervallo di lunghezze d'onda della luce ultravioletta e visibile (305–700 nm).
Tabella 2. Funzione di rischio termico retinico
Lunghezza d'onda (nm) |
Rλ |
Lunghezza d'onda (nm) |
Rλ |
400 |
1.0 |
460 |
8.0 |
405 |
2.0 |
465 |
7.0 |
410 |
4.0 |
470 |
6.2 |
415 |
8.0 |
475 |
5.5 |
420 |
9.0 |
480 |
4.5 |
425 |
9.5 |
485 |
4.0 |
430 |
9.8 |
490 |
2.2 |
435 |
10.0 |
495 |
1.6 |
440 |
10.0 |
500-700 |
1.0 |
445 |
9.7 |
700-1,050 |
10((700 -λ )/500) |
450 |
9.4 |
1,050-1,400 |
0.2 |
455 |
9.0 |
Fonte: ACGIH 1996.
Misurazione
Sono disponibili tecniche e strumenti radiometrici affidabili che consentono di analizzare il rischio per la pelle e per l'occhio derivante dall'esposizione a sorgenti di radiazioni ottiche. Per caratterizzare una sorgente luminosa convenzionale, è generalmente molto utile misurare la radianza. Per definire condizioni di esposizione pericolose da sorgenti ottiche, l'irraggiamento e l'esposizione radiante sono di maggiore importanza. La valutazione delle sorgenti a banda larga è più complessa rispetto alla valutazione delle sorgenti che emettono a singole lunghezze d'onda oa bande molto strette, poiché devono essere considerate le caratteristiche spettrali e la dimensione della sorgente. Lo spettro di alcune lampade è costituito sia da un'emissione continua su un'ampia banda di lunghezze d'onda sia da un'emissione su determinate singole lunghezze d'onda (linee). Errori significativi possono essere introdotti nella rappresentazione di quegli spettri se la frazione di energia in ciascuna riga non viene correttamente aggiunta al continuo.
Per la valutazione dei rischi per la salute, i valori di esposizione devono essere misurati su un'apertura limite per la quale sono specificati gli standard di esposizione. In genere un'apertura di 1 mm è stata considerata la più piccola dimensione pratica dell'apertura. Le lunghezze d'onda superiori a 0.1 mm presentano difficoltà a causa dei significativi effetti di diffrazione creati da un'apertura di 1 mm. Per questa banda di lunghezze d'onda è stata accettata un'apertura di 1 cm² (11 mm di diametro), perché i punti caldi in questa banda sono più grandi che a lunghezze d'onda più corte. Per la valutazione dei rischi retinici, la dimensione dell'apertura è stata determinata da una dimensione media della pupilla e quindi è stata scelta un'apertura di 7 mm.
In generale, le misurazioni nella regione ottica sono molto complesse. Le misurazioni effettuate da personale non addestrato possono portare a conclusioni non valide. Un riassunto dettagliato delle procedure di misurazione si trova in Sliney e Wolbarsht (1980).
Misure protettive
La protezione standard più efficace dall'esposizione alle radiazioni ottiche è l'involucro totale della sorgente e tutti i percorsi di radiazione che possono fuoriuscire dalla sorgente. Con tali misure, nella maggior parte dei casi dovrebbe essere facile raggiungere il rispetto dei limiti di esposizione. In caso contrario, si applica la protezione personale. Ad esempio, devono essere utilizzate le protezioni per gli occhi disponibili sotto forma di occhiali o visiere adeguati o indumenti protettivi. Se le condizioni di lavoro non consentono l'applicazione di tali misure, può essere necessario il controllo amministrativo e l'accesso limitato a sorgenti molto intense. In alcuni casi una riduzione della potenza della sorgente o dell'orario di lavoro (pause di lavoro per riprendersi dallo stress da calore), o di entrambi, potrebbe essere una possibile misura a tutela del lavoratore.
Conclusione
In generale, la radiazione infrarossa proveniente dalle sorgenti più comuni come le lampade, o dalla maggior parte delle applicazioni industriali, non causerà alcun rischio per i lavoratori. In alcuni luoghi di lavoro, tuttavia, l'IR può causare un rischio per la salute del lavoratore. Inoltre, vi è un rapido aumento dell'applicazione e dell'uso di lampade speciali e nei processi ad alta temperatura nell'industria, nella scienza e nella medicina. Se l'esposizione derivante da tali applicazioni è sufficientemente elevata, non si possono escludere effetti dannosi (principalmente sugli occhi ma anche sulla pelle). L'importanza degli standard di esposizione alle radiazioni ottiche riconosciuti a livello internazionale dovrebbe aumentare. Per proteggere il lavoratore da un'esposizione eccessiva, dovrebbero essere obbligatorie misure protettive come schermi (protezioni per gli occhi) o indumenti protettivi.
I principali effetti biologici avversi attribuiti alle radiazioni infrarosse sono le cataratte, note come cataratta del soffiatore di vetro o del fornaciaio. L'esposizione a lungo termine anche a livelli relativamente bassi provoca stress da calore al corpo umano. A tali condizioni di esposizione devono essere considerati fattori aggiuntivi come la temperatura corporea e la perdita di calore per evaporazione, nonché i fattori ambientali.
Per informare e istruire i lavoratori sono state sviluppate alcune guide pratiche nei paesi industrializzati. Un riassunto completo può essere trovato in Sliney e Wolbarsht (1980).
L'energia radiante della luce e dell'infrarosso (IR) sono due forme di radiazione ottica e, insieme alla radiazione ultravioletta, formano lo spettro ottico. All'interno dello spettro ottico, diverse lunghezze d'onda hanno potenzialità considerevolmente diverse di provocare effetti biologici, e per questo motivo lo spettro ottico può essere ulteriormente suddiviso.
Il termine leggera dovrebbe essere riservata alle lunghezze d'onda dell'energia radiante comprese tra 400 e 760 nm, che evocano una risposta visiva alla retina (CIE 1987). La luce è la componente essenziale della produzione di lampade illuminanti, display visivi e un'ampia varietà di illuminatori. A parte l'importanza dell'illuminazione per la vista, alcune fonti di luce possono, tuttavia, provocare reazioni fisiologiche indesiderate come invalidità e abbagliamento fastidioso, sfarfallio e altre forme di stress oculare a causa della scarsa ergonomia delle attività sul posto di lavoro. L'emissione di luce intensa è anche un effetto collaterale potenzialmente pericoloso di alcuni processi industriali, come la saldatura ad arco.
La radiazione infrarossa (IRR, lunghezze d'onda da 760 nm a 1 mm) può anche essere indicata abbastanza comunemente come radiazione termica (o radiazione termica), ed è emesso da qualsiasi oggetto caldo (motori caldi, metalli fusi e altre fonti di fonderia, superfici trattate termicamente, lampade elettriche ad incandescenza, sistemi di riscaldamento radiante, ecc.). La radiazione infrarossa viene emessa anche da una grande varietà di apparecchiature elettriche come motori elettrici, generatori, trasformatori e varie apparecchiature elettroniche.
La radiazione infrarossa è un fattore che contribuisce allo stress da calore. L'elevata temperatura e umidità dell'aria ambiente e un basso grado di circolazione dell'aria possono combinarsi con il calore radiante per produrre stress da calore con il potenziale di lesioni da calore. In ambienti più freddi, anche fonti di calore radiante sgradite o mal progettate possono produrre disagio, una considerazione ergonomica.
Effetti biologici
I rischi professionali presentati all'occhio e alla pelle dalle radiazioni visibili e infrarosse sono limitati dall'avversione dell'occhio alla luce intensa e dalla sensazione di dolore nella pelle derivante dall'intenso riscaldamento radiante. L'occhio è ben adattato per proteggersi dalle lesioni acute da radiazioni ottiche (dovute all'energia radiante ultravioletta, visibile o infrarossa) dalla luce solare ambientale. È protetto da una naturale risposta di avversione alla visione di fonti di luce intensa che normalmente lo protegge da lesioni derivanti dall'esposizione a fonti come il sole, le lampade ad arco e gli archi di saldatura, poiché questa avversione limita la durata dell'esposizione a una frazione (circa due- decimi) di secondo. Tuttavia, sorgenti ricche di IRR prive di un forte stimolo visivo possono essere pericolose per il cristallino dell'occhio in caso di esposizione cronica. Ci si può anche costringere a fissare il sole, un arco di saldatura o un campo di neve e quindi subire una temporanea (e talvolta permanente) perdita della vista. In un ambiente industriale in cui le luci intense appaiono basse nel campo visivo, i meccanismi di protezione dell'occhio sono meno efficaci e le precauzioni contro i rischi sono particolarmente importanti.
Esistono almeno cinque tipi distinti di pericoli per gli occhi e la pelle derivanti da fonti di luce intensa e IRR e le misure protettive devono essere scelte tenendo conto di ciascuno di essi. Oltre ai potenziali pericoli presentati dalle radiazioni ultraviolette (UVR) provenienti da alcune sorgenti luminose intense, si dovrebbero considerare i seguenti pericoli (Sliney e Wolbarsht 1980; OMS 1982):
L'importanza della lunghezza d'onda e del tempo di esposizione
Le lesioni termiche (1) e (4) di cui sopra sono generalmente limitate a durate di esposizione molto brevi e la protezione degli occhi è progettata per prevenire queste lesioni acute. Tuttavia, le lesioni fotochimiche, come quelle menzionate in (2) sopra, possono derivare da bassi tassi di dose distribuiti sull'intera giornata lavorativa. Il prodotto del rateo di dose e della durata dell'esposizione dà sempre la dose (è la dose che determina il grado di rischio fotochimico). Come con qualsiasi meccanismo di lesione fotochimica, si deve considerare lo spettro d'azione che descrive l'efficacia relativa delle diverse lunghezze d'onda nel causare un effetto fotobiologico. Ad esempio, lo spettro d'azione per il danno retinico fotochimico raggiunge il picco a circa 440 nm (Ham 1989). La maggior parte degli effetti fotochimici sono limitati a una gamma molto ristretta di lunghezze d'onda; mentre un effetto termico può verificarsi a qualsiasi lunghezza d'onda nello spettro. Pertanto, la protezione degli occhi per questi effetti specifici deve bloccare solo una banda spettrale relativamente stretta per essere efficace. Normalmente, più di una banda spettrale deve essere filtrata nella protezione degli occhi per una sorgente a banda larga.
Sorgenti di radiazione ottica
Luce del sole
La maggiore esposizione professionale alle radiazioni ottiche deriva dall'esposizione dei lavoratori all'aperto ai raggi del sole. Lo spettro solare si estende dal taglio stratosferico dello strato di ozono di circa 290-295 nm nella banda dell'ultravioletto ad almeno 5,000 nm (5 μm) nella banda dell'infrarosso. La radiazione solare può raggiungere un livello fino a 1 kW/m2 durante i mesi estivi. Può provocare stress da calore, a seconda della temperatura e dell'umidità dell'aria ambiente.
Fonti artificiali
Le fonti artificiali più significative di esposizione umana alle radiazioni ottiche includono quanto segue:
Misurazione delle proprietà della sorgente
La caratteristica più importante di qualsiasi sorgente ottica è la sua distribuzione di potenza spettrale. Questo viene misurato utilizzando uno spettroradiometro, che consiste in un'ottica di ingresso adatta, un monocromatore e un fotorilevatore.
In molte situazioni pratiche, viene utilizzato un radiometro ottico a banda larga per selezionare una data regione spettrale. Sia per l'illuminazione visibile che per motivi di sicurezza, la risposta spettrale dello strumento sarà adattata per seguire una risposta spettrale biologica; ad esempio, i luxmetri sono orientati alla risposta fotopica (visiva) dell'occhio. Normalmente, a parte i misuratori di rischio UVR, la misurazione e l'analisi dei rischi di sorgenti di luce intensa e di sorgenti a infrarossi è troppo complessa per gli specialisti di salute e sicurezza sul lavoro di routine. Si stanno compiendo progressi nella standardizzazione delle categorie di sicurezza delle lampade, in modo che non saranno necessarie misurazioni da parte dell'utente per determinare i potenziali pericoli.
Limiti di esposizione umana
Dalla conoscenza dei parametri ottici dell'occhio umano e della radianza di una sorgente luminosa, è possibile calcolare gli irradiamenti (tassi di dose) alla retina. Anche l'esposizione delle strutture anteriori dell'occhio umano alla radiazione infrarossa può essere interessante e va inoltre tenuto presente che la posizione relativa della sorgente luminosa e il grado di chiusura delle palpebre possono influenzare notevolmente il corretto calcolo di un'esposizione oculare dose. Per le esposizioni alla luce ultravioletta ea onde corte, è importante anche la distribuzione spettrale della sorgente luminosa.
Numerosi gruppi nazionali e internazionali hanno raccomandato i limiti di esposizione professionale (EL) per le radiazioni ottiche (ACGIH 1992 e 1994; Sliney 1992). Sebbene la maggior parte di questi gruppi abbia raccomandato EL per la radiazione UV e laser, solo un gruppo ha raccomandato EL per la radiazione visibile (cioè la luce), vale a dire l'ACGIH, un'agenzia ben nota nel campo della salute sul lavoro. L'ACGIH fa riferimento ai suoi EL come valori limite di soglia, o TLV, e poiché questi vengono emessi annualmente, c'è l'opportunità di una revisione annuale (ACGIH 1992 e 1995). Si basano in gran parte su dati di lesioni oculari provenienti da studi su animali e da dati di lesioni retiniche umane risultanti dalla visione del sole e dalla saldatura di archi. I TLV si basano inoltre sul presupposto sottostante che le esposizioni ambientali esterne all'energia radiante visibile normalmente non sono pericolose per l'occhio tranne che in ambienti molto insoliti, come campi innevati e deserti, o quando si fissano effettivamente gli occhi sul sole.
Valutazione della sicurezza delle radiazioni ottiche
Poiché una valutazione completa dei pericoli richiede misurazioni complesse dell'irraggiamento spettrale e della radianza della sorgente, e talvolta anche strumenti e calcoli molto specializzati, raramente viene eseguita in loco da igienisti industriali e ingegneri della sicurezza. Invece, l'equipaggiamento protettivo per gli occhi da utilizzare è imposto dalle norme di sicurezza in ambienti pericolosi. Gli studi di ricerca hanno valutato un'ampia gamma di archi, laser e sorgenti termiche al fine di sviluppare ampie raccomandazioni per standard di sicurezza pratici e più facili da applicare.
Misure protettive
L'esposizione professionale alle radiazioni visibili e IR è raramente pericolosa e di solito è benefica. Tuttavia, alcune fonti emettono una quantità considerevole di radiazioni visibili e, in questo caso, viene evocata la naturale risposta di avversione, quindi c'è poca possibilità di sovraesposizione accidentale degli occhi. D'altra parte, l'esposizione accidentale è molto probabile nel caso di sorgenti artificiali che emettono solo radiazioni nel vicino IR. Le misure che possono essere adottate per ridurre al minimo l'esposizione non necessaria del personale alle radiazioni IR includono un'adeguata progettazione ingegneristica del sistema ottico in uso, l'uso di occhiali o visiere protettive adeguate, la limitazione dell'accesso alle persone direttamente interessate al lavoro e la garanzia che i lavoratori siano a conoscenza di i potenziali pericoli associati all'esposizione a intense sorgenti di radiazioni visibili e IR. Il personale addetto alla manutenzione che sostituisce le lampade ad arco deve avere una formazione adeguata in modo da precludere l'esposizione pericolosa. È inaccettabile che i lavoratori soffrano di eritema cutaneo o fotocheratite. Se si verificano queste condizioni, dovrebbero essere esaminate le pratiche di lavoro e adottate misure per garantire che la sovraesposizione sia resa improbabile in futuro. Le operatrici in stato di gravidanza non corrono rischi specifici per le radiazioni ottiche per quanto riguarda l'integrità della loro gravidanza.
Design e standard di protezione per gli occhi
La progettazione di protezioni per gli occhi per la saldatura e altre operazioni che presentano fonti di radiazioni ottiche industriali (ad esempio, lavori di fonderia, produzione di acciaio e vetro) è iniziata all'inizio di questo secolo con lo sviluppo del vetro di Crooke. Gli standard di protezione degli occhi che si sono evoluti in seguito hanno seguito il principio generale secondo cui, poiché le radiazioni infrarosse e ultraviolette non sono necessarie per la visione, quelle bande spettrali dovrebbero essere bloccate nel miglior modo possibile dai materiali di vetro attualmente disponibili.
Gli standard empirici per i dispositivi di protezione degli occhi sono stati testati negli anni '1970 e hanno dimostrato di includere ampi fattori di sicurezza per le radiazioni infrarosse e ultraviolette quando i fattori di trasmissione sono stati testati rispetto agli attuali limiti di esposizione professionale, mentre i fattori di protezione per la luce blu erano appena sufficienti. Alcuni requisiti degli standard sono stati pertanto adeguati.
Protezione dalle radiazioni ultraviolette e infrarosse
Nell'industria vengono utilizzate numerose lampade UV specializzate per il rilevamento della fluorescenza e per la fotopolimerizzazione di inchiostri, resine plastiche, polimeri dentali e così via. Sebbene le sorgenti UVA normalmente comportino pochi rischi, queste sorgenti possono contenere tracce di UVB pericolosi o rappresentare un problema di abbagliamento invalidante (a causa della fluorescenza del cristallino dell'occhio). Le lenti con filtro UV, in vetro o plastica, con fattori di attenuazione molto elevati sono ampiamente disponibili per proteggere dall'intero spettro UV. Una leggera sfumatura giallastra può essere rilevabile se la protezione è garantita a 400 nm. È di fondamentale importanza per questo tipo di occhiali (e per gli occhiali da sole industriali) fornire protezione al campo visivo periferico. Schermi laterali o design avvolgenti sono importanti per proteggere dalla focalizzazione di raggi temporali obliqui nell'area nasale equatoriale del cristallino, dove spesso ha origine la cataratta corticale.
Quasi tutti i materiali delle lenti in vetro e plastica bloccano la radiazione ultravioletta al di sotto di 300 nm e la radiazione infrarossa a lunghezze d'onda superiori a 3,000 nm (3 μm) e per alcuni laser e sorgenti ottiche, i normali occhiali di sicurezza trasparenti resistenti agli urti forniranno una buona protezione (ad es. le lenti in policarbonato trasparente bloccano efficacemente le lunghezze d'onda superiori a 3 μm). Tuttavia, è necessario aggiungere assorbitori come ossidi metallici nel vetro o coloranti organici nella plastica per eliminare i raggi UV fino a circa 380-400 nm e gli infrarossi oltre 780 nm fino a 3 μm. A seconda del materiale, questo può essere facile o molto difficile o costoso e la stabilità dell'assorbitore può variare alquanto. I filtri che soddisfano lo standard ANSI Z87.1 dell'American National Standards Institute devono avere i fattori di attenuazione appropriati in ciascuna banda spettrale critica.
Protezione in vari settori
Antincendio
I vigili del fuoco possono essere esposti a intense radiazioni nel vicino infrarosso e, a parte la protezione cruciale per la testa e il viso, sono spesso prescritti filtri di attenuazione IRR. Qui è importante anche la protezione dagli impatti.
Occhiali per fonderia e vetreria
Gli occhiali e gli occhiali progettati per la protezione oculare contro le radiazioni infrarosse hanno generalmente una leggera sfumatura verdastra, sebbene la tinta possa essere più scura se si desidera un certo comfort contro le radiazioni visibili. Tali protezioni per gli occhi non devono essere confuse con le lenti blu utilizzate nelle operazioni di acciaieria e fonderia, dove l'obiettivo è controllare visivamente la temperatura del fuso; questi occhiali blu non forniscono protezione e dovrebbero essere indossati solo per breve tempo.
Saldatura
Le proprietà di filtrazione dell'infrarosso e dell'ultravioletto possono essere facilmente impartite ai filtri di vetro per mezzo di additivi come l'ossido di ferro, ma il grado di attenuazione strettamente visibile determina il numero di tonalità, che è un'espressione logaritmica dell'attenuazione. Normalmente viene utilizzato un numero di gradazione da 3 a 4 per la saldatura a gas (che richiede occhiali protettivi) e un numero di gradazione da 10 a 14 per le operazioni di saldatura ad arco e arco plasma (qui è richiesta la protezione del casco). La regola empirica è che se il saldatore trova l'arco comodo da vedere, viene fornita un'attenuazione adeguata contro i rischi oculari. I supervisori, gli aiutanti del saldatore e altre persone nell'area di lavoro possono richiedere filtri con un numero di tonalità relativamente basso (ad esempio, da 3 a 4) per proteggersi dalla fotocheratite ("occhio ad arco" o "bagliore del saldatore"). Negli ultimi anni è apparso sulla scena un nuovo tipo di filtro per saldatura, il filtro autoscurante. Indipendentemente dal tipo di filtro, deve soddisfare gli standard ANSI Z87.1 e Z49.1 per i filtri di saldatura fissi specificati per tonalità scura (Buhr e Sutter 1989; CIE 1987).
Filtri per saldatura autoscurante
Il filtro di saldatura autooscurante, il cui numero di gradazione aumenta con l'intensità della radiazione ottica che lo colpisce, rappresenta un importante progresso nella capacità dei saldatori di produrre saldature di qualità costantemente elevata in modo più efficiente ed ergonomico. In precedenza, il saldatore doveva abbassare e sollevare il casco o il filtro ogni volta che veniva acceso e spento un arco. Il saldatore ha dovuto lavorare "alla cieca" poco prima di innescare l'arco. Inoltre, il casco viene comunemente abbassato e sollevato con un brusco schiocco del collo e della testa, che può causare affaticamento del collo o lesioni più gravi. Di fronte a questa procedura scomoda e ingombrante, alcuni saldatori spesso avviano l'arco con un elmetto convenzionale in posizione sollevata, portando alla fotocheratite. In normali condizioni di illuminazione ambientale, un saldatore che indossa un casco dotato di un filtro auto-oscurante può vedere abbastanza bene con la protezione per gli occhi in posizione per eseguire attività come allineare le parti da saldare, posizionare con precisione l'attrezzatura di saldatura e innescare l'arco. Nei modelli di elmetti più tipici, i sensori di luce rilevano quindi virtualmente l'arco elettrico non appena appare e indirizzano un'unità di azionamento elettronica per commutare un filtro a cristalli liquidi da una tonalità chiara a una tonalità scura preselezionata, eliminando la necessità di goffi e pericolosi manovre praticate con filtri a gradazione fissa.
È stata spesso sollevata la questione se i problemi di sicurezza nascosti possano svilupparsi con i filtri autooscuranti. Ad esempio, le immagini residue ("cecità improvvisa") sperimentate sul posto di lavoro possono causare una vista permanentemente compromessa? I nuovi tipi di filtro offrono davvero un grado di protezione equivalente o migliore di quello che possono fornire i tradizionali filtri fissi? Sebbene si possa rispondere affermativamente alla seconda domanda, è necessario comprendere che non tutti i filtri autooscuranti sono equivalenti. Le velocità di reazione del filtro, i valori delle ombre chiare e scure ottenute con una data intensità di illuminazione e il peso di ciascuna unità possono variare da un modello di apparecchiatura all'altro. La dipendenza dalla temperatura delle prestazioni dell'unità, la variazione del grado di ombreggiamento con il degrado elettrico della batteria, l'”ombra dello stato di riposo” e altri fattori tecnici variano a seconda del design di ciascun produttore. Queste considerazioni vengono affrontate in nuovi standard.
Poiché un'adeguata attenuazione del filtro è garantita da tutti i sistemi, il singolo attributo più importante specificato dai produttori di filtri autooscuranti è la velocità di commutazione del filtro. Gli attuali filtri di oscuramento automatico variano nella velocità di commutazione da un decimo di secondo a più veloce di 1/10,000 di secondo. Buhr e Sutter (1989) hanno indicato un mezzo per specificare il tempo massimo di commutazione, ma la loro formulazione varia in relazione all'andamento temporale della commutazione. La velocità di commutazione è cruciale, poiché fornisce l'indizio migliore per l'importantissima (ma non specificata) misura di quanta luce entrerà nell'occhio quando l'arco viene colpito rispetto alla luce ammessa da un filtro fisso dello stesso numero di gradazione di lavoro . Se troppa luce entra nell'occhio per ogni commutazione durante il giorno, la dose di energia luminosa accumulata produce un "adattamento transitorio" e lamentele di "affaticamento degli occhi" e altri problemi. (L'adattamento transitorio è l'esperienza visiva causata da improvvisi cambiamenti nel proprio ambiente luminoso, che può essere caratterizzato da disagio, sensazione di essere stati esposti al bagliore e perdita temporanea della visione dettagliata.) Prodotti attuali con velocità di commutazione dell'ordine di dieci millisecondi fornirà meglio una protezione adeguata contro la fotoretinite. Tuttavia, il tempo di commutazione più breve, dell'ordine di 0.1 ms, ha il vantaggio di ridurre gli effetti di adattamento transitorio (Eriksen 1985; Sliney 1992).
Semplici test di controllo sono disponibili per il saldatore, oltre a approfonditi test di laboratorio. Si potrebbe suggerire al saldatore di guardare semplicemente una pagina di stampa dettagliata attraverso una serie di filtri autooscuranti. Questo darà un'indicazione della qualità ottica di ciascun filtro. Successivamente, al saldatore può essere chiesto di provare a innescare un arco mentre lo osserva attraverso ciascun filtro considerato per l'acquisto. Fortunatamente, si può fare affidamento sul fatto che i livelli di luce confortevoli per la visualizzazione non saranno pericolosi. L'efficacia della filtrazione UV e IR deve essere verificata nella scheda delle specifiche del produttore per assicurarsi che le bande non necessarie vengano filtrate. Alcuni colpi d'arco ripetuti dovrebbero dare al saldatore un'idea del disagio che proverà dall'adattamento transitorio, anche se una prova di un giorno sarebbe la cosa migliore.
Il numero di gradazione dello stato di riposo o di guasto di un filtro autooscurante (uno stato di guasto si verifica quando la batteria si guasta) dovrebbe fornire una protezione del 100% per gli occhi del saldatore per almeno uno o diversi secondi. Alcuni produttori utilizzano uno stato scuro come posizione "off" e altri utilizzano una tonalità intermedia tra gli stati di tonalità scura e chiara. In entrambi i casi, la trasmittanza dello stato di riposo per il filtro dovrebbe essere sensibilmente inferiore alla trasmittanza dell'ombra chiara per escludere un rischio retinico. In ogni caso, il dispositivo dovrebbe fornire all'utente un indicatore chiaro ed evidente di quando il filtro è spento o quando si verifica un guasto del sistema. Ciò assicurerà che il saldatore sia avvisato in anticipo nel caso in cui il filtro non sia acceso o non funzioni correttamente prima dell'inizio della saldatura. Altre caratteristiche, come la durata della batteria o le prestazioni in condizioni di temperatura estreme, possono essere importanti per determinati utenti.
Conclusioni
Sebbene le specifiche tecniche possano sembrare alquanto complesse per i dispositivi che proteggono l'occhio dalle sorgenti di radiazioni ottiche, esistono standard di sicurezza che specificano i numeri di sfumatura e questi standard forniscono un fattore di sicurezza conservativo per chi li indossa.
Un laser è un dispositivo che produce energia radiante elettromagnetica coerente all'interno dello spettro ottico dall'estremo ultravioletto al lontano infrarosso (submillimetrico). Il termine laser è in realtà un acronimo di Amplificazione di luce mediante emissione stimolata di radiazione. Sebbene il processo laser sia stato teoricamente previsto da Albert Einstein nel 1916, il primo laser di successo non è stato dimostrato fino al 1960. Negli ultimi anni i laser si sono fatti strada dai laboratori di ricerca all'ambiente industriale, medico e degli uffici, nonché ai cantieri e persino famiglie. In molte applicazioni, come lettori di videodischi e sistemi di comunicazione in fibra ottica, l'emissione di energia radiante del laser è racchiusa, l'utente non corre alcun rischio per la salute e la presenza di un laser incorporato nel prodotto potrebbe non essere ovvia per l'utente. Tuttavia, in alcune applicazioni mediche, industriali o di ricerca, l'energia radiante emessa dal laser è accessibile e può rappresentare un potenziale pericolo per gli occhi e la pelle.
Poiché il processo laser (a volte indicato come "laser") può produrre un raggio di radiazione ottica altamente collimato (ovvero, energia radiante ultravioletta, visibile o infrarossa), un laser può rappresentare un pericolo a una distanza considerevole, a differenza della maggior parte dei pericoli incontrati nel posto di lavoro. Forse è questa caratteristica più di ogni altra cosa che ha suscitato particolari preoccupazioni espresse dai lavoratori e dagli esperti di salute e sicurezza sul lavoro. Tuttavia, i laser possono essere utilizzati in sicurezza quando vengono applicati controlli di rischio appropriati. Gli standard per l'uso sicuro dei laser esistono in tutto il mondo e la maggior parte sono "armonizzati" tra loro (ANSI 1993; IEC 1993). Tutti gli standard fanno uso di un sistema di classificazione dei pericoli, che raggruppa i prodotti laser in una delle quattro grandi classi di pericolo in base alla potenza o all'energia di uscita del laser e alla sua capacità di causare danni. Vengono quindi applicate misure di sicurezza commisurate alla classificazione del pericolo (Cleuet e Mayer 1980; Duchene, Lakey e Repacholi 1991).
I laser funzionano a lunghezze d'onda discrete e, sebbene la maggior parte dei laser sia monocromatica (emettendo una lunghezza d'onda o un singolo colore), non è raro che un laser emetta diverse lunghezze d'onda discrete. Ad esempio, il laser ad argon emette diverse linee all'interno dello spettro del visibile e dell'ultravioletto vicino, ma è generalmente progettato per emettere solo una linea verde (lunghezza d'onda) a 514.5 nm e/o una linea blu a 488 nm. Quando si considerano i potenziali rischi per la salute, è sempre fondamentale stabilire la/e lunghezza/e d'onda di uscita.
Tutti i laser hanno tre elementi costitutivi fondamentali:
La maggior parte dei sistemi laser pratici al di fuori del laboratorio di ricerca hanno anche un sistema di erogazione del raggio, come una fibra ottica o un braccio articolato con specchi per dirigere il raggio verso una postazione di lavoro e lenti di focalizzazione per concentrare il raggio su un materiale da saldare, ecc. In un laser, atomi o molecole identici vengono portati in uno stato eccitato dall'energia erogata dalla lampada della pompa. Quando gli atomi o le molecole sono in uno stato eccitato, un fotone (“particella” di energia luminosa) può stimolare un atomo o una molecola eccitati ad emettere un secondo fotone della stessa energia (lunghezza d'onda) che viaggia in fase (coerente) e nella stessa direzione del fotone stimolante. Così ha avuto luogo l'amplificazione della luce di un fattore due. Questo stesso processo ripetuto in cascata fa sviluppare un fascio di luce che si riflette avanti e indietro tra gli specchi della cavità risonante. Poiché uno degli specchi è parzialmente trasparente, parte dell'energia luminosa lascia la cavità risonante formando il raggio laser emesso. Sebbene in pratica i due specchi paralleli siano spesso curvati per produrre una condizione di risonanza più stabile, il principio di base vale per tutti i laser.
Sebbene diverse migliaia di diverse linee laser (cioè lunghezze d'onda laser discrete caratteristiche di diversi mezzi attivi) siano state dimostrate nel laboratorio di fisica, solo una ventina circa sono state sviluppate commercialmente al punto da essere abitualmente applicate nella tecnologia quotidiana. Sono state sviluppate e pubblicate linee guida e standard sulla sicurezza del laser che coprono sostanzialmente tutte le lunghezze d'onda dello spettro ottico al fine di consentire le linee laser attualmente conosciute e i laser futuri.
Classificazione del rischio laser
Gli attuali standard di sicurezza laser in tutto il mondo seguono la pratica di classificare tutti i prodotti laser in classi di pericolo. In generale, lo schema segue un raggruppamento di quattro ampie classi di pericolo, da 1 a 4. I laser di classe 1 non possono emettere radiazioni laser potenzialmente pericolose e non rappresentano un pericolo per la salute. Le classi da 2 a 4 rappresentano un rischio crescente per gli occhi e la pelle. Il sistema di classificazione è utile poiché le misure di sicurezza sono prescritte per ogni classe di laser. Per le classi più alte sono richieste misure di sicurezza più stringenti.
La classe 1 è considerata un gruppo "sicuro per gli occhi", senza rischi. La maggior parte dei laser completamente chiusi (ad esempio, registratori di compact disc laser) sono di Classe 1. Non sono richieste misure di sicurezza per un laser di Classe 1.
La classe 2 si riferisce ai laser visibili che emettono una potenza molto bassa che non sarebbe pericolosa anche se l'intera potenza del raggio entrasse nell'occhio umano e fosse focalizzata sulla retina. La naturale risposta di avversione dell'occhio alla visione di fonti di luce molto luminose protegge l'occhio dalle lesioni alla retina se l'energia che entra nell'occhio non è sufficiente a danneggiare la retina all'interno della risposta di avversione. La risposta di avversione è composta dal riflesso dell'ammiccamento (circa 0.16-0.18 secondi) e da una rotazione dell'occhio e movimento della testa quando esposti a tale luce intensa. Gli attuali standard di sicurezza definiscono in modo conservativo la risposta di avversione come della durata di 0.25 secondi. Pertanto, i laser di Classe 2 hanno una potenza di uscita di 1 milliwatt (mW) o inferiore che corrisponde al limite di esposizione consentito per 0.25 secondi. Esempi di laser di Classe 2 sono i puntatori laser e alcuni laser di allineamento.
Alcuni standard di sicurezza incorporano anche una sottocategoria della Classe 2, denominata “Classe 2A”. I laser di classe 2A non sono pericolosi se fissati fino a 1,000 s (16.7 min). La maggior parte degli scanner laser utilizzati nei punti vendita (cassa del supermercato) e negli scanner di inventario sono di Classe 2A.
I laser di classe 3 rappresentano un pericolo per gli occhi, poiché la risposta di avversione non è sufficientemente rapida per limitare l'esposizione retinica a un livello momentaneamente sicuro e potrebbero verificarsi anche danni ad altre strutture dell'occhio (p. es., cornea e cristallino). Normalmente non esistono rischi per la pelle per l'esposizione accidentale. Esempi di laser di classe 3 sono molti laser di ricerca e telemetri laser militari.
Una sottocategoria speciale della Classe 3 è denominata "Classe 3A" (con i restanti laser di Classe 3 denominati "Classe 3B"). I laser di classe 3A sono quelli con una potenza di uscita compresa tra una e cinque volte i limiti di emissione accessibili (AEL) per la classe 1 o classe 2, ma con un'irraggiamento di uscita non superiore al limite di esposizione professionale pertinente per la classe inferiore. Esempi sono molti strumenti di allineamento laser e rilevamento.
I laser di classe 4 possono rappresentare un potenziale rischio di incendio, un rischio cutaneo significativo o un rischio di riflessione diffusa. Praticamente tutti i laser chirurgici e i laser per la lavorazione dei materiali utilizzati per la saldatura e il taglio sono di Classe 4 se non racchiusi. Tutti i laser con una potenza media superiore a 0.5 W sono di Classe 4. Se una Classe 3 o Classe 4 di potenza superiore è completamente racchiusa in modo che l'energia radiante pericolosa non sia accessibile, l'intero sistema laser potrebbe essere di Classe 1. Il laser più pericoloso all'interno del recinto è denominato an laser incorporato.
Limiti di esposizione professionale
La Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ICNIRP 1995) ha pubblicato linee guida per i limiti di esposizione umana alle radiazioni laser che vengono aggiornate periodicamente. I limiti di esposizione rappresentativi (EL) sono forniti nella tabella 1 per diversi laser tipici. Praticamente tutti i raggi laser superano i limiti di esposizione consentiti. Pertanto, nella pratica reale, i limiti di esposizione non vengono abitualmente utilizzati per determinare le misure di sicurezza. Invece, lo schema di classificazione laser, che si basa sui EL applicati in condizioni realistiche, è realmente applicato a questo scopo.
Tabella 1. Limiti di esposizione per laser tipici
Tipo di laser |
Lunghezze d'onda principali |
Limite di esposizione |
Fluoruro di argon |
193 nm |
3.0 mJ/cm2 oltre le 8 h |
Cloruro di xeno |
308 nm |
40 mJ/cm2 oltre le 8 h |
Ione di argon |
488, 514.5nm |
3.2 mW/cm2 per 0.1 secondi |
Vapore di rame |
510, 578nm |
2.5 mW/cm2 per 0.25 secondi |
Elio-neon |
632.8 nm |
1.8 mW/cm2 per 10 secondi |
Vapore d'oro |
628 nm |
1.0 mW/cm2 per 10 secondi |
Ione krypton |
568, 647nm |
1.0 mW/cm2 per 10 secondi |
Neodimio-YAG |
1,064 nm |
5.0 μJ/cm2 per 1 ns a 50 μs |
Diossido di carbonio |
10 – 6 μm |
100 mW/cm2 per 10 secondi |
Monossido di carbonio |
≈5 micron |
a 8 h, area limitata |
Tutti gli standard/linee guida hanno MPE ad altre lunghezze d'onda e durate di esposizione.
Nota: per convertire gli MPE in mW/cm2 a mJ/cm2, moltiplicare per il tempo di esposizione t in secondi. Ad esempio, He-Ne o Argon MPE a 0.1 s è 0.32 mJ/cm2.
Fonte: Standard ANSI Z-136.1(1993); ACGIH TLV (1995) e Duchene, Lakey e Repacholi (1991).
Standard di sicurezza laser
Molte nazioni hanno pubblicato standard di sicurezza laser e la maggior parte sono armonizzati con lo standard internazionale della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC). Lo standard IEC 825-1 (1993) si applica ai produttori; tuttavia, fornisce anche alcune indicazioni di sicurezza limitate per gli utenti. La classificazione di rischio laser sopra descritta deve essere riportata su tutti i prodotti laser commerciali. Su tutti i prodotti delle Classi da 2 a 4 dovrebbe comparire un'etichetta di avvertenza adeguata alla classe.
Misure Di Sicurezza
Il sistema di classificazione della sicurezza laser facilita enormemente la determinazione delle misure di sicurezza appropriate. Gli standard di sicurezza laser e i codici di pratica richiedono abitualmente l'uso di misure di controllo sempre più restrittive per ogni classificazione superiore.
In pratica, è sempre più desiderabile racchiudere completamente il laser e il percorso del raggio in modo che nessuna radiazione laser potenzialmente pericolosa sia accessibile. In altre parole, se sul posto di lavoro vengono impiegati solo prodotti laser di Classe 1, l'uso sicuro è garantito. Tuttavia, in molte situazioni, questo semplicemente non è pratico ed è necessaria la formazione dei lavoratori sull'uso sicuro e sulle misure di controllo dei rischi.
Oltre all'ovvia regola di non puntare un laser negli occhi di una persona, non sono necessarie misure di controllo per un prodotto laser di Classe 2. Per i laser di classi superiori sono chiaramente necessarie misure di sicurezza.
Se la chiusura totale di un laser di classe 3 o 4 non è fattibile, l'uso di coperture del raggio (ad es. tubi), deflettori e coperture ottiche può virtualmente eliminare il rischio di una pericolosa esposizione oculare nella maggior parte dei casi.
Quando le custodie non sono fattibili per i laser di classe 3 e 4, è necessario stabilire un'area controllata dal laser con ingresso controllato e l'uso di protezioni per gli occhi del laser è generalmente obbligatorio all'interno della zona di rischio nominale (NHZ) del raggio laser. Sebbene nella maggior parte dei laboratori di ricerca in cui vengono utilizzati raggi laser collimati, l'NHZ comprenda l'intera area controllata del laboratorio, per le applicazioni con raggio focalizzato, l'NHZ può essere sorprendentemente limitato e non comprendere l'intera stanza.
Per garantire contro l'uso improprio e le possibili azioni pericolose da parte di utenti laser non autorizzati, è necessario utilizzare il controllo chiave presente su tutti i prodotti laser fabbricati in commercio.
La chiave deve essere protetta quando il laser non è in uso, se le persone possono accedere al laser.
Sono necessarie precauzioni speciali durante l'allineamento laser e la configurazione iniziale, poiché il rischio di gravi lesioni oculari è molto elevato. I lavoratori del laser devono essere addestrati in pratiche sicure prima della configurazione e dell'allineamento del laser.
Gli occhiali di protezione laser sono stati sviluppati dopo che erano stati stabiliti i limiti di esposizione professionale e sono state redatte specifiche per fornire le densità ottiche (o OD, una misura logaritmica del fattore di attenuazione) che sarebbero state necessarie in funzione della lunghezza d'onda e della durata dell'esposizione per specifici laser. Sebbene in Europa esistano standard specifici per la protezione degli occhi dal laser, ulteriori linee guida sono fornite negli Stati Uniti dall'American National Standards Institute con le denominazioni ANSI Z136.1 e ANSI Z136.3.
Training
Quando si indaga sugli incidenti laser sia in laboratorio che in situazioni industriali, emerge un elemento comune: la mancanza di una formazione adeguata. La formazione sulla sicurezza laser dovrebbe essere sia appropriata che sufficiente per le operazioni laser attorno alle quali ciascun dipendente lavorerà. La formazione dovrebbe essere specifica per il tipo di laser e il compito a cui è assegnato il lavoratore.
Sorveglianza medica
I requisiti per la sorveglianza medica dei lavoratori laser variano da paese a paese in conformità con le normative locali di medicina del lavoro. Un tempo, quando i laser erano confinati nei laboratori di ricerca e si sapeva poco dei loro effetti biologici, era abbastanza tipico che ogni operatore laser fosse periodicamente sottoposto a un esame oftalmologico generale approfondito con fotografia del fondo (retinale) per monitorare lo stato dell'occhio . Tuttavia, all'inizio degli anni '1970, questa pratica fu messa in discussione, poiché i risultati clinici erano quasi sempre negativi, e divenne chiaro che tali esami potevano identificare solo lesioni acute rilevabili soggettivamente. Ciò ha portato il gruppo di lavoro dell'OMS sui laser, riunitosi a Don Leaghreigh, in Irlanda, nel 1975, a raccomandare contro tali programmi di sorveglianza coinvolti e ad enfatizzare i test della funzione visiva. Da quel momento, la maggior parte dei gruppi nazionali di medicina del lavoro ha continuamente ridotto i requisiti per gli esami medici. Oggi, gli esami oftalmologici completi sono universalmente richiesti solo in caso di lesione oculare da laser o sospetta sovraesposizione, ed è generalmente richiesto uno screening visivo prima del posizionamento. Ulteriori esami possono essere richiesti in alcuni paesi.
Misurazioni laser
A differenza di alcuni rischi sul posto di lavoro, generalmente non è necessario eseguire misurazioni per il monitoraggio sul posto di lavoro dei livelli pericolosi di radiazioni laser. A causa delle dimensioni estremamente ristrette del raggio della maggior parte dei raggi laser, della probabilità di cambiamento dei percorsi del raggio e della difficoltà e del costo dei radiometri laser, gli attuali standard di sicurezza enfatizzano le misure di controllo basate sulla classe di pericolo e non sulla misurazione sul posto di lavoro (monitoraggio). Le misurazioni devono essere eseguite dal produttore per garantire la conformità con gli standard di sicurezza laser e la corretta classificazione dei rischi. In effetti, una delle giustificazioni originali per la classificazione del rischio laser riguardava la grande difficoltà di eseguire misurazioni adeguate per la valutazione del rischio.
Conclusioni
Sebbene il laser sia relativamente nuovo sul posto di lavoro, sta rapidamente diventando onnipresente, così come i programmi relativi alla sicurezza del laser. Le chiavi per l'uso sicuro dei laser sono innanzitutto racchiudere l'energia radiante del laser se possibile, ma se non è possibile, impostare misure di controllo adeguate e addestrare tutto il personale che lavora con i laser.
L'energia elettromagnetica a radiofrequenza (RF) e le radiazioni a microonde sono utilizzate in una varietà di applicazioni nell'industria, nel commercio, nella medicina e nella ricerca, così come in casa. Nella gamma di frequenza da 3 a 3 x 108 kHz (ovvero 300 GHz) riconosciamo prontamente applicazioni come trasmissioni radiofoniche e televisive, comunicazioni (telefoni a lunga distanza, telefoni cellulari, comunicazioni radio), radar, riscaldatori dielettrici, riscaldatori a induzione, alimentatori commutati e monitor di computer.
La radiazione RF ad alta potenza è una fonte di energia termica che comporta tutte le implicazioni note del riscaldamento per i sistemi biologici, comprese ustioni, cambiamenti temporanei e permanenti nella riproduzione, cataratta e morte. Per l'ampia gamma di radiofrequenze, la percezione cutanea del calore e del dolore termico non è affidabile per il rilevamento, poiché i recettori termici si trovano nella pelle e non percepiscono prontamente il riscaldamento profondo del corpo causato da questi campi. I limiti di esposizione sono necessari per proteggere da questi effetti nocivi per la salute dell'esposizione ai campi a radiofrequenza.
Esposizione occupazionale
Riscaldamento a induzione
Applicando un intenso campo magnetico alternato un materiale conduttore può essere riscaldato per induzione correnti parassite. Tale riscaldamento viene utilizzato per la forgiatura, la ricottura, la brasatura e la saldatura. Le frequenze operative vanno da 50/60 a diversi milioni di Hz. Poiché le dimensioni delle bobine che producono i campi magnetici sono spesso piccole, il rischio di esposizione di tutto il corpo ad alto livello è piccolo; tuttavia, l'esposizione alle mani può essere elevata.
Riscaldamento dielettrico
L'energia a radiofrequenza da 3 a 50 MHz (principalmente alle frequenze di 13.56, 27.12 e 40.68 MHz) viene utilizzata nell'industria per una varietà di processi di riscaldamento. Le applicazioni includono la sigillatura e la goffratura della plastica, l'asciugatura della colla, la lavorazione di tessuti e tessuti, la lavorazione del legno e la produzione di prodotti diversi come teloni, piscine, rivestimenti per letti ad acqua, scarpe, cartelle per assegni di viaggio e così via.
Le misure riportate in letteratura (Hansson Mild 1980; IEEE COMAR 1990a, 1990b, 1991) mostrano che in molti casi, elettrici e magnetici campi di dispersione sono molto alti vicino a questi dispositivi RF. Spesso le operatrici sono donne in età fertile (cioè dai 18 ai 40 anni). I campi di dispersione sono spesso estesi in alcune situazioni lavorative, con conseguente esposizione di tutto il corpo degli operatori. Per molti dispositivi, i livelli di esposizione ai campi elettrici e magnetici superano tutte le linee guida di sicurezza RF esistenti.
Poiché questi dispositivi possono dare luogo ad un assorbimento molto elevato di energia RF, è interessante controllare i campi di dispersione che emanano da essi. Pertanto, il monitoraggio RF periodico diventa essenziale per determinare se esiste un problema di esposizione.
Sistemi di comunicazione
I lavoratori nei settori della comunicazione e del radar sono esposti solo a intensità di campo di basso livello nella maggior parte delle situazioni. Tuttavia, l'esposizione dei lavoratori che devono salire sulle torri FM/TV può essere intensa e sono necessarie precauzioni di sicurezza. L'esposizione può anche essere notevole vicino agli armadietti del trasmettitore che hanno gli interblocchi disattivati e le porte aperte.
Esposizione medica
Una delle prime applicazioni dell'energia RF è stata la diatermia a onde corte. Di solito vengono utilizzati elettrodi non schermati per questo, che possono portare a campi di dispersione elevati.
Recentemente i campi RF sono stati usati insieme ai campi magnetici statici in risonanza magnetica (MRI). Poiché l'energia RF utilizzata è bassa e il campo è quasi completamente contenuto all'interno della cabina del paziente, l'esposizione degli operatori è trascurabile.
Effetti biologici
Il tasso di assorbimento specifico (SAR, misurato in watt per chilogrammo) è ampiamente utilizzato come quantità dosimetrica e i limiti di esposizione possono essere derivati dai SAR. Il SAR di un corpo biologico dipende da parametri di esposizione quali la frequenza della radiazione, l'intensità, la polarizzazione, la configurazione della sorgente di radiazione e del corpo, le superfici di riflessione e le dimensioni, la forma e le proprietà elettriche del corpo. Inoltre, la distribuzione spaziale SAR all'interno del corpo è altamente non uniforme. La deposizione di energia non uniforme si traduce in un riscaldamento profondo non uniforme del corpo e può produrre gradienti di temperatura interna. A frequenze superiori a 10 GHz, l'energia si deposita vicino alla superficie del corpo. Il SAR massimo si verifica a circa 70 MHz per il soggetto standard ea circa 30 MHz quando la persona è in contatto con il suolo RF. In condizioni estreme di temperatura e umidità, si prevede che SAR per tutto il corpo da 1 a 4 W/kg a 70 MHz provochino un aumento della temperatura interna di circa 2 ºC in esseri umani sani in un'ora.
Il riscaldamento RF è un meccanismo di interazione ampiamente studiato. Sono stati osservati effetti termici a meno di 1 W/kg, ma generalmente non sono state determinate soglie di temperatura per questi effetti. Il profilo tempo-temperatura deve essere considerato nella valutazione degli effetti biologici.
Gli effetti biologici si verificano anche quando il riscaldamento RF non è né un meccanismo adeguato né possibile. Questi effetti spesso coinvolgono campi RF modulati e lunghezze d'onda millimetriche. Sono state proposte varie ipotesi ma non hanno ancora fornito informazioni utili per ricavare i limiti di esposizione umana. È necessario comprendere i meccanismi fondamentali dell'interazione, poiché non è pratico esplorare ogni campo RF per le sue caratteristiche interazioni biofisiche e biologiche.
Studi sull'uomo e sugli animali indicano che i campi RF possono causare effetti biologici dannosi a causa dell'eccessivo riscaldamento dei tessuti interni. I sensori di calore del corpo si trovano nella pelle e non rilevano prontamente il riscaldamento in profondità all'interno del corpo. I lavoratori possono quindi assorbire quantità significative di energia RF senza essere immediatamente consapevoli della presenza di campi di dispersione. Ci sono state segnalazioni secondo cui il personale esposto a campi RF da apparecchiature radar, riscaldatori e sigillanti RF e torri radio-televisive ha sperimentato una sensazione di riscaldamento qualche tempo dopo essere stato esposto.
Ci sono poche prove che le radiazioni RF possano provocare il cancro negli esseri umani. Tuttavia, uno studio ha suggerito che potrebbe agire come promotore del cancro negli animali (Szmigielski et al. 1988). Gli studi epidemiologici sul personale esposto a campi RF sono pochi e generalmente di portata limitata (Silverman 1990; NCRP 1986; WHO 1981). Diverse indagini sui lavoratori professionalmente esposti sono state condotte nell'ex Unione Sovietica e nei paesi dell'Europa orientale (Roberts e Michaelson 1985). Tuttavia, questi studi non sono conclusivi per quanto riguarda gli effetti sulla salute.
La valutazione umana e gli studi epidemiologici sugli operatori di sigillanti RF in Europa (Kolmodin-Hedman et al. 1988; Bini et al. 1986) riportano che possono sorgere i seguenti problemi specifici:
Cellulari
L'uso di radiotelefoni personali è in rapido aumento e ciò ha portato ad un aumento del numero di stazioni base. Questi sono spesso situati in aree pubbliche. Tuttavia, l'esposizione al pubblico di queste stazioni è bassa. I sistemi di solito operano su frequenze vicine a 900 MHz o 1.8 GHz utilizzando la tecnologia analogica o digitale. I microtelefoni sono piccoli trasmettitori radio a bassa potenza che vengono tenuti in prossimità della testa quando sono in uso. Parte della potenza irradiata dall'antenna viene assorbita dalla testa. I calcoli numerici e le misurazioni nelle teste fantasma mostrano che i valori SAR possono essere dell'ordine di pochi W/kg (vedi ulteriore dichiarazione ICNIRP, 1996). La preoccupazione pubblica per il pericolo per la salute dei campi elettromagnetici è aumentata e diversi programmi di ricerca sono dedicati a questo problema (McKinley et al., rapporto non pubblicato). Sono in corso diversi studi epidemiologici sull'uso del telefono cellulare e sul cancro al cervello. Finora è stato pubblicato solo uno studio su animali (Repacholi et al. 1997) con topi transgenici esposti 1 ora al giorno per 18 mesi a un segnale simile a quello utilizzato nella comunicazione mobile digitale. Alla fine degli esperimenti 43 su 101 animali esposti presentavano linfomi, rispetto ai 22 su 100 nel gruppo fintamente esposto. L'aumento è stato statisticamente significativo (p > 0.001). Questi risultati non possono essere facilmente interpretati con rilevanza per la salute umana e sono necessarie ulteriori ricerche su questo.
Standard e linee guida
Diverse organizzazioni e governi hanno emesso standard e linee guida per la protezione dall'eccessiva esposizione ai campi RF. Una rassegna degli standard di sicurezza mondiali è stata fornita da Grandolfo e Hansson Mild (1989); la discussione qui riguarda solo le linee guida emanate dall'IRPA (1988) e lo standard IEEE C 95.1 1991.
Il razionale completo per i limiti di esposizione RF è presentato in IRPA (1988). In sintesi, le linee guida IRPA hanno adottato un valore SAR limite di base di 4 W/kg, al di sopra del quale si ritiene che vi sia una probabilità crescente che possano verificarsi conseguenze negative per la salute a seguito dell'assorbimento di energia RF. Non sono stati osservati effetti avversi sulla salute a causa di esposizioni acute al di sotto di questo livello. Incorporando un fattore di sicurezza pari a dieci per tenere conto delle possibili conseguenze dell'esposizione a lungo termine, 0.4 W/kg viene utilizzato come limite di base per derivare i limiti di esposizione per l'esposizione professionale. Un ulteriore fattore di sicurezza di cinque è incorporato per derivare i limiti per il pubblico in generale.
Limiti di esposizione derivati per l'intensità del campo elettrico (E), l'intensità del campo magnetico (H) e la densità di potenza specificata in V/m, A/m e W/m2 rispettivamente, sono mostrati in figura 1. I quadrati di E ed H i campi sono mediati su sei minuti e si raccomanda che l'esposizione istantanea non superi i valori medi nel tempo di più di un fattore 100. Inoltre, la corrente corpo-terra non deve superare i 200 mA.
Figura 1. Limiti di esposizione IRPA (1988) per l'intensità del campo elettrico E, l'intensità del campo magnetico H e la densità di potenza
Lo standard C 95.1, stabilito nel 1991, dall'IEEE fornisce valori limite per l'esposizione professionale (ambiente controllato) di 0.4 W/kg per il SAR medio sull'intero corpo di una persona e 8 W/kg per il picco SAR fornito a qualsiasi grammo di tessuto per 6 minuti o più. I valori corrispondenti per l'esposizione del pubblico in generale (ambiente non controllato) sono 0.08 W/kg per SAR corpo intero e 1.6 W/kg per picco SAR. La corrente corpo-terra non deve superare i 100 mA in un ambiente controllato e i 45 mA in un ambiente non controllato. (Vedere IEEE 1991 per ulteriori dettagli.) I limiti derivati sono mostrati nella figura 2.
Figura 2. Limiti di esposizione IEEE (1991) per intensità del campo elettrico E, intensità del campo magnetico H e densità di potenza
Ulteriori informazioni sui campi a radiofrequenza e sulle microonde si possono trovare, ad esempio, in Elder et al. 1989, Greene 1992 e Polk e Postow 1986.
I campi elettrici e magnetici a frequenza estremamente bassa (ELF) e a frequenza molto bassa (VLF) comprendono la gamma di frequenze al di sopra dei campi statici (> 0 Hz) fino a 30 kHz. Per questo documento ELF è definito come nell'intervallo di frequenza > 0 a 300 Hz e VLF nell'intervallo > 300 Hz a 30 kHz. Nell'intervallo di frequenza > da 0 a 30 kHz, le lunghezze d'onda variano da ∞(infinito) a 10 km e quindi i campi elettrico e magnetico agiscono essenzialmente indipendentemente l'uno dall'altro e devono essere trattati separatamente. L'intensità del campo elettrico (E) è misurata in volt per metro (V/m), l'intensità del campo magnetico (H) è misurata in ampere per metro (A/m) e la densità di flusso magnetico (B) in Tesla (T).
Un considerevole dibattito sui possibili effetti avversi per la salute è stato espresso dai lavoratori che utilizzano apparecchiature che operano in questa gamma di frequenze. La frequenza di gran lunga più comune è 50/60 Hz, utilizzata per la generazione, la distribuzione e l'utilizzo dell'energia elettrica. La preoccupazione che l'esposizione a campi magnetici a 50/60 Hz possa essere associata a un aumento dell'incidenza del cancro è stata alimentata dai resoconti dei media, dalla diffusione di disinformazione e dal dibattito scientifico in corso (Repacholi 1990; NRC 1996).
Lo scopo di questo articolo è fornire una panoramica delle seguenti aree tematiche:
Vengono fornite descrizioni sintetiche per informare i lavoratori sui tipi e le intensità dei campi provenienti dalle principali fonti di campi ELF e VLF, effetti biologici, possibili conseguenze per la salute e limiti di esposizione attuali. Viene inoltre fornito uno schema delle precauzioni di sicurezza e delle misure di protezione. Sebbene molti lavoratori utilizzino unità di visualizzazione visiva (VDU), in questo articolo vengono forniti solo brevi dettagli poiché sono trattati in maggiore dettaglio altrove nel Enciclopedia.
Gran parte del materiale qui contenuto può essere trovato in maggiore dettaglio in una serie di revisioni recenti (WHO 1984, 1987, 1989, 1993; IRPA 1990; ILO 1993; NRPB 1992, 1993; IEEE 1991; Greene 1992; NRC 1996).
Fonti di esposizione professionale
I livelli di esposizione professionale variano considerevolmente e dipendono fortemente dalla particolare applicazione. La tabella 1 fornisce un riepilogo delle applicazioni tipiche delle frequenze nell'intervallo > da 0 a 30 kHz.
Tabella 1. Applicazioni di apparecchiature che operano nell'intervallo > da 0 a 30 kHz
Frequenza |
Lunghezza d'onda (km) |
Applicazioni tipiche |
16.67, 50, 60 Hz |
18,000-5,000 |
Generazione di energia, trasmissioni e utilizzo, processi elettrolitici, riscaldamento a induzione, forni ad arco e siviera, saldatura, trasporto, ecc., qualsiasi uso industriale, commerciale, medico o di ricerca dell'energia elettrica |
0.3–3kHz |
1,000-100 |
Modulazione broadcast, applicazioni mediche, forni elettrici, riscaldamento a induzione, tempra, saldatura, fusione, raffinazione |
3–30kHz |
100-10 |
Comunicazioni a lunghissimo raggio, radionavigazione, modulazione broadcast, applicazioni mediche, riscaldamento a induzione, tempra, saldatura, fusione, raffinazione, videoterminali |
Generazione e distribuzione di energia
Le principali sorgenti artificiali di campi elettrici e magnetici a 50/60 Hz sono quelle coinvolte nella generazione e distribuzione di energia e qualsiasi apparecchiatura che utilizza corrente elettrica. La maggior parte di tali apparecchiature funziona a frequenze di alimentazione di 50 Hz nella maggior parte dei paesi e di 60 Hz in Nord America. Alcuni sistemi di treni elettrici funzionano a 16.67 Hz.
Le linee di trasmissione e le sottostazioni ad alta tensione (HV) hanno associato a loro i campi elettrici più forti a cui i lavoratori possono essere abitualmente esposti. L'altezza del conduttore, la configurazione geometrica, la distanza laterale dalla linea e la tensione della linea di trasmissione sono di gran lunga i fattori più significativi per considerare l'intensità massima del campo elettrico al suolo. A distanze laterali di circa il doppio dell'altezza della linea, l'intensità del campo elettrico diminuisce con la distanza in modo approssimativamente lineare (Zaffanella e Deno 1978). All'interno di edifici in prossimità di linee di trasmissione ad alta tensione, le intensità del campo elettrico sono tipicamente inferiori al campo imperturbato di un fattore di circa 100,000, a seconda della configurazione dell'edificio e dei materiali strutturali.
Le intensità del campo magnetico delle linee di trasmissione aeree sono generalmente relativamente basse rispetto alle applicazioni industriali che comportano correnti elevate. I dipendenti delle utenze elettriche che lavorano nelle sottostazioni o nella manutenzione delle linee di trasmissione sotto tensione costituiscono un gruppo speciale esposto a campi più grandi (di 5 mT e superiori in alcuni casi). In assenza di materiali ferromagnetici, le linee del campo magnetico formano cerchi concentrici attorno al conduttore. A parte la geometria del conduttore di potenza, la massima densità di flusso magnetico è determinata solo dall'entità della corrente. Il campo magnetico sotto le linee di trasmissione ad alta tensione è diretto principalmente trasversalmente all'asse della linea. La massima densità di flusso a livello del suolo può essere sotto la linea centrale o sotto i conduttori esterni, a seconda della relazione di fase tra i conduttori. La massima densità di flusso magnetico a livello del suolo per un tipico sistema di linee di trasmissione aeree a doppio circuito da 500 kV è di circa 35 μT per kiloampere di corrente trasmessa (Bernhardt e Matthes 1992). Valori tipici per la densità del flusso magnetico fino a 0.05 mT si verificano nei luoghi di lavoro vicino a linee aeree, sottostazioni e centrali elettriche funzionanti a frequenze di 16 2/3, 50 o 60 Hz (Krause 1986).
Processi industriali
L'esposizione professionale ai campi magnetici deriva principalmente dal lavoro vicino ad apparecchiature industriali che utilizzano correnti elevate. Tali dispositivi includono quelli utilizzati nella saldatura, raffinazione elettroscoria, riscaldamento (forni, riscaldatori a induzione) e agitazione.
Indagini sui riscaldatori a induzione utilizzati nell'industria, condotte in Canada (Stuchly e Lecuyer 1985), in Polonia (Aniolczyk 1981), in Australia (Repacholi, dati non pubblicati) e in Svezia (Lövsund, Oberg e Nilsson 1982), mostrano densità di flusso magnetico a postazioni operatore da 0.7 μT a 6 mT, a seconda della frequenza utilizzata e della distanza dalla macchina. Nel loro studio sui campi magnetici dell'elettroacciaio industriale e delle apparecchiature di saldatura, Lövsund, Oberg e Nilsson (1982) hanno scoperto che le saldatrici a punti (50 Hz, da 15 a 106 kA) e i forni a siviera (50 Hz, da 13 a 15 kA) campi prodotti fino a 10 mT a distanze fino a 1 m. In Australia, è stato riscontrato che un impianto di riscaldamento a induzione funzionante nella gamma da 50 Hz a 10 kHz forniva campi massimi fino a 2.5 mT (forni a induzione a 50 Hz) in posizioni in cui gli operatori potevano stare in piedi. Inoltre, i campi massimi attorno ai riscaldatori a induzione funzionanti ad altre frequenze erano 130 μT a 1.8 kHz, 25 μT a 2.8 kHz e superiori a 130 μT a 9.8 kHz.
Poiché le dimensioni delle bobine che producono i campi magnetici sono spesso piccole, raramente vi è un'elevata esposizione a tutto il corpo, ma piuttosto un'esposizione locale principalmente alle mani. La densità del flusso magnetico alle mani dell'operatore può raggiungere i 25 mT (Lövsund e Mild 1978; Stuchly e Lecuyer 1985). Nella maggior parte dei casi la densità di flusso è inferiore a 1 mT. L'intensità del campo elettrico vicino al riscaldatore a induzione è generalmente bassa.
I lavoratori dell'industria elettrochimica possono essere esposti ad elevate intensità di campo elettrico e magnetico a causa di forni elettrici o altri dispositivi che utilizzano correnti elevate. Ad esempio, vicino a forni a induzione e celle elettrolitiche industriali è possibile misurare densità di flusso magnetico fino a 50 mT.
Espositori visivi
L'uso di videoterminali (VDU) o videoterminali (VDT), come vengono anche chiamati, cresce a un ritmo sempre crescente. Gli operatori VDT hanno espresso preoccupazione per i possibili effetti delle emissioni di radiazioni di basso livello. Campi magnetici (frequenza da 15 a 125 kHz) fino a 0.69 A/m (0.9 μT) sono stati misurati nelle peggiori condizioni vicino alla superficie dello schermo (Bureau of Radiological Health 1981). Questo risultato è stato confermato da numerose indagini (Roy et al. 1984; Repacholi 1985 IRPA 1988). Revisioni complete delle misurazioni e dei sondaggi sui videoterminali da parte di agenzie nazionali e singoli esperti hanno concluso che non vi sono emissioni di radiazioni dai videoterminali che potrebbero avere conseguenze per la salute (Repacholi 1985; IRPA 1988; ILO 1993a). Non è necessario eseguire misurazioni di radiazioni di routine poiché, anche nelle condizioni peggiori o in modalità di guasto, i livelli di emissione sono ben al di sotto dei limiti di qualsiasi standard internazionale o nazionale (IRPA 1988).
Nel documento è stata fornita una rassegna completa delle emissioni, una sintesi della letteratura scientifica applicabile, degli standard e delle linee guida (ILO 1993a).
Applicazioni mediche
Pazienti affetti da fratture ossee che non guariscono bene o non si uniscono sono stati trattati con campi magnetici pulsati (Bassett, Mitchell e Gaston 1982; Mitbreit e Manyachin 1984). Sono inoltre in corso studi sull'uso di campi magnetici pulsati per migliorare la guarigione delle ferite e la rigenerazione dei tessuti.
Vari dispositivi che generano impulsi di campo magnetico vengono utilizzati per la stimolazione della crescita ossea. Un esempio tipico è il dispositivo che genera una densità di flusso magnetico media di circa 0.3 mT, un'intensità di picco di circa 2.5 mT e induce intensità di picco del campo elettrico nell'osso nell'intervallo da 0.075 a 0.175 V/m (Bassett, Pawluk e Pila 1974). In prossimità della superficie dell'arto esposto, il dispositivo produce una densità di flusso magnetico di picco dell'ordine di 1.0 mT che causa densità di corrente ionica di picco da circa 10 a 100 mA/m2 (da 1 a 10 µA/cm2) nel tessuto.
Misurazione
Prima dell'inizio delle misurazioni dei campi ELF o VLF, è importante ottenere quante più informazioni possibili sulle caratteristiche della sorgente e sulla situazione di esposizione. Queste informazioni sono necessarie per la stima delle intensità di campo attese e per la selezione della strumentazione di rilevamento più appropriata (Tell 1983).
Le informazioni sulla fonte dovrebbero includere:
Le informazioni sulla situazione di esposizione devono includere:
I risultati delle indagini condotte nei contesti occupazionali sono riassunti nella tabella 2.
Tabella 2. Fonti occupazionali di esposizione ai campi magnetici
Fonte |
Flusso magnetico |
Distanza (m) |
videoterminali |
Fino a 2.8 x 10-4 |
0.3 |
Linee AT |
Fino a 0.4 |
sotto linea |
Centrali elettriche |
Fino a 0.27 |
1 |
Archi di saldatura (0–50 Hz) |
0.1-5.8 |
0-0.8 |
Riscaldatori a induzione (50–10 kHz) |
0.9-65 |
0.1-1 |
Forno a siviera 50 Hz |
0.2-8 |
0.5-1 |
Forno ad arco 50 Hz |
Fino a 1 |
2 |
Agitatore a induzione 10 Hz |
0.2-0.3 |
2 |
Saldatura elettroscoria 50 Hz |
0.5-1.7 |
0.2-0.9 |
Attrezzatura terapeutica |
1-16 |
1 |
Fonte: Allen 1991; Bernhardt 1988; Krause 1986; Lövsund, Oberg e Nilsson 1982; Repacholi, dati non pubblicati; Stucchi 1986; Stuchly e Lecuyer 1985, 1989.
Strumentazione
Uno strumento di misura del campo elettrico o magnetico è costituito da tre parti fondamentali: la sonda, i puntali e il monitor. Per garantire misurazioni appropriate, sono richieste o auspicabili le seguenti caratteristiche della strumentazione:
indagini
Di solito vengono condotte indagini per determinare se i campi esistenti sul posto di lavoro sono al di sotto dei limiti fissati dalle norme nazionali. Pertanto, la persona che esegue le misurazioni deve avere piena familiarità con questi standard.
Tutti i luoghi occupati e accessibili dovrebbero essere esaminati. L'operatore dell'apparecchiatura in prova e il geometra dovrebbero essere il più lontano possibile dall'area di prova. Tutti gli oggetti normalmente presenti, che possono riflettere o assorbire energia, devono essere in posizione. Il geometra deve prendere precauzioni contro ustioni e scosse da radiofrequenza (RF), in particolare vicino a sistemi ad alta potenza e bassa frequenza.
Meccanismi di interazione ed effetti biologici
Meccanismi di interazione
Gli unici meccanismi stabiliti attraverso i quali i campi ELF e VLF interagiscono con i sistemi biologici sono:
Le prime due interazioni sopra elencate sono esempi di accoppiamento diretto tra persone e campi ELF o VLF. Le ultime quattro interazioni sono esempi di meccanismi di accoppiamento indiretto perché possono verificarsi solo quando l'organismo esposto è in prossimità di altri corpi. Questi corpi possono includere altri esseri umani o animali e oggetti come automobili, recinzioni o dispositivi impiantati.
Mentre altri meccanismi di interazione tra tessuti biologici e campi ELF o VLF sono stati postulati o ci sono prove a supporto della loro esistenza (WHO 1993; NRPB 1993; NRC 1996), nessuno ha dimostrato di essere responsabile di alcuna conseguenza negativa per la salute.
Effetti sulla salute
L'evidenza suggerisce che la maggior parte degli effetti accertati dell'esposizione a campi elettrici e magnetici nell'intervallo di frequenza > da 0 a 30 kHz derivano da risposte acute alla carica superficiale e alla densità di corrente indotta. Le persone possono percepire gli effetti della carica superficiale oscillante indotta sui loro corpi dai campi elettrici ELF (ma non dai campi magnetici); questi effetti diventano fastidiosi se sufficientemente intensi. Un riepilogo degli effetti delle correnti che attraversano il corpo umano (soglie per la percezione, let-go o tetano) sono riportati nella tabella 3.
Tabella 3. Effetti delle correnti che attraversano il corpo umano
Entourage |
Oggetto |
Corrente di soglia in mA |
||||
50 e 60 Hz |
300 Hz |
1000 Hz |
10 kHz |
30 kHz |
||
Percezione |
Uomo Donna Bambini |
1.1 0.7 0.55 |
1.3 0.9 0.65 |
2.2 1.5 1.1 |
15 10 9 |
50 35 30 |
Shock della soglia di rilascio |
Uomo Donna Bambini |
9 6 4.5 |
11.7 7.8 5.9 |
16.2 10.8 8.1 |
55 37 27 |
126 84 63 |
Tetanizzazione toracica; |
Uomo Donna Bambini |
23 15 12 |
30 20 15 |
41 27 20.5 |
94 63 47 |
320 214 160 |
Fonte: Bernhardt 1988a.
Le cellule nervose e muscolari umane sono state stimolate dalle correnti indotte dall'esposizione a campi magnetici di diversi mT e da 1 a 1.5 kHz; si ritiene che le densità di corrente di soglia siano superiori a 1 A/m2. Tremolanti sensazioni visive possono essere indotte nell'occhio umano dall'esposizione a campi magnetici a partire da circa 5-10 mT (a 20 Hz) o correnti elettriche applicate direttamente alla testa. La considerazione di queste risposte e dei risultati degli studi neurofisiologici suggerisce che le funzioni sottili del sistema nervoso centrale, come il ragionamento o la memoria, possono essere influenzate da densità di corrente superiori a 10 mA/m2 (PNRB 1993). È probabile che i valori di soglia rimangano costanti fino a circa 1 kHz, ma successivamente aumentino con frequenza crescente.
Alcuni in vitro studi (WHO 1993; NRPB 1993) hanno riportato cambiamenti metabolici, come alterazioni dell'attività enzimatica e del metabolismo proteico e diminuzione della citotossicità linfocitaria, in varie linee cellulari esposte a campi elettrici e correnti ELF e VLF applicati direttamente alla coltura cellulare. La maggior parte degli effetti è stata segnalata a densità di corrente comprese tra circa 10 e 1,000 mA/m2, sebbene queste risposte siano meno chiaramente definite (Sienkiewicz, Saunder e Kowalczuk 1991). Tuttavia, vale la pena notare che le densità di corrente endogena generate dall'attività elettrica di nervi e muscoli sono tipicamente fino a 1 mA/m2 e può raggiungere fino a 10 mA/m2 nel cuore. Queste densità di corrente non influenzeranno negativamente nervi, muscoli e altri tessuti. Tali effetti biologici saranno evitati limitando la densità di corrente indotta a meno di 10 mA/m2 a frequenze fino a circa 1 kHz.
Diverse possibili aree di interazione biologica che hanno molte implicazioni sulla salute e sulle quali la nostra conoscenza è limitata includono: possibili cambiamenti nei livelli notturni di melatonina nella ghiandola pineale e alterazioni nei ritmi circadiani indotti negli animali dall'esposizione a campi elettrici o magnetici ELF, e possibili effetti dei campi magnetici ELF sui processi di sviluppo e carcinogenesi. Inoltre, ci sono alcune prove di risposte biologiche a campi elettrici e magnetici molto deboli: queste includono l'alterata mobilità degli ioni calcio nel tessuto cerebrale, i cambiamenti nei modelli di attivazione neuronale e il comportamento alterato degli operandi. Sono state segnalate "finestre" sia di ampiezza che di frequenza che sfidano l'ipotesi convenzionale secondo cui l'entità di una risposta aumenta con l'aumentare della dose. Questi effetti non sono ben stabiliti e non forniscono una base per stabilire restrizioni sull'esposizione umana, sebbene siano giustificate ulteriori indagini (Sienkievicz, Saunder e Kowalczuk 1991; WHO 1993; NRC 1996).
La tabella 4 fornisce gli intervalli approssimativi delle densità di corrente indotta per vari effetti biologici negli esseri umani.
Tabella 4. Intervalli di densità di corrente approssimativi per vari effetti biologici
Entourage |
Densità di corrente (mA/m2) |
Stimolazione diretta dei nervi e dei muscoli |
1,000-10,000 |
Modulazione dell'attività del sistema nervoso centrale |
100-1,000 |
Cambiamenti nella funzione retinica |
|
Densità di corrente endogena |
1-10 |
Fonte: Sienkiewicz et al. 1991.
Standard di esposizione professionale
Quasi tutti gli standard che hanno limiti nel range > 0-30 kHz hanno come fondamento logico la necessità di mantenere i campi e le correnti elettriche indotte a livelli di sicurezza. Di solito le densità di corrente indotta sono limitate a meno di 10 mA/m2. La tabella 5 fornisce un riepilogo di alcuni attuali limiti di esposizione professionale.
Tabella 5. Limiti occupazionali di esposizione a campi elettrici e magnetici nell'intervallo di frequenza > da 0 a 30 kHz (si noti che f è in Hz)
Paese/Riferimento |
Intervallo di frequenze |
Campo elettrico (V/m) |
Campo magnetico (A/m) |
Internazionale (IRPA 1990) |
50 / 60 Hz |
10,000 |
398 |
Stati Uniti (IEEE 1991) |
3–30kHz |
614 |
163 |
Stati Uniti (ACGIH 1993) |
1–100 Hz 100–4,000 Hz 4–30kHz |
25,000 2.5 x 106/f 625 |
60 /f 60 /f 60 /f |
Germania (1996) |
50 / 60 Hz |
10,000 |
1,600 |
Regno Unito (NRPB 1993) |
1–24 Hz 24–600 Hz 600–1,000 Hz 1–30kHz |
25,000 6 x 105/f 1,000 1,000 |
64,000 /f 64,000 /f 64,000 /f 64 |
Misure protettive
Le esposizioni professionali che si verificano in prossimità di linee di trasmissione ad alta tensione dipendono dalla posizione del lavoratore a terra o presso il conduttore durante il lavoro sotto tensione ad alto potenziale. Quando si lavora in condizioni di tensione, è possibile utilizzare indumenti protettivi per ridurre l'intensità del campo elettrico e la densità di corrente nel corpo a valori simili a quelli che si verificherebbero per il lavoro a terra. L'abbigliamento protettivo non indebolisce l'influenza del campo magnetico.
Le responsabilità per la protezione dei lavoratori e del pubblico in generale contro i potenziali effetti negativi dell'esposizione a campi elettrici e magnetici ELF o VLF dovrebbero essere chiaramente assegnate. Si raccomanda alle autorità competenti di prendere in considerazione le seguenti fasi:
Sia il nostro ambiente naturale che quello artificiale generano forze elettriche e magnetiche di varia entità: all'aperto, negli uffici, nelle case e nei luoghi di lavoro industriali. Ciò solleva due domande importanti: (1) queste esposizioni comportano effetti nocivi per la salute umana e (2) quali limiti possono essere fissati nel tentativo di definire limiti "sicuri" di tali esposizioni?
Questa discussione si concentra sui campi elettrici e magnetici statici. Vengono descritti studi su lavoratori di varie industrie, e anche su animali, che non riescono a dimostrare effetti biologici avversi netti ai livelli di esposizione ai campi elettrici e magnetici normalmente riscontrati. Tuttavia, vengono fatti tentativi per discutere gli sforzi di un certo numero di organizzazioni internazionali per stabilire linee guida per proteggere i lavoratori e gli altri da ogni possibile livello pericoloso di esposizione.
Definizione dei termini
Quando una tensione o corrente elettrica viene applicata a un oggetto come un conduttore elettrico, il conduttore si carica e le forze iniziano ad agire su altre cariche nelle vicinanze. Si possono distinguere due tipi di forze: quelle derivanti da cariche elettriche stazionarie, note come forza elettrostatica, e quelli che appaiono solo quando le cariche sono in movimento (come in una corrente elettrica in un conduttore), noto come forza magnetica. Per descrivere l'esistenza e la distribuzione spaziale di queste forze, fisici e matematici hanno creato il concetto di campo. Si parla così di campo di forza, o semplicemente di campi elettrici e magnetici.
Il termine statico descrive una situazione in cui tutte le cariche sono fisse nello spazio o si muovono come un flusso costante. Di conseguenza, sia le cariche che le densità di corrente sono costanti nel tempo. Nel caso di cariche fisse, abbiamo un campo elettrico la cui intensità in ogni punto dello spazio dipende dal valore e dalla geometria di tutte le cariche. Nel caso di corrente stazionaria in un circuito, abbiamo sia un campo elettrico che uno magnetico costanti nel tempo (campi statici), poiché la densità di carica in ogni punto del circuito non varia.
L'elettricità e il magnetismo sono fenomeni distinti fintanto che le cariche e la corrente sono statiche; qualsiasi interconnessione tra campi elettrici e magnetici scompare in questa situazione statica e quindi possono essere trattati separatamente (a differenza della situazione nei campi variabili nel tempo). I campi elettrici e magnetici statici sono chiaramente caratterizzati da intensità costanti e indipendenti dal tempo e corrispondono al limite di frequenza zero della banda di frequenza estremamente bassa (ELF).
Campi elettrici statici
Esposizione naturale e professionale
I campi elettrici statici sono prodotti da corpi caricati elettricamente in cui una carica elettrica viene indotta sulla superficie di un oggetto all'interno di un campo elettrico statico. Di conseguenza, il campo elettrico sulla superficie di un oggetto, in particolare dove il raggio è piccolo, come in un punto, può essere maggiore del campo elettrico imperturbato (cioè il campo senza la presenza dell'oggetto). Il campo all'interno dell'oggetto può essere molto piccolo o nullo. I campi elettrici sono percepiti come una forza da oggetti elettricamente carichi; ad esempio, verrà esercitata una forza sui peli del corpo, che può essere percepita dall'individuo.
In media, la carica superficiale della terra è negativa mentre l'atmosfera superiore porta una carica positiva. Il campo elettrico statico risultante vicino alla superficie terrestre ha un'intensità di circa 130 V/m. Questo campo diminuisce con l'altezza e il suo valore è di circa 100 V/m a 100 m di altitudine, 45 V/m a 1 km e meno di 1 V/m a 20 km. I valori effettivi variano ampiamente, a seconda del profilo di temperatura e umidità locale e della presenza di contaminanti ionizzati. Sotto le nuvole temporalesche, per esempio, e anche quando le nuvole temporalesche si avvicinano, si verificano grandi variazioni di campo a livello del suolo, perché normalmente la parte inferiore di una nuvola è carica negativamente mentre la parte superiore contiene una carica positiva. Inoltre, c'è una carica spaziale tra la nuvola e il suolo. Quando la nuvola si avvicina, il campo a livello del suolo può prima aumentare e poi invertirsi, con il suolo che si carica positivamente. Durante questo processo, si possono osservare campi da 100 V/ma 3 kV/m anche in assenza di fulmini locali; le inversioni di campo possono avvenire molto rapidamente, entro 1 minuto, e le intensità di campo elevate possono persistere per tutta la durata della tempesta. Le nuvole ordinarie, così come le nuvole temporalesche, contengono cariche elettriche e quindi influenzano profondamente il campo elettrico a livello del suolo. Sono prevedibili anche grandi deviazioni dal campo di bel tempo, fino al 200%, in presenza di nebbia, pioggia e ioni piccoli e grandi presenti in natura. I cambiamenti del campo elettrico durante il ciclo giornaliero possono essere previsti anche con tempo completamente sereno: cambiamenti abbastanza regolari nella ionizzazione locale, nella temperatura o nell'umidità e i conseguenti cambiamenti nella conduttività elettrica atmosferica vicino al suolo, così come il trasferimento di carica meccanica da movimenti d'aria locali, sono probabilmente responsabili di queste variazioni diurne.
I livelli tipici dei campi elettrostatici prodotti dall'uomo sono compresi tra 1 e 20 kV/m negli uffici e nelle abitazioni; questi campi sono spesso generati attorno ad apparecchiature ad alta tensione, come televisori e unità di visualizzazione video (VDU), o per attrito. Le linee di trasmissione in corrente continua (CC) generano sia campi elettrici che magnetici statici e sono un mezzo economico di distribuzione dell'energia in caso di lunghe distanze.
I campi elettrici statici sono ampiamente utilizzati in settori come quello chimico, tessile, aeronautico, della carta e della gomma e nei trasporti.
Effetti biologici
Gli studi sperimentali forniscono poche prove biologiche per suggerire qualsiasi effetto negativo dei campi elettrici statici sulla salute umana. Anche i pochi studi condotti sugli animali sembrano non aver prodotto dati a supporto di effetti avversi sulla genetica, sulla crescita tumorale o sul sistema endocrino o cardiovascolare. (La tabella 1 riassume questi studi sugli animali.)
Tabella 1. Studi su animali esposti a campi elettrici statici
Endpoint biologici |
Effetti segnalati |
Condizioni di esposizione |
Ematologia e immunologia |
Cambiamenti nelle frazioni di albumina e globulina delle proteine del siero nei ratti. Nessuna differenza significativa nella conta delle cellule del sangue, nelle proteine del sangue o nel sangue |
Esposizione continua a campi tra 2.8 e 19.7 kV/m Esposizione a 340 kV/m per 22 h/giorno per un totale di 5,000 h |
Sistema nervoso |
Induzione di cambiamenti significativi osservati negli EEG dei ratti. Tuttavia, nessuna chiara indicazione di una risposta coerente Nessun cambiamento significativo nelle concentrazioni e nei tassi di utilizzo di |
Esposizione a intensità di campo elettrico fino a 10 kV/m Esposizione a un campo di 3 kV/m fino a 66 h |
Comportamento |
Studi recenti e ben condotti non suggeriscono alcun effetto sui roditori Produzione di comportamento di evitamento dose-dipendente nei ratti maschi, senza influenza degli ioni dell'aria |
Esposizione a intensità di campo fino a 12 kV/m Esposizione a campi elettrici HVD da 55 a 80 kV/m |
Riproduzione e sviluppo |
Nessuna differenza significativa nel numero totale di prole né nel |
Esposizione a 340 kV/m per 22 h/giorno prima, durante e dopo |
Non in vitro sono stati condotti studi per valutare l'effetto dell'esposizione delle cellule a campi elettrici statici.
I calcoli teorici suggeriscono che un campo elettrico statico indurrà una carica sulla superficie delle persone esposte, che può essere percepita se scaricata su un oggetto collegato a terra. A una tensione sufficientemente elevata, l'aria si ionizzerà e diventerà in grado di condurre una corrente elettrica tra, ad esempio, un oggetto carico e una persona collegata a terra. Il calo di tensione dipende da una serie di fattori, tra cui la forma dell'oggetto caricato e le condizioni atmosferiche. I valori tipici delle corrispondenti intensità di campo elettrico vanno da 500 a 1,200 kV/m.
I rapporti provenienti da alcuni paesi indicano che un certo numero di operatori videoterminali ha avuto disturbi della pelle, ma l'esatta relazione di questi con il lavoro videoterminale non è chiaro. I campi elettrici statici nei posti di lavoro con videoterminale sono stati suggeriti come possibile causa di questi disturbi cutanei ed è possibile che la carica elettrostatica dell'operatore possa essere un fattore rilevante. Tuttavia, qualsiasi relazione tra campi elettrostatici e disturbi della pelle deve ancora essere considerata ipotetica sulla base delle prove di ricerca disponibili.
Misure, prevenzione, standard di esposizione
Le misurazioni dell'intensità del campo elettrico statico possono essere ridotte a misurazioni di tensioni o cariche elettriche. Sono disponibili in commercio diversi voltmetri elettrostatici che consentono misurazioni accurate di sorgenti elettrostatiche o di altre sorgenti ad alta impedenza senza contatto fisico. Alcuni utilizzano un chopper elettrostatico per una bassa deriva e un feedback negativo per la precisione e l'insensibilità alla distanza tra sonda e superficie. In alcuni casi l'elettrodo elettrostatico “guarda” la superficie sotto misura attraverso un piccolo foro alla base del gruppo sonda. Il segnale CA tagliato indotto su questo elettrodo è proporzionale alla tensione differenziale tra la superficie in misurazione e il gruppo sonda. Gli adattatori di gradiente sono utilizzati anche come accessori per voltmetri elettrostatici e ne consentono l'uso come misuratori di intensità di campo elettrostatico; è possibile la lettura diretta in volt per metro della distanza tra la superficie in prova e la piastra messa a terra dell'adattatore.
Non ci sono dati validi che possano servire come linee guida per stabilire i limiti di base dell'esposizione umana ai campi elettrici statici. In linea di principio, un limite di esposizione potrebbe essere derivato dalla minima tensione di rottura per l'aria; tuttavia, l'intensità del campo sperimentata da una persona all'interno di un campo elettrico statico varierà a seconda dell'orientamento e della forma del corpo, e questo deve essere preso in considerazione nel tentativo di arrivare a un limite appropriato.
I valori limite di soglia (TLV) sono stati raccomandati dalla Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH 1995). Questi TLV si riferiscono all'intensità massima del campo elettrico statico sul posto di lavoro non protetto, che rappresenta le condizioni in cui quasi tutti i lavoratori possono essere esposti ripetutamente senza effetti negativi sulla salute. Secondo ACGIH, le esposizioni professionali non devono superare un'intensità di campo elettrico statico di 25 kV/m. Questo valore dovrebbe essere utilizzato come guida nel controllo dell'esposizione e, a causa della suscettibilità individuale, non dovrebbe essere considerato come una linea chiara tra livelli sicuri e pericolosi. (Questo limite si riferisce all'intensità di campo presente nell'aria, lontano dalle superfici dei conduttori, dove le scariche di scintille e le correnti di contatto possono comportare rischi significativi, ed è inteso sia per l'esposizione del corpo parziale che per quella del corpo intero). eliminare gli oggetti senza messa a terra, mettere a terra tali oggetti o utilizzare guanti isolanti quando devono essere maneggiati oggetti senza messa a terra. La prudenza impone l'uso di dispositivi di protezione (es. tute, guanti e isolamento) in tutti i campi superiori a 15 kV/m.
Secondo ACGIH, le informazioni attuali sulle risposte umane e sui possibili effetti sulla salute dei campi elettrici statici non sono sufficienti per stabilire un TLV affidabile per le esposizioni medie ponderate nel tempo. Si raccomanda che, in mancanza di informazioni specifiche da parte del produttore sull'interferenza elettromagnetica, l'esposizione dei portatori di pacemaker e altri dispositivi medici elettronici sia mantenuta pari o inferiore a 1 kV/m.
In Germania, secondo uno standard DIN, le esposizioni professionali non devono superare un'intensità di campo elettrico statico di 40 kV/m. Per brevi esposizioni (fino a due ore al giorno) è ammesso un limite superiore di 60 kV/m.
Nel 1993, il National Radiological Protection Board (NRPB 1993) ha fornito consulenza in merito a restrizioni appropriate sull'esposizione delle persone ai campi elettromagnetici e alle radiazioni. Ciò include sia i campi elettrici statici che magnetici. Nel documento NRPB sono previsti livelli di indagine allo scopo di confrontare i valori delle grandezze di campo misurate al fine di determinare se è stata raggiunta o meno la conformità alle restrizioni di base. Se il campo a cui una persona è esposta supera il livello di indagine pertinente, è necessario verificare il rispetto delle restrizioni di base. I fattori che potrebbero essere presi in considerazione in tale valutazione includono, ad esempio, l'efficienza dell'accoppiamento della persona al campo, la distribuzione spaziale del campo attraverso il volume occupato dalla persona e la durata dell'esposizione.
Secondo NRPB non è possibile raccomandare restrizioni di base per evitare gli effetti diretti dell'esposizione umana ai campi elettrici statici; vengono fornite indicazioni per evitare fastidiosi effetti di percezione diretta della carica elettrica superficiale ed effetti indiretti come la scossa elettrica. Per la maggior parte delle persone, la fastidiosa percezione della carica elettrica superficiale, che agisce direttamente sul corpo, non si verificherà durante l'esposizione a intensità di campo elettrico statico inferiori a circa 25 kV/m, cioè la stessa intensità di campo raccomandata da ACGIH. Per evitare scariche di scintille (effetti indiretti) che causano stress, NRPB raccomanda di limitare le correnti di contatto CC a meno di 2 mA. Le scosse elettriche da fonti a bassa impedenza possono essere prevenute seguendo le procedure di sicurezza elettrica stabilite relative a tali apparecchiature.
Campi magnetici statici
Esposizione naturale e professionale
Il corpo è relativamente trasparente ai campi magnetici statici; tali campi interagiranno direttamente con materiali magneticamente anisotropi (che presentano proprietà con valori diversi se misurati lungo assi in direzioni diverse) e cariche in movimento.
Il campo magnetico naturale è la somma di un campo interno dovuto alla terra che agisce come un magnete permanente e un campo esterno generato nell'ambiente da fattori quali l'attività solare o atmosferica. Il campo magnetico interno della terra ha origine dalla corrente elettrica che scorre nello strato superiore del nucleo terrestre. Esistono differenze locali significative nell'intensità di questo campo, la cui magnitudine media varia da circa 28 A/m all'equatore (corrispondente a una densità di flusso magnetico di circa 35 mT in un materiale non magnetico come l'aria) a circa 56 A /m sopra i poli geomagnetici (corrispondenti a circa 70 mT in aria).
I campi artificiali sono più forti di quelli di origine naturale di molti ordini di grandezza. Le fonti artificiali di campi magnetici statici includono tutti i dispositivi contenenti fili che trasportano corrente continua, inclusi molti apparecchi e apparecchiature nell'industria.
Nelle linee di trasmissione di potenza in corrente continua, i campi magnetici statici sono prodotti dal movimento di cariche (una corrente elettrica) in una linea a due fili. Per una linea aerea, la densità del flusso magnetico a livello del suolo è di circa 20 mT per una linea 500 kV. Per una linea di trasmissione sotterranea interrata a 1.4 me percorsa da una corrente massima di circa 1 kA, la densità di flusso magnetico massima è inferiore a 10 mT a livello del suolo.
Le principali tecnologie che comportano l'uso di grandi campi magnetici statici sono elencate nella tabella 2 insieme ai corrispondenti livelli di esposizione.
Tabella 2. Principali tecnologie che comportano l'uso di grandi campi magnetici statici e corrispondenti livelli di esposizione
Procedure |
Livelli di esposizione |
Tecnologie energetiche |
|
Reattori a fusione termonucleare |
Campi marginali fino a 50 mT in aree accessibili al personale. |
Sistemi magnetoidrodinamici |
Circa 10 mT a circa 50 m; 100 mT solo a distanze superiori a 250 m |
Sistemi di accumulo di energia con magneti superconduttori |
Campi marginali fino a 50 mT in luoghi accessibili all'operatore |
Generatori superconduttori e linee di trasmissione |
Campi marginali previsti inferiori a 100 mT |
Strutture di ricerca |
|
Camere a bolle |
Durante il cambio delle cassette di pellicola, il campo è di circa 0.4-0.5 T a livello dei piedi e di circa 50 mT a livello della testa |
Spettrometri superconduttori |
Circa 1 T in posizioni accessibili all'operatore |
Acceleratori di particelle |
Il personale è raramente esposto a causa dell'esclusione dalla zona ad alta radiazione. Le eccezioni sorgono solo durante la manutenzione |
Unità di separazione isotopica |
Brevi esposizioni a campi fino a 50 mT |
Industria |
|
Produzione di alluminio |
Livelli fino a 100 mT in posizioni accessibili all'operatore |
Processi elettrolitici |
Livelli di campo medi e massimi rispettivamente di circa 10 e 50 mT |
Produzione di magneti |
2–5 mT nelle mani del lavoratore; nell'intervallo da 300 a 500 mT a livello del torace e della testa |
Medicina |
|
Risonanza magnetica nucleare e spettroscopia |
Un magnete 1-T non schermato produce circa 0.5 mT a 10 m, e un magnete 2-T non schermato produce la stessa esposizione a circa 13 m |
Effetti biologici
Prove da esperimenti con animali da laboratorio indicano che non ci sono effetti significativi sui molti fattori di sviluppo, comportamentali e fisiologici valutati a densità di flusso magnetico statico fino a 2 T. Né gli studi sui topi hanno dimostrato alcun danno al feto dall'esposizione ai campi magnetici fino a 1 t.
Teoricamente, gli effetti magnetici potrebbero ritardare il flusso sanguigno in un forte campo magnetico e produrre un aumento della pressione sanguigna. Ci si poteva aspettare una riduzione del flusso al massimo di pochi punti percentuali a 5 T, ma nessuna è stata osservata nei soggetti umani a 1.5 T, durante l'indagine.
Alcuni studi su lavoratori addetti alla fabbricazione di magneti permanenti hanno riportato vari sintomi soggettivi e disturbi funzionali: irritabilità, affaticamento, mal di testa, perdita di appetito, bradicardia (battito cardiaco lento), tachicardia (battito cardiaco accelerato), diminuzione della pressione sanguigna, EEG alterato , prurito, bruciore e intorpidimento. Tuttavia, la mancanza di qualsiasi analisi statistica o valutazione dell'impatto dei pericoli fisici o chimici nell'ambiente di lavoro riduce significativamente la validità di questi rapporti e li rende difficili da valutare. Sebbene gli studi non siano conclusivi, suggeriscono che, se effettivamente si verificano effetti a lungo termine, sono molto sottili; non sono stati segnalati effetti lordi cumulativi.
È stato segnalato che individui esposti a una densità di flusso magnetico 4T sperimentano effetti sensoriali associati al movimento sul campo, come vertigini (vertigini), sensazione di nausea, sapore metallico e sensazioni magnetiche quando si muovono gli occhi o la testa. Tuttavia, due indagini epidemiologiche sui dati sanitari generali nei lavoratori cronicamente esposti a campi magnetici statici non hanno rivelato alcun effetto significativo sulla salute. I dati sulla salute di 320 lavoratori sono stati ottenuti in impianti che utilizzano grandi celle elettrolitiche per processi di separazione chimica in cui il livello medio di campo statico nell'ambiente di lavoro era di 7.6 mT e il campo massimo era di 14.6 mT. Lievi variazioni nella conta dei globuli bianchi, ma ancora entro il range normale, sono state rilevate nel gruppo esposto rispetto ai 186 controlli. Nessuno dei cambiamenti transitori osservati nella pressione sanguigna o in altre misurazioni del sangue è stato considerato indicativo di un effetto avverso significativo associato all'esposizione al campo magnetico. In un altro studio, la prevalenza della malattia è stata valutata tra 792 lavoratori esposti professionalmente a campi magnetici statici. Il gruppo di controllo era composto da 792 lavoratori non esposti abbinati per età, razza e stato socio-economico. La gamma di esposizioni al campo magnetico variava da 0.5 mT per periodi lunghi a 2 T per periodi di diverse ore. Nessun cambiamento statisticamente significativo nella prevalenza di 19 categorie di malattia è stato osservato nel gruppo esposto rispetto ai controlli. Non è stata riscontrata alcuna differenza nella prevalenza della malattia tra un sottogruppo di 198 soggetti che avevano sperimentato esposizioni di 0.3 T o superiori per periodi di un'ora o più rispetto al resto della popolazione esposta o ai controlli abbinati.
Un rapporto sui lavoratori dell'industria dell'alluminio ha indicato un elevato tasso di mortalità per leucemia. Sebbene questo studio epidemiologico abbia riportato un aumento del rischio di cancro per le persone direttamente coinvolte nella produzione di alluminio dove i lavoratori sono esposti a grandi campi magnetici statici, al momento non ci sono prove chiare che indichino esattamente quali fattori cancerogeni all'interno dell'ambiente di lavoro siano responsabili. Il processo utilizzato per la riduzione dell'alluminio crea catrame di carbone, sostanze volatili di pece, fumi di fluoruro, ossidi di zolfo e anidride carbonica, e alcuni di questi potrebbero essere candidati più probabili per effetti cancerogeni rispetto all'esposizione al campo magnetico.
In uno studio sui lavoratori francesi dell'alluminio, la mortalità per cancro e la mortalità per tutte le cause non sono risultate significativamente diverse da quelle osservate per la popolazione maschile generale della Francia (Mur et al. 1987).
Un'altra scoperta negativa che collega le esposizioni al campo magnetico a possibili esiti di cancro viene da uno studio di un gruppo di lavoratori in un impianto di clorosoda in cui le correnti CC da 100 kA utilizzate per la produzione elettrolitica di cloro hanno dato origine a densità di flusso magnetico statico, presso le postazioni dei lavoratori, che vanno da 4 a 29 mt. L'incidenza di cancro osservata rispetto a quella attesa tra questi lavoratori per un periodo di 25 anni non ha mostrato differenze significative.
Standard di misurazione, prevenzione ed esposizione
Negli ultimi trent'anni la misura dei campi magnetici ha subito un notevole sviluppo. Il progresso delle tecniche ha permesso di sviluppare nuovi metodi di misurazione e di migliorare quelli vecchi.
I due tipi più diffusi di sonde di campo magnetico sono una bobina schermata e una sonda Hall. La maggior parte dei misuratori di campo magnetico disponibili in commercio ne utilizza uno. Recentemente, altri dispositivi a semiconduttore, in particolare transistor bipolari e transistor FET, sono stati proposti come sensori di campo magnetico. Offrono alcuni vantaggi rispetto alle sonde Hall, come una maggiore sensibilità, una maggiore risoluzione spaziale e una risposta in frequenza più ampia.
Il principio della tecnica di misurazione della risonanza magnetica nucleare (NMR) consiste nel determinare la frequenza di risonanza del campione di prova nel campo magnetico da misurare. È una misurazione assoluta che può essere effettuata con grande precisione. Il campo di misura di questo metodo va da circa 10 mT a 10 T, senza limiti definiti. Nelle misurazioni sul campo utilizzando il metodo della risonanza magnetica protonica, una precisione di 10-4 si ottiene facilmente con apparecchi semplici e una precisione di 10-6 può essere raggiunto con ampie precauzioni e attrezzature raffinate. Il difetto intrinseco del metodo NMR è la sua limitazione a un campo con un basso gradiente e la mancanza di informazioni sulla direzione del campo.
Recentemente sono stati sviluppati anche diversi dosimetri personali adatti al monitoraggio delle esposizioni a campi magnetici statici.
Le misure di protezione per l'uso industriale e scientifico dei campi magnetici possono essere classificate come misure di progettazione ingegneristica, uso della distanza di separazione e controlli amministrativi. Un'altra categoria generale di misure di controllo dei rischi, che comprende i dispositivi di protezione individuale (ad es. indumenti speciali e mascherine), non esiste per i campi magnetici. Tuttavia, le misure di protezione contro potenziali pericoli derivanti da interferenze magnetiche con apparecchiature elettroniche mediche o di emergenza e per gli impianti chirurgici e dentali sono un'area di particolare interesse. Le forze meccaniche impartite agli impianti ferromagnetici (ferro) e agli oggetti sciolti nelle strutture ad alto campo richiedono che vengano prese precauzioni per proteggersi dai rischi per la salute e la sicurezza.
Le tecniche per ridurre al minimo l'esposizione indebita a campi magnetici ad alta intensità attorno a grandi strutture industriali e di ricerca generalmente rientrano in quattro tipi:
L'uso di segnali di avvertimento e aree ad accesso speciale per limitare l'esposizione del personale vicino a grandi strutture magnetiche è stato di grande utilità per il controllo dell'esposizione. Controlli amministrativi come questi sono generalmente preferibili alla schermatura magnetica, che può essere estremamente costosa. Gli oggetti ferromagnetici e paramagnetici (qualsiasi sostanza magnetizzante) sciolti possono essere convertiti in missili pericolosi se sottoposti a intensi gradienti di campo magnetico. È possibile evitare questo pericolo solo rimuovendo oggetti metallici sciolti dall'area e dal personale. Oggetti come forbici, lime per unghie, cacciaviti e bisturi dovrebbero essere vietati nelle immediate vicinanze.
Le prime linee guida sul campo magnetico statico furono sviluppate come raccomandazione non ufficiale nell'ex Unione Sovietica. Le indagini cliniche hanno costituito la base per questo standard, che ha suggerito che l'intensità del campo magnetico statico sul posto di lavoro non dovrebbe superare 8 kA/m (10 mT).
La Conferenza americana degli igienisti industriali governativi ha emesso TLV di densità di flusso magnetico statico a cui la maggior parte dei lavoratori potrebbe essere esposta ripetutamente, giorno dopo giorno, senza effetti negativi sulla salute. Per quanto riguarda i campi elettrici, questi valori dovrebbero essere usati come linee guida nel controllo dell'esposizione a campi magnetici statici, ma non dovrebbero essere considerati come una linea netta tra livelli sicuri e pericolosi. Secondo ACGIH, le esposizioni professionali di routine non dovrebbero superare i 60 mT in media su tutto il corpo o i 600 mT alle estremità su base giornaliera ponderata nel tempo. Si raccomanda una densità di flusso di 2 T come valore massimale. Possono esistere rischi per la sicurezza a causa delle forze meccaniche esercitate dal campo magnetico su strumenti ferromagnetici e impianti medici.
Nel 1994, la Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ICNIRP 1994) ha finalizzato e pubblicato le linee guida sui limiti di esposizione ai campi magnetici statici. In queste linee guida viene fatta una distinzione tra limiti di esposizione per i lavoratori e per il pubblico in generale. I limiti raccomandati dall'ICNIRP per le esposizioni occupazionali e del pubblico in generale ai campi magnetici statici sono riassunti nella tabella 3. Quando le densità del flusso magnetico superano i 3 mT, devono essere prese precauzioni per prevenire i pericoli derivanti dalla proiezione di oggetti metallici. Orologi analogici, carte di credito, nastri magnetici e dischi di computer possono essere influenzati negativamente dall'esposizione a 1 mT, ma questo non è considerato un problema per la sicurezza delle persone.
Tabella 3. Limiti di esposizione ai campi magnetici statici raccomandati dalla Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ICNIRP)
Caratteristiche dell'esposizione |
Densità del flusso magnetico |
Professionale |
|
Intera giornata lavorativa (media ponderata nel tempo) |
200 mT |
Valore massimo |
2 T |
Limbs |
5 T |
Pubblico generale |
|
Esposizione continua |
40 mT |
L'accesso occasionale del pubblico a strutture speciali in cui le densità di flusso magnetico superano i 40 mT può essere consentito in condizioni opportunamente controllate, a condizione che non venga superato il limite di esposizione professionale appropriato.
I limiti di esposizione dell'ICNIRP sono stati fissati per un campo omogeneo. Per campi disomogenei (variazioni all'interno del campo), la densità media del flusso magnetico deve essere misurata su un'area di 100 cm2.
Secondo un recente documento dell'NRPB, la restrizione dell'esposizione acuta a meno di 2 T eviterà risposte acute come vertigini o nausea ed effetti avversi sulla salute derivanti da aritmia cardiaca (battito cardiaco irregolare) o compromissione della funzione mentale. Nonostante la relativa mancanza di prove dagli studi sulle popolazioni esposte riguardo ai possibili effetti a lungo termine dei campi elevati, il Comitato ritiene consigliabile limitare l'esposizione a lungo termine ponderata nel tempo nell'arco di 24 ore a meno di 200 mT (un decimo di quello destinato a prevenire le risposte acute). Questi livelli sono abbastanza simili a quelli raccomandati dall'ICNIRP; I TLV ACGIH sono leggermente inferiori.
Le persone con pacemaker cardiaci e altri dispositivi impiantati ad attivazione elettrica, o con impianti ferromagnetici, potrebbero non essere adeguatamente protette dai limiti qui indicati. È improbabile che la maggior parte dei pacemaker cardiaci venga influenzata dall'esposizione a campi inferiori a 0.5 mT. Le persone con alcuni impianti ferromagnetici o dispositivi attivati elettricamente (diversi dai pacemaker cardiaci) possono essere influenzate da campi superiori a pochi mT.
Esistono altre serie di linee guida che raccomandano i limiti di esposizione professionale: tre di queste sono applicate nei laboratori di fisica delle alte energie (Stanford Linear Accelerator Center e Lawrence Livermore National Laboratory in California, laboratorio dell'acceleratore del CERN a Ginevra) e una linea guida provvisoria presso il Dipartimento degli Stati Uniti dell'energia (DOE).
In Germania, secondo uno standard DIN, le esposizioni professionali non dovrebbero superare un'intensità di campo magnetico statico di 60 kA/m (circa 75 mT). Quando sono esposte solo le estremità, tale limite è fissato a 600 kA/m; limiti di intensità di campo fino a 150 kA/m sono consentiti per brevi esposizioni di tutto il corpo (fino a 5 min all'ora).
La vibrazione è un movimento oscillatorio. Questo capitolo riassume le risposte umane alle vibrazioni del corpo intero, alle vibrazioni trasmesse dalle mani e alle cause della cinetosi.
Vibrazioni su tutto il corpo si verifica quando il corpo è appoggiato su una superficie che vibra (p. es., quando si è seduti su un sedile che vibra, in piedi su un pavimento vibrante o sdraiati su una superficie vibrante). Le vibrazioni trasmesse al corpo intero si verificano in tutte le forme di trasporto e quando si lavora vicino ad alcuni macchinari industriali.
Vibrazione trasmessa a mano è la vibrazione che entra nel corpo attraverso le mani. È causato da vari processi nell'industria, nell'agricoltura, nell'estrazione mineraria e nell'edilizia in cui strumenti o pezzi vibranti vengono afferrati o spinti dalle mani o dalle dita. L'esposizione alle vibrazioni trasmesse dalla mano può portare allo sviluppo di diversi disturbi.
Chinetosi può essere causato dall'oscillazione a bassa frequenza del corpo, da alcuni tipi di rotazione del corpo e dal movimento dei display rispetto al corpo.
Grandezza
Gli spostamenti oscillatori di un oggetto implicano alternativamente una velocità in una direzione e poi una velocità nella direzione opposta. Questo cambiamento di velocità significa che l'oggetto accelera costantemente, prima in una direzione e poi nella direzione opposta. L'entità di una vibrazione può essere quantificata dal suo spostamento, dalla sua velocità o dalla sua accelerazione. Per comodità pratica, l'accelerazione viene solitamente misurata con accelerometri. Le unità di accelerazione sono metri al secondo al secondo (m/s2). L'accelerazione dovuta alla gravità terrestre è di circa 9.81 m/s2.
L'ampiezza di un'oscillazione può essere espressa come la distanza tra le estremità raggiunte dal movimento (il valore da picco a picco) o la distanza da un punto centrale alla massima deviazione (il valore di picco). Spesso, l'entità della vibrazione è espressa in termini di una misura media dell'accelerazione del moto oscillatorio, di solito il valore quadratico medio (m/s2 rms). Per un movimento a singola frequenza (sinusoidale), il valore rms è il valore di picco diviso per √2.
Per un moto sinusoidale l'accelerazione, a (in m/sec2), può essere calcolato dalla frequenza, f (in cicli al secondo), e lo spostamento, d (in metri):
un=(2πf)2d
Questa espressione può essere utilizzata per convertire le misurazioni dell'accelerazione in spostamenti, ma è accurata solo quando il movimento si verifica a una singola frequenza.
A volte vengono utilizzate scale logaritmiche per quantificare le grandezze delle vibrazioni in decibel. Quando si utilizza il livello di riferimento nella norma internazionale 1683, il livello di accelerazione, La, è espresso da La = 20 registri10(a/a0), dove a è l'accelerazione misurata (in m/s2 rms) e a0 è il livello di riferimento di 10-6 Signorina2. In alcuni paesi vengono utilizzati altri livelli di riferimento.
Frequenza
La frequenza della vibrazione, espressa in cicli al secondo (hertz, Hz), influisce sulla misura in cui la vibrazione viene trasmessa al corpo (ad esempio, alla superficie di un sedile o al manico di uno strumento vibrante), la misura in cui che viene trasmesso attraverso il corpo (ad esempio, dal sedile alla testa), e l'effetto delle vibrazioni nel corpo. La relazione tra spostamento e accelerazione di un moto dipende anche dalla frequenza di oscillazione: uno spostamento di un millimetro corrisponde ad un'accelerazione molto bassa alle basse frequenze ma molto elevata alle alte frequenze; lo spostamento della vibrazione visibile all'occhio umano non fornisce una buona indicazione dell'accelerazione della vibrazione.
Gli effetti della vibrazione del corpo intero sono generalmente maggiori all'estremità inferiore dell'intervallo, da 0.5 a 100 Hz. Per le vibrazioni trasmesse manualmente, frequenze fino a 1,000 Hz o più possono avere effetti dannosi. Le frequenze inferiori a circa 0.5 Hz possono causare chinetosi.
Il contenuto in frequenza della vibrazione può essere mostrato in spettri. Per molti tipi di vibrazioni trasmesse dal corpo intero e dalle mani gli spettri sono complessi, con alcuni movimenti che si verificano a tutte le frequenze. Tuttavia, ci sono spesso dei picchi, che mostrano le frequenze alle quali si verifica la maggior parte delle vibrazioni.
Poiché le risposte umane alla vibrazione variano a seconda della frequenza di vibrazione, è necessario pesare la vibrazione misurata in base alla quantità di vibrazione che si verifica a ciascuna frequenza. Le ponderazioni di frequenza riflettono la misura in cui la vibrazione provoca l'effetto indesiderato a ciascuna frequenza. Le ponderazioni sono necessarie per ciascun asse di vibrazione. Sono necessarie diverse ponderazioni di frequenza per le vibrazioni del corpo intero, le vibrazioni trasmesse dalle mani e la cinetosi.
Tipo di viaggio
La vibrazione può avvenire in tre direzioni di traslazione e tre direzioni di rotazione. Per le persone sedute, gli assi di traslazione sono designati x-asse (avanti e indietro), y-asse (laterale) e
z-asse (verticale). Rotazioni sul x-, y- E z-gli assi sono designati rx (rotolare), ry (altezza) e rz (imbardata), rispettivamente. La vibrazione viene solitamente misurata alle interfacce tra il corpo e la vibrazione. I principali sistemi di coordinate per la misurazione delle vibrazioni rispetto alle vibrazioni trasmesse al corpo intero e alle mani sono illustrati nei prossimi due articoli del capitolo.
Durata
Le risposte umane alle vibrazioni dipendono dalla durata totale dell'esposizione alle vibrazioni. Se le caratteristiche della vibrazione non cambiano nel tempo, la vibrazione quadratica media fornisce una misura conveniente dell'ampiezza media della vibrazione. Un cronometro può quindi essere sufficiente per valutare la durata dell'esposizione. La gravità della magnitudo media e della durata complessiva può essere valutata facendo riferimento alle norme degli articoli seguenti.
Se le caratteristiche di vibrazione variano, la vibrazione media misurata dipenderà dal periodo durante il quale viene misurata. Inoltre, si ritiene che l'accelerazione quadratica media sottostimi la gravità dei movimenti che contengono shock o che sono altrimenti altamente intermittenti.
Molte esposizioni professionali sono intermittenti, variano di entità da momento a momento o contengono shock occasionali. La severità di tali movimenti complessi può essere accumulata in un modo che dia un peso appropriato, per esempio, a brevi periodi di vibrazioni di elevata intensità e lunghi periodi di vibrazioni di bassa intensità. Vengono utilizzati diversi metodi di calcolo delle dosi (vedere "Vibrazione del corpo intero"; "Vibrazione trasmessa dalla mano"; e "Chinetosi" in questo capitolo).
Esposizione occupazionale
Le esposizioni occupazionali alle vibrazioni del corpo intero si verificano principalmente nei trasporti ma anche in associazione con alcuni processi industriali. Il trasporto terrestre, marittimo e aereo può produrre vibrazioni che possono causare disagio, interferire con le attività o causare lesioni. La tabella 1 elenca alcuni ambienti che possono essere maggiormente associati a un rischio per la salute.
Tabella 1. Attività per le quali può essere opportuno segnalare gli effetti negativi delle vibrazioni trasmesse al corpo intero
Guida del trattore
Veicoli corazzati da combattimento (es. carri armati) e veicoli simili
Altri veicoli fuoristrada:
Macchine movimento terra: caricatori, escavatori, bulldozer, livellatrici,
Guida di alcuni camion (articolati e non articolati)
Alcuni autobus e tram guidano
Alcuni elicotteri e velivoli ad ala fissa in volo
Alcuni operai con macchinari per la produzione di calcestruzzo
Alcuni macchinisti ferroviari
Qualche uso di imbarcazioni marittime ad alta velocità
Qualche giro in moto
Qualche auto e furgone alla guida
Alcune attività sportive
Qualche altra attrezzatura industriale
Fonte: adattato da Griffin 1990.
L'esposizione più comune a forti vibrazioni e urti può verificarsi su veicoli fuoristrada, inclusi macchinari per movimento terra, camion industriali e trattori agricoli.
Biodinamica
Come tutte le strutture meccaniche, il corpo umano ha frequenze di risonanza in cui il corpo mostra la massima risposta meccanica. Le risposte umane alle vibrazioni non possono essere spiegate esclusivamente in termini di una singola frequenza di risonanza. Ci sono molte risonanze nel corpo e le frequenze di risonanza variano tra le persone e con la postura. Due risposte meccaniche del corpo vengono spesso utilizzate per descrivere il modo in cui la vibrazione fa muovere il corpo: trasmissibilità ed impedenza.
La trasmissibilità mostra la frazione della vibrazione che viene trasmessa, per esempio, dal sedile alla testa. La trasmissibilità del corpo dipende fortemente dalla frequenza di vibrazione, dall'asse di vibrazione e dalla postura del corpo. La vibrazione verticale su un sedile provoca vibrazioni su più assi alla testa; per il movimento verticale della testa, la trasmissibilità tende ad essere massima nell'intervallo approssimativo da 3 a 10 Hz.
L'impedenza meccanica del corpo mostra la forza necessaria per far muovere il corpo ad ogni frequenza. Sebbene l'impedenza dipenda dalla massa corporea, l'impedenza verticale del corpo umano di solito mostra una risonanza a circa 5 Hz. L'impedenza meccanica del corpo, compresa questa risonanza, ha un grande effetto sul modo in cui la vibrazione viene trasmessa attraverso i sedili.
Effetti acuti
Disagio
Il disagio causato dall'accelerazione della vibrazione dipende dalla frequenza della vibrazione, dalla direzione della vibrazione, dal punto di contatto con il corpo e dalla durata dell'esposizione alla vibrazione. Per la vibrazione verticale di persone sedute, il disagio vibratorio causato da qualsiasi frequenza aumenta in proporzione all'ampiezza della vibrazione: un dimezzamento della vibrazione tenderà a dimezzare il disagio vibratorio.
Il disagio prodotto dalla vibrazione può essere previsto mediante l'uso di opportune ponderazioni di frequenza (vedi sotto) e descritto da una scala semantica del disagio. Non ci sono limiti utili per il disagio da vibrazione: il disagio accettabile varia da un ambiente all'altro.
Le grandezze accettabili di vibrazione negli edifici sono vicine alle soglie di percezione delle vibrazioni. Si presume che gli effetti sulle persone delle vibrazioni negli edifici dipendano dall'uso dell'edificio oltre che dalla frequenza, dalla direzione e dalla durata delle vibrazioni. La guida sulla valutazione delle vibrazioni degli edifici è fornita in vari standard come il British Standard 6472 (1992) che definisce una procedura per la valutazione sia delle vibrazioni che degli urti negli edifici.
Interferenza di attività
Le vibrazioni possono compromettere l'acquisizione di informazioni (p. es., con gli occhi), l'output di informazioni (p. es., con i movimenti delle mani o dei piedi) oi complessi processi centrali che mettono in relazione l'input con l'output (p. es., l'apprendimento, la memoria, il processo decisionale). I maggiori effetti della vibrazione del corpo intero sono sui processi di input (principalmente visione) e sui processi di output (principalmente controllo manuale continuo).
Gli effetti delle vibrazioni sulla vista e sul controllo manuale sono principalmente causati dal movimento della parte interessata del corpo (cioè occhio o mano). Gli effetti possono essere diminuiti riducendo la trasmissione delle vibrazioni all'occhio o alla mano, o rendendo il compito meno suscettibile ai disturbi (ad esempio, aumentando le dimensioni di un display o riducendo la sensibilità di un controllo). Spesso, gli effetti delle vibrazioni sulla visione e sul controllo manuale possono essere notevolmente ridotti riprogettando l'attività.
Compiti cognitivi semplici (p. es., semplici tempi di reazione) sembrano non essere influenzati dalle vibrazioni, se non dai cambiamenti nell'eccitazione o nella motivazione o dagli effetti diretti sui processi di input e output. Questo può essere vero anche per alcuni compiti cognitivi complessi. Tuttavia, la scarsità e la diversità degli studi sperimentali non esclude la possibilità di reali e significativi effetti cognitivi della vibrazione. Le vibrazioni possono influenzare la fatica, ma ci sono poche prove scientifiche rilevanti, e nessuna che supporti la forma complessa del "limite di competenza ridotta da fatica" offerto nello standard internazionale 2631 (ISO 1974, 1985).
Cambiamenti nelle funzioni fisiologiche
I cambiamenti nelle funzioni fisiologiche si verificano quando i soggetti sono esposti a un nuovo ambiente di vibrazione del corpo intero in condizioni di laboratorio. I cambiamenti tipici di una "risposta di sorpresa" (p. es., aumento della frequenza cardiaca) si normalizzano rapidamente con l'esposizione continua, mentre altre reazioni procedono o si sviluppano gradualmente. Quest'ultimo può dipendere da tutte le caratteristiche della vibrazione compreso l'asse, l'entità dell'accelerazione e il tipo di vibrazione (sinusoidale o casuale), nonché da ulteriori variabili come il ritmo circadiano e le caratteristiche dei soggetti (vedi Hasan 1970; Seidel 1975; Dupuis e Zerlett 1986). I cambiamenti delle funzioni fisiologiche in condizioni di campo spesso non possono essere correlati direttamente alla vibrazione, poiché la vibrazione spesso agisce insieme ad altri fattori significativi, come un'elevata tensione mentale, rumore e sostanze tossiche. I cambiamenti fisiologici sono spesso meno sensibili delle reazioni psicologiche (p. es., disagio). Se tutti i dati disponibili sui cambiamenti fisiologici persistenti sono riassunti rispetto alla loro prima comparsa significativa a seconda dell'entità e della frequenza della vibrazione del corpo intero, esiste un limite con un limite inferiore di circa 0.7 m/s2 rms tra 1 e 10 Hz, e in aumento fino a 30 m/s2 efficace a 100 Hz. Sono stati eseguiti molti studi sugli animali, ma la loro rilevanza per l'uomo è dubbia.
Cambiamenti neuromuscolari
Durante il movimento naturale attivo, i meccanismi di controllo motorio agiscono come un controllo feed-forward che viene costantemente regolato da ulteriori feedback provenienti da sensori di muscoli, tendini e articolazioni. La vibrazione di tutto il corpo provoca un movimento artificiale passivo del corpo umano, una condizione che è fondamentalmente diversa dalla vibrazione autoindotta causata dalla locomozione. Il controllo feed-forward mancante durante la vibrazione del corpo intero è il cambiamento più evidente della normale funzione fisiologica del sistema neuromuscolare. La gamma di frequenze più ampia associata alla vibrazione del corpo intero (tra 0.5 e 100 Hz) rispetto a quella del movimento naturale (tra 2 e 8 Hz per i movimenti volontari e inferiore a 4 Hz per la locomozione) è un'ulteriore differenza che aiuta a spiegare le reazioni di i meccanismi di controllo neuromuscolare a frequenze molto basse e alte.
La vibrazione di tutto il corpo e l'accelerazione transitoria causano un'attività alternata correlata all'accelerazione nell'elettromiogramma (EMG) dei muscoli superficiali della schiena delle persone sedute che richiede il mantenimento di una contrazione tonica. Questa attività dovrebbe essere di natura riflessa. Di solito scompare completamente se i soggetti vibrati si siedono rilassati in posizione piegata. La tempistica dell'attività muscolare dipende dalla frequenza e dall'entità dell'accelerazione. I dati elettromiografici suggeriscono che un aumento del carico spinale può verificarsi a causa della ridotta stabilizzazione muscolare della colonna vertebrale a frequenze da 6.5 a 8 Hz e durante la fase iniziale di un improvviso spostamento verso l'alto. Nonostante la debole attività EMG causata dalle vibrazioni di tutto il corpo, l'affaticamento dei muscoli della schiena durante l'esposizione alle vibrazioni può superare quello osservato nelle normali posizioni sedute senza vibrazioni di tutto il corpo.
I riflessi tendinei possono diminuire o scomparire temporaneamente durante l'esposizione a vibrazioni sinusoidali di tutto il corpo a frequenze superiori a 10 Hz. Cambiamenti minori del controllo posturale dopo l'esposizione alla vibrazione di tutto il corpo sono piuttosto variabili e i loro meccanismi e il loro significato pratico non sono certi.
Alterazioni cardiovascolari, respiratorie, endocrine e metaboliche
I cambiamenti osservati che persistono durante l'esposizione alle vibrazioni sono stati confrontati con quelli durante il lavoro fisico moderato (cioè, aumenti della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e del consumo di ossigeno) anche a un'intensità di vibrazione prossima al limite della tolleranza volontaria. L'aumento della ventilazione è in parte causato dalle oscillazioni dell'aria nel sistema respiratorio. I cambiamenti respiratori e metabolici possono non corrispondere, probabilmente suggerendo un disturbo dei meccanismi di controllo della respirazione. Sono stati riportati risultati vari e parzialmente contraddittori per i cambiamenti degli ormoni adrenocorticotropi (ACTH) e delle catecolamine.
Cambiamenti sensoriali e nervosi centrali
I cambiamenti della funzione vestibolare dovuti alle vibrazioni di tutto il corpo sono stati rivendicati sulla base di una regolazione alterata della postura, sebbene la postura sia controllata da un sistema molto complesso in cui una funzione vestibolare disturbata può essere ampiamente compensata da altri meccanismi. I cambiamenti della funzione vestibolare sembrano acquistare significato per esposizioni con frequenze molto basse o vicine alla risonanza di tutto il corpo. Si suppone che una discrepanza sensoriale tra le informazioni vestibolari, visive e propriocettive (stimoli ricevuti all'interno dei tessuti) sia un meccanismo importante alla base delle risposte fisiologiche ad alcuni ambienti di movimento artificiale.
Esperimenti con esposizioni combinate a breve termine e prolungate al rumore e alle vibrazioni di tutto il corpo sembrano suggerire che la vibrazione abbia un effetto sinergico minore sull'udito. Come tendenza, elevate intensità di vibrazione del corpo intero a 4 o 5 Hz sono state associate a spostamenti di soglia temporanei aggiuntivi (TTS) più elevati. Non c'era alcuna relazione evidente tra il TTS aggiuntivo e il tempo di esposizione. Il TTS aggiuntivo sembrava aumentare con dosi più elevate di vibrazioni a tutto il corpo.
Le vibrazioni impulsive verticali e orizzontali evocano potenziali cerebrali. I cambiamenti della funzione del sistema nervoso centrale umano sono stati rilevati anche utilizzando potenziali cerebrali evocati uditivi (Seidel et al. 1992). Gli effetti erano influenzati da altri fattori ambientali (es. rumore), dalla difficoltà del compito e dallo stato interno del soggetto (es. eccitazione, grado di attenzione verso lo stimolo).
Effetti a lungo termine
Rischio per la salute della colonna vertebrale
Studi epidemiologici hanno frequentemente indicato un elevato rischio per la salute della colonna vertebrale in lavoratori esposti per molti anni a intense vibrazioni del corpo intero (es. lavori su trattori o macchine movimento terra). Rassegne critiche della letteratura sono state preparate da Seidel e Heide (1986), Dupuis e Zerlett (1986) e Bongers e Boshuizen (1990). Queste revisioni hanno concluso che intense vibrazioni a tutto il corpo a lungo termine possono influire negativamente sulla colonna vertebrale e possono aumentare il rischio di dolore lombare. Quest'ultimo può essere una conseguenza secondaria di un cambiamento degenerativo primario delle vertebre e dei dischi. La parte lombare della colonna vertebrale è risultata essere la regione più frequentemente colpita, seguita dalla regione toracica. Un alto tasso di menomazioni della parte cervicale, riportato da diversi autori, sembra essere causato da una postura sfavorevole fissa piuttosto che da vibrazioni, sebbene non ci siano prove conclusive per questa ipotesi. Solo pochi studi hanno preso in considerazione la funzione dei muscoli della schiena e riscontrato un'insufficienza muscolare. Alcuni rapporti hanno indicato un rischio significativamente più elevato di lussazione dei dischi lombari. In diversi studi trasversali, Bongers e Boshuizen (1990) hanno riscontrato più dolori lombari nei conducenti e nei piloti di elicotteri che in lavoratori di riferimento comparabili. Hanno concluso che la guida professionale di veicoli e il volo in elicottero sono importanti fattori di rischio per il mal di schiena e il disturbo alla schiena. Tra gli operatori di gru e i conducenti di trattori è stato osservato un aumento delle pensioni di invalidità e delle assenze per malattia a lungo termine a causa di disturbi del disco intervertebrale.
A causa di dati incompleti o mancanti sulle condizioni di esposizione negli studi epidemiologici, non sono state ottenute esatte relazioni esposizione-effetto. I dati esistenti non consentono di comprovare un livello privo di effetti avversi (vale a dire, limite di sicurezza) in modo da prevenire in modo affidabile le malattie della colonna vertebrale. Molti anni di esposizione al di sotto o vicino al limite di esposizione dell'attuale standard internazionale 2631 (ISO 1985) non sono privi di rischi. Alcuni risultati hanno indicato un aumento del rischio per la salute con una maggiore durata dell'esposizione, sebbene i processi di selezione abbiano reso difficile rilevare una relazione nella maggior parte degli studi. Pertanto, attualmente non è possibile stabilire una relazione dose-effetto mediante indagini epidemiologiche. Considerazioni teoriche suggeriscono marcati effetti dannosi di carichi di picco elevati che agiscono sulla colonna vertebrale durante esposizioni con transitori elevati. L'uso di un metodo di "energia equivalente" per calcolare una dose di vibrazione (come nella norma internazionale 2631 (ISO 1985)) è quindi discutibile per le esposizioni a vibrazioni del corpo intero contenenti elevate accelerazioni di picco. Diversi effetti a lungo termine delle vibrazioni del corpo intero a seconda della frequenza di vibrazione non sono stati ricavati da studi epidemiologici. La vibrazione del corpo intero da 40 a 50 Hz applicata ai lavoratori in piedi attraverso i piedi è stata seguita da alterazioni degenerative delle ossa dei piedi.
In generale, le differenze tra i soggetti sono state ampiamente trascurate, sebbene i fenomeni di selezione suggeriscano che possano essere di grande importanza. Non ci sono dati chiari che dimostrino se gli effetti delle vibrazioni di tutto il corpo sulla colonna vertebrale dipendano dal sesso.
L'accettazione generale dei disturbi degenerativi della colonna vertebrale come malattia professionale è dibattuta. Non sono note caratteristiche diagnostiche specifiche che consentano una diagnosi affidabile del disturbo come conseguenza dell'esposizione a vibrazioni di tutto il corpo. Un'elevata prevalenza di disturbi degenerativi della colonna vertebrale nelle popolazioni non esposte ostacola l'assunzione di un'eziologia prevalentemente occupazionale negli individui esposti a vibrazioni del corpo intero. I fattori di rischio costituzionali individuali che potrebbero modificare la deformazione indotta dalle vibrazioni non sono noti. L'uso di un'intensità minima e/o di una durata minima della vibrazione del corpo intero come prerequisito per il riconoscimento di una malattia professionale non terrebbe conto della notevole variabilità prevista nella suscettibilità individuale.
Altri rischi per la salute
Studi epidemiologici suggeriscono che la vibrazione di tutto il corpo è un fattore all'interno di un insieme causale di fattori che contribuiscono ad altri rischi per la salute. Il rumore, l'elevata tensione mentale e il lavoro a turni sono esempi di importanti fattori concomitanti noti per essere associati a disturbi della salute. I risultati delle indagini sui disordini di altri sistemi corporei sono stati spesso divergenti o hanno indicato una dipendenza paradossale della prevalenza della patologia dall'entità della vibrazione di tutto il corpo (cioè, una maggiore prevalenza di effetti avversi con un'intensità inferiore). Un caratteristico complesso di sintomi e alterazioni patologiche del sistema nervoso centrale, del sistema muscolo-scheletrico e del sistema circolatorio è stato osservato in lavoratori in piedi su macchine utilizzate per la vibrocompressione del calcestruzzo ed esposti a vibrazioni del corpo intero oltre il limite di esposizione della ISO 2631 con frequenze superiori a 40 Hz (Rumjancev 1966). Questo complesso è stato designato come "malattia da vibrazione". Sebbene rifiutato da molti specialisti, lo stesso termine è stato talvolta utilizzato per descrivere un quadro clinico vago causato dall'esposizione a lungo termine a vibrazioni di tutto il corpo a bassa frequenza che, presumibilmente, si manifestano inizialmente come disturbi vegeto-vascolari periferici e cerebrali con un carattere funzionale non specifico. Sulla base dei dati disponibili si può concludere che diversi sistemi fisiologici reagiscono indipendentemente l'uno dall'altro e che non ci sono sintomi che potrebbero servire come indicatore di patologia indotta dalla vibrazione del corpo intero.
Sistema nervoso, organo vestibolare e udito. Le intense vibrazioni di tutto il corpo a frequenze superiori a 40 Hz possono causare danni e disturbi al sistema nervoso centrale. Sono stati riportati dati contrastanti sugli effetti delle vibrazioni del corpo intero a frequenze inferiori a 20 Hz. Solo in alcuni studi è stato riscontrato un aumento di disturbi non specifici come mal di testa e aumento dell'irritabilità. I disturbi dell'elettroencefalogramma (EEG) dopo l'esposizione a lungo termine alle vibrazioni di tutto il corpo sono stati rivendicati da un autore e negati da altri. Alcuni risultati pubblicati sono coerenti con una ridotta eccitabilità vestibolare e una maggiore incidenza di altri disturbi vestibolari, comprese le vertigini. Tuttavia, rimane dubbio se esistano collegamenti causali tra la vibrazione di tutto il corpo e i cambiamenti nel sistema nervoso centrale o nel sistema vestibolare perché sono state rilevate relazioni paradossali di intensità ed effetto.
In alcuni studi, è stato osservato un ulteriore aumento degli spostamenti permanenti della soglia (PTS) dell'udito dopo un'esposizione combinata a lungo termine a vibrazioni e rumore di tutto il corpo. Schmidt (1987) ha studiato autisti e tecnici in agricoltura e ha confrontato i turni di soglia permanenti dopo 3 e 25 anni di lavoro. Ha concluso che la vibrazione del corpo intero può indurre un ulteriore spostamento significativo della soglia a 3, 4, 6 e 8 kHz, se l'accelerazione ponderata secondo lo standard internazionale 2631 (ISO 1985) supera 1.2 m/s2 rms con un'esposizione simultanea al rumore a un livello equivalente di oltre 80 decibel (dBA).
Apparato circolatorio e digerente. Sono stati rilevati quattro gruppi principali di disturbi circolatori con una maggiore incidenza tra i lavoratori esposti a vibrazioni trasmesse al corpo intero:
La morbilità di questi disturbi circolatori non era sempre correlata con l'entità o la durata dell'esposizione alle vibrazioni. Sebbene sia stata spesso osservata un'elevata prevalenza di vari disturbi dell'apparato digerente, quasi tutti gli autori concordano sul fatto che la vibrazione di tutto il corpo sia solo una delle cause e forse non la più importante.
Organi riproduttivi femminili, gravidanza e apparato urogenitale maschile. Si presume che l'aumento del rischio di aborti, disturbi mestruali e anomalie di posizione (per es., discendenza uterina) siano associati all'esposizione a lungo termine alle vibrazioni di tutto il corpo (vedi Seidel e Heide 1986). Non è possibile derivare dalla letteratura un limite di esposizione sicuro al fine di evitare un rischio più elevato per questi rischi per la salute. La suscettibilità individuale ei suoi cambiamenti temporali probabilmente co-determinano questi effetti biologici. Nella letteratura disponibile, non è stato riportato un effetto diretto dannoso della vibrazione del corpo intero sul feto umano, sebbene alcuni studi sugli animali suggeriscano che la vibrazione del corpo intero possa influenzare il feto. Il valore soglia sconosciuto per gli effetti avversi sulla gravidanza suggerisce una limitazione dell'esposizione professionale alla misura ragionevole più bassa.
Sono stati pubblicati risultati divergenti per l'insorgenza di malattie del sistema urogenitale maschile. In alcuni studi è stata osservata una maggiore incidenza di prostatite. Altri studi non hanno potuto confermare questi risultati.
Internazionali
Non è possibile offrire un limite preciso per prevenire i disturbi causati dalle vibrazioni trasmesse al corpo intero, ma gli standard definiscono metodi utili per quantificare la gravità delle vibrazioni. Lo standard internazionale 2631 (ISO 1974, 1985) ha definito i limiti di esposizione (vedi figura 1) che sono stati “fissati a circa la metà del livello considerato come soglia del dolore (o limite di tolleranza volontaria) per soggetti umani sani”. Nella figura 1 è anche mostrato un livello di azione del valore della dose di vibrazione per la vibrazione verticale derivato dal British Standard 6841 (BSI 1987b); questo standard è, in parte, simile a una bozza di revisione dello standard internazionale.
Figura 1. Dipendenze di frequenza per la risposta umana alle vibrazioni del corpo intero
Il valore della dose di vibrazione può essere considerato come l'entità di una durata di vibrazione di un secondo che sarà ugualmente grave rispetto alla vibrazione misurata. Il valore della dose di vibrazione utilizza una dipendenza temporale di quarta potenza per accumulare la gravità della vibrazione nel periodo di esposizione dallo shock più breve possibile a un'intera giornata di vibrazione (ad esempio, BSI 6841):
Valore della dose di vibrazione =
La procedura del valore della dose di vibrazione può essere utilizzata per valutare la gravità sia delle vibrazioni che degli urti ripetuti. Questa dipendenza dal tempo di quarta potenza è più semplice da usare rispetto alla dipendenza dal tempo in ISO 2631 (vedi figura 2).
Figura 2. Dipendenze temporali per la risposta umana a una vibrazione di tutto il corpo
Lo standard britannico 6841 offre le seguenti indicazioni.
Alti valori di dose di vibrazione causeranno grave disagio, dolore e lesioni. I valori di dose di vibrazione indicano anche, in via generale, la gravità delle esposizioni alle vibrazioni che le hanno provocate. Tuttavia, attualmente non vi è consenso di opinione sulla relazione precisa tra i valori della dose di vibrazione e il rischio di lesioni. È noto che le grandezze e le durate delle vibrazioni che producono valori di dose di vibrazione nella regione di 15 m/s1.75 di solito causerà un grave disagio. È ragionevole presumere che una maggiore esposizione alle vibrazioni sarà accompagnata da un aumento del rischio di lesioni (BSI 1987b).
A valori di dose di vibrazioni elevati, può essere necessario considerare preventivamente l'idoneità delle persone esposte e la progettazione di adeguate precauzioni di sicurezza. Si può anche prendere in considerazione la necessità di controlli regolari sulla salute delle persone abitualmente esposte.
Il valore della dose di vibrazione fornisce una misura con la quale è possibile confrontare esposizioni altamente variabili e complesse. Le organizzazioni possono specificare limiti o livelli di azione utilizzando il valore della dose di vibrazione. Ad esempio, in alcuni paesi, un valore di dose di vibrazione di 15 m/s1.75 è stato utilizzato come livello di azione provvisorio, ma può essere opportuno limitare le vibrazioni o le esposizioni ripetute agli urti a valori più alti o più bassi a seconda della situazione. Con la comprensione attuale, un livello di azione serve semplicemente a indicare i valori approssimativi che potrebbero essere eccessivi. La Figura 2 illustra le accelerazioni quadratiche medie corrispondenti a un valore di dose di vibrazione di 15 m/s1.75 per esposizioni comprese tra un secondo e 24 ore. Qualsiasi esposizione a vibrazioni continue, vibrazioni intermittenti o urti ripetuti può essere confrontata con il livello di azione calcolando il valore della dose di vibrazione. Non sarebbe saggio superare un livello di azione appropriato (o il limite di esposizione in ISO 2631) senza considerare i possibili effetti sulla salute di un'esposizione a vibrazioni o urti.
I Direttiva sulla sicurezza delle macchine della Comunità Economica Europea stabilisce che le macchine devono essere progettate e costruite in modo tale che i rischi derivanti dalle vibrazioni prodotte dalla macchina siano ridotti al livello più basso praticabile, tenendo conto del progresso tecnico e della disponibilità di mezzi per ridurre le vibrazioni. Il Direttiva sulla sicurezza delle macchine (Consiglio delle Comunità Europee 1989) incoraggia la riduzione delle vibrazioni mediante mezzi aggiuntivi rispetto alla riduzione alla fonte (ad esempio, una buona seduta).
Misurazione e valutazione dell'esposizione
Le vibrazioni trasmesse al corpo intero dovrebbero essere misurate alle interfacce tra il corpo e la fonte di vibrazione. Per le persone sedute ciò comporta il posizionamento di accelerometri sulla superficie del sedile sotto le tuberosità ischiatiche dei soggetti. Talvolta la vibrazione viene misurata anche allo schienale del sedile (tra lo schienale e lo schienale) e anche ai piedi e alle mani (vedi figura 3).
Figura 3. Assi per la misurazione dell'esposizione alle vibrazioni di persone sedute
I dati epidemiologici da soli non sono sufficienti per definire come valutare le vibrazioni del corpo intero in modo da prevedere i relativi rischi per la salute derivanti dai diversi tipi di esposizione alle vibrazioni. Una considerazione dei dati epidemiologici in combinazione con una comprensione delle risposte biodinamiche e delle risposte soggettive viene utilizzata per fornire una guida attuale. Attualmente si presume che il modo in cui gli effetti sulla salute dei movimenti oscillatori dipendono dalla frequenza, dalla direzione e dalla durata del movimento sia uguale o simile a quello del disagio dovuto alle vibrazioni. Tuttavia, si presume che l'esposizione totale, piuttosto che l'esposizione media, sia importante, e quindi una misura della dose è appropriata.
Oltre a valutare la vibrazione misurata secondo gli standard vigenti, è consigliabile riportare gli spettri di frequenza, le grandezze nei diversi assi e altre caratteristiche dell'esposizione, comprese le durate di esposizione giornaliera e di vita. Dovrebbe essere considerata anche la presenza di altri fattori ambientali avversi, in particolare la postura seduta.
Frodi
Ove possibile, è da preferire la riduzione delle vibrazioni alla sorgente. Ciò può comportare la riduzione delle ondulazioni del terreno o la riduzione della velocità di marcia dei veicoli. Altri metodi per ridurre la trasmissione delle vibrazioni agli operatori richiedono una comprensione delle caratteristiche dell'ambiente di vibrazione e del percorso per la trasmissione delle vibrazioni al corpo. Ad esempio, l'entità della vibrazione varia spesso a seconda della posizione: in alcune aree si verificheranno magnitudini inferiori. La tabella 2 elenca alcune misure preventive che possono essere prese in considerazione.
Tabella 2. Sintesi delle misure preventive da prendere in considerazione quando le persone sono esposte a vibrazioni trasmesse al corpo intero
Gruppo |
Action |
Management |
Richiedere consulenza tecnica |
|
Consultare un medico |
|
Avvertire le persone esposte |
|
Formare le persone esposte |
|
Rivedere i tempi di esposizione |
|
Avere una politica sulla rimozione dall'esposizione |
Costruttori di macchine |
Misurare le vibrazioni |
|
Design per ridurre al minimo le vibrazioni trasmesse al corpo intero |
|
Ottimizza il design delle sospensioni |
|
Ottimizza la dinamica dei posti a sedere |
|
Usa un design ergonomico per fornire una buona postura, ecc. |
|
Fornire indicazioni sulla manutenzione della macchina |
|
Fornire indicazioni sulla manutenzione dei sedili |
|
Fornire un avviso di vibrazione pericolosa |
Tecnico-sul posto di lavoro |
Misurare l'esposizione alle vibrazioni |
|
Fornire macchine adeguate |
|
Selezionare sedi con buona attenuazione |
|
Mantenere le macchine |
|
Informare la direzione |
Medicale |
Screening pre-assunzione |
|
Controlli medici di routine |
|
Registra tutti i segni e i sintomi riportati |
|
Avvisare i lavoratori con apparente predisposizione |
|
Consigli sulle conseguenze dell'esposizione |
|
Informare la direzione |
Persone esposte |
Usa la macchina correttamente |
|
Evitare l'esposizione non necessaria alle vibrazioni |
|
Verificare che il sedile sia regolato correttamente |
|
Adotta una buona postura seduta |
|
Controllare le condizioni della macchina |
|
Informare il supervisore dei problemi di vibrazione |
|
Consultare un medico se compaiono i sintomi |
|
Informare il datore di lavoro dei disturbi rilevanti |
Fonte: adattato da Griffin 1990.
Le sedi possono essere progettate per attenuare le vibrazioni. La maggior parte dei sedili mostra una risonanza a basse frequenze, che si traduce in una maggiore ampiezza di vibrazioni verticali che si verificano sul sedile rispetto al pavimento! Alle alte frequenze di solito c'è un'attenuazione delle vibrazioni. In uso, le frequenze di risonanza dei sedili comuni sono nella regione di 4 Hz. L'amplificazione alla risonanza è parzialmente determinata dallo smorzamento nella sede. Un aumento dello smorzamento dell'imbottitura del sedile tende a ridurre l'amplificazione alla risonanza ma ad aumentare la trasmissibilità alle alte frequenze. Ci sono grandi variazioni nella trasmissibilità tra i sedili e queste si traducono in differenze significative nella vibrazione percepita dalle persone.
Una semplice indicazione numerica dell'efficienza di isolamento di un sedile per una specifica applicazione è fornita dalla trasmissibilità dell'ampiezza effettiva del sedile (SEAT) (vedi Griffin 1990). Un valore SEAT superiore al 100% indica che, complessivamente, la vibrazione sul sedile è peggiore della vibrazione sul pavimento. Valori inferiori al 100% indicano che il sedile ha fornito un'utile attenuazione. I posti dovrebbero essere progettati per avere il valore SEAT più basso compatibile con altri vincoli.
Un meccanismo di sospensione separato è previsto sotto la seduta del sedile nei sedili a sospensione. Questi sedili, utilizzati in alcuni veicoli fuoristrada, camion e pullman, hanno basse frequenze di risonanza (circa 2 Hz) e quindi possono attenuare le vibrazioni a frequenze superiori a circa 3 Hz. La trasmissibilità di questi sedili è generalmente determinata dal produttore del sedile, ma la loro efficienza di isolamento varia a seconda delle condizioni operative.
Esposizione occupazionale
Viene chiamata vibrazione meccanica derivante da processi o strumenti alimentati e che entra nel corpo dalle dita o dal palmo delle mani vibrazione trasmessa dalla mano. Sinonimi frequenti di vibrazione trasmessa dalla mano sono vibrazione mano-braccio e vibrazione locale o segmentale. Processi e strumenti motorizzati che espongono le mani degli operatori a vibrazioni sono diffusi in diverse attività industriali. L'esposizione professionale alle vibrazioni trasmesse dalle mani deriva da strumenti elettrici portatili utilizzati nella produzione (ad es., utensili a percussione per la lavorazione dei metalli, smerigliatrici e altri utensili rotanti, avvitatori a percussione), cave, miniere e costruzioni (ad es., perforatrici da roccia, martelli, picconi, vibrocompattatori), agricoltura e silvicoltura (es. motoseghe, motoseghe, scortecciatrici) e servizi di pubblica utilità (es. demolitori stradali e per cemento, martelli perforatori, smerigliatrici manuali). L'esposizione a vibrazioni trasmesse manualmente può anche verificarsi a causa di pezzi in lavorazione vibranti tenuti nelle mani dell'operatore come nella molatura su piedistallo e da comandi vibranti manuali come nel funzionamento di tosaerba o nel controllo di compattatori stradali vibranti. È stato riferito che il numero di persone esposte a vibrazioni trasmesse manualmente durante il lavoro supera le 150,000 nei Paesi Bassi, 0.5 milioni in Gran Bretagna e 1.45 milioni negli Stati Uniti. L'eccessiva esposizione alle vibrazioni trasmesse dalle mani può causare disturbi ai vasi sanguigni, ai nervi, ai muscoli, alle ossa e alle articolazioni degli arti superiori. È stato stimato che dall'1.7 al 3.6% dei lavoratori nei paesi europei e negli Stati Uniti sia esposto a vibrazioni trasmesse manualmente potenzialmente dannose (ISSA International Section for Research 1989). Il termine sindrome da vibrazione mano-braccio (HAV) è comunemente usato per riferirsi a segni e sintomi associati all'esposizione a vibrazioni trasmesse dalla mano, che includono:
Le attività del tempo libero come il motociclismo o l'utilizzo di strumenti domestici vibranti possono occasionalmente esporre le mani a vibrazioni di elevata ampiezza, ma solo lunghe esposizioni quotidiane possono dar luogo a problemi di salute (Griffin 1990).
La relazione tra l'esposizione professionale alle vibrazioni trasmesse dalla mano e gli effetti nocivi sulla salute è tutt'altro che semplice. La tabella 1 elenca alcuni dei fattori più importanti che concorrono a causare lesioni agli arti superiori dei lavoratori esposti alle vibrazioni.
Tabella 1. Alcuni fattori potenzialmente correlati agli effetti dannosi durante l'esposizione alle vibrazioni trasmesse dalla mano
Caratteristiche di vibrazione
Strumenti o processi
Condizioni di esposizione
Condizioni ambientali
Caratteristiche individuali
Biodinamica
Si può presumere che i fattori che influenzano la trasmissione della vibrazione nel sistema dito-mano-braccio giochino un ruolo rilevante nella genesi del danno da vibrazione. La trasmissione della vibrazione dipende sia dalle caratteristiche fisiche della vibrazione (ampiezza, frequenza, direzione) sia dalla risposta dinamica della mano (Griffin 1990).
Trasmissibilità e impedenza
I risultati sperimentali indicano che il comportamento meccanico dell'arto superiore umano è complesso, poiché l'impedenza del sistema mano-braccio, cioè la sua resistenza alla vibrazione, mostra variazioni pronunciate con il cambiamento dell'ampiezza, della frequenza e della direzione della vibrazione, delle forze applicate, e l'orientamento della mano e del braccio rispetto all'asse dello stimolo. L'impedenza è influenzata anche dalla costituzione corporea e dalle differenze strutturali delle varie parti dell'arto superiore (es. l'impedenza meccanica delle dita è molto inferiore a quella del palmo della mano). In generale, livelli di vibrazione più elevati, nonché impugnature più strette, si traducono in una maggiore impedenza. Tuttavia, è stato riscontrato che il cambiamento di impedenza dipende fortemente dalla frequenza e dalla direzione dello stimolo vibratorio e da varie fonti di variabilità sia intra che inter-soggetto. In diversi studi è stata riportata una regione di risonanza per il sistema dito-mano-braccio nell'intervallo di frequenza compreso tra 80 e 300 Hz.
Le misurazioni della trasmissione delle vibrazioni attraverso il braccio umano hanno mostrato che le vibrazioni a bassa frequenza (>50 Hz) vengono trasmesse con poca attenuazione lungo la mano e l'avambraccio. L'attenuazione al gomito dipende dalla postura del braccio, in quanto la trasmissione delle vibrazioni tende a diminuire con l'aumentare dell'angolo di flessione all'articolazione del gomito. Per frequenze più alte (>50 Hz), la trasmissione della vibrazione diminuisce progressivamente con l'aumentare della frequenza, e sopra i 150-200 Hz la maggior parte dell'energia vibrazionale viene dissipata nei tessuti della mano e delle dita. Dalle misure di trasmissibilità è stato dedotto che nella regione ad alta frequenza la vibrazione può essere responsabile di danni alle strutture molli delle dita e delle mani, mentre la vibrazione a bassa frequenza di elevata ampiezza (ad esempio, da strumenti a percussione) potrebbe essere associata a lesioni al polso, al gomito e alla spalla.
Fattori che influenzano la dinamica delle dita e della mano
Si può presumere che gli effetti negativi dell'esposizione alle vibrazioni siano correlati all'energia dissipata negli arti superiori. L'assorbimento di energia dipende fortemente da fattori che influenzano l'accoppiamento del sistema dito-mano alla sorgente di vibrazione. Le variazioni della pressione di presa, della forza statica e della postura modificano la risposta dinamica del dito, della mano e del braccio e, di conseguenza, la quantità di energia trasmessa e assorbita. Ad esempio, la pressione della presa ha una notevole influenza sull'assorbimento di energia e, in generale, maggiore è la presa della mano maggiore è la forza trasmessa al sistema mano-braccio. I dati di risposta dinamica possono fornire informazioni rilevanti per valutare il potenziale di lesione delle vibrazioni dell'utensile e per assistere nello sviluppo di dispositivi antivibranti come impugnature e guanti.
Effetti acuti
Disagio soggettivo
La vibrazione è percepita da vari meccanorecettori cutanei, che si trovano nei tessuti (epi)dermici e sottocutanei della pelle liscia e nuda (glabra) delle dita e delle mani. Sono classificati in due categorie, ad adattamento lento e rapido, in base al loro adattamento e alle proprietà del campo ricettivo. I dischi di Merkel e le terminazioni di Ruffini si trovano nelle unità meccanorecettive ad adattamento lento, che rispondono alla pressione statica e ai lenti cambiamenti di pressione e sono eccitate a bassa frequenza (<16 Hz). Le unità ad adattamento rapido hanno i corpuscoli di Meissner e i corpuscoli di Pacini, che rispondono a rapidi cambiamenti di stimolo e sono responsabili della sensazione vibratoria nell'intervallo di frequenza compreso tra 8 e 400 Hz. La risposta soggettiva alla vibrazione trasmessa dalla mano è stata utilizzata in diversi studi per ottenere valori di soglia, contorni di sensazioni equivalenti e limiti spiacevoli o di tolleranza per stimoli vibratori a frequenze diverse (Griffin 1990). I risultati sperimentali indicano che la sensibilità umana alle vibrazioni diminuisce con l'aumentare della frequenza sia per i livelli di vibrazione di comfort che di fastidio. La vibrazione verticale sembra causare più disagio della vibrazione in altre direzioni. È stato inoltre riscontrato che il disagio soggettivo è una funzione della composizione spettrale della vibrazione e della forza di presa esercitata sull'impugnatura vibrante.
Interferenza di attività
L'esposizione acuta alle vibrazioni trasmesse dalla mano può causare un temporaneo aumento delle soglie vibrotattili a causa di una depressione dell'eccitabilità dei meccanocettori cutanei. L'entità dello spostamento temporaneo della soglia e il tempo di recupero sono influenzati da diverse variabili, quali le caratteristiche dello stimolo (frequenza, ampiezza, durata), la temperatura, l'età del lavoratore e la precedente esposizione alle vibrazioni. L'esposizione al freddo aggrava la depressione tattile indotta dalla vibrazione, perché la bassa temperatura ha un effetto vasocostrittore sulla circolazione digitale e riduce la temperatura cutanea delle dita. Nei lavoratori esposti alle vibrazioni che spesso operano in un ambiente freddo, ripetuti episodi di compromissione acuta della sensibilità tattile possono portare a una riduzione permanente della percezione sensoriale e alla perdita della destrezza manipolativa, che, a sua volta, può interferire con l'attività lavorativa, aumentando il rischio di lesioni acute dovute a incidenti.
Effetti non vascolari
Scheletrico
Le lesioni ossee e articolari indotte dalle vibrazioni sono una questione controversa. Diversi autori ritengono che i disturbi delle ossa e delle articolazioni nei lavoratori che utilizzano strumenti vibranti manuali siano di carattere non specifico e simili a quelli dovuti al processo di invecchiamento e al lavoro manuale pesante. D'altra parte, alcuni ricercatori hanno riferito che i caratteristici cambiamenti scheletrici nelle mani, nei polsi e nei gomiti possono derivare da un'esposizione prolungata alle vibrazioni trasmesse dalle mani. Le prime indagini radiografiche avevano rivelato un'elevata prevalenza di vacuoli e cisti ossei nelle mani e nei polsi dei lavoratori esposti alle vibrazioni, ma studi più recenti non hanno mostrato un aumento significativo rispetto ai gruppi di controllo costituiti da lavoratori manuali. L'eccessiva prevalenza dell'osteoartrosi del polso e dell'artrosi del gomito e dell'osteofitosi è stata segnalata in minatori di carbone, lavoratori edili stradali e operatori di lavorazione dei metalli esposti a urti e vibrazioni a bassa frequenza di elevata ampiezza da strumenti pneumatici a percussione. Al contrario, vi sono scarse evidenze di un'aumentata prevalenza di patologie degenerative ossee e articolari negli arti superiori dei lavoratori esposti a vibrazioni a media o alta frequenza derivanti da motoseghe o molatrici. Lo sforzo fisico pesante, la presa forzata e altri fattori biomeccanici possono spiegare la maggiore incidenza di lesioni scheletriche riscontrate nei lavoratori che utilizzano strumenti a percussione. Dolore locale, tumefazione, rigidità articolare e deformità possono essere associati a reperti radiologici di degenerazione ossea e articolare. In alcuni paesi (tra cui Francia, Germania, Italia), i disturbi ossei e articolari che si verificano nei lavoratori che utilizzano strumenti portatili a vibrazione sono considerati una malattia professionale e i lavoratori colpiti vengono risarciti.
Neurologico
I lavoratori che maneggiano strumenti vibranti possono avvertire formicolio e intorpidimento delle dita e delle mani. Se l'esposizione alle vibrazioni continua, questi sintomi tendono a peggiorare e possono interferire con la capacità lavorativa e le attività della vita. I lavoratori esposti alle vibrazioni possono mostrare un aumento delle soglie vibratorie, termiche e tattili negli esami clinici. È stato suggerito che l'esposizione continua alle vibrazioni può non solo deprimere l'eccitabilità dei recettori cutanei, ma anche indurre cambiamenti patologici nei nervi digitali come l'edema perineurale, seguito da fibrosi e perdita di fibre nervose. Le indagini epidemiologiche sui lavoratori esposti alle vibrazioni mostrano che la prevalenza dei disturbi neurologici periferici varia da pochi punti percentuali a oltre l'80% e che la perdita sensoriale colpisce gli utenti di un'ampia gamma di tipi di strumenti. Sembra che la neuropatia da vibrazione si sviluppi indipendentemente da altri disturbi indotti dalle vibrazioni. Allo Stockholm Workshop 86 (1987) è stata proposta una scala della componente neurologica della sindrome HAV, costituita da tre stadi in base ai sintomi e ai risultati dell'esame clinico e dei test oggettivi (tabella 2).
Tabella 2. Fasi neurosensoriali della scala del Workshop di Stoccolma per la sindrome da vibrazione mano-braccio
Stage |
Segni e sintomi |
0SN |
Esposto a vibrazioni ma nessun sintomo |
1SN |
Intorpidimento intermittente, con o senza formicolio |
2SN |
Intorpidimento intermittente o persistente, ridotta percezione sensoriale |
3SN |
Intorpidimento intermittente o persistente, ridotta discriminazione tattile e/o |
Fonte: Workshop di Stoccolma 86 1987.
È necessaria un'attenta diagnosi differenziale per distinguere la neuropatia da vibrazione dalle neuropatie da intrappolamento, come la sindrome del tunnel carpale (STC), un disturbo dovuto alla compressione del nervo mediano mentre passa attraverso un tunnel anatomico nel polso. La CTS sembra essere un disturbo comune in alcuni gruppi professionali che utilizzano strumenti vibranti, come i perforatori di rocce, i piastrellisti e i lavoratori forestali. Si ritiene che i fattori di stress ergonomici che agiscono sulla mano e sul polso (movimenti ripetitivi, presa forzata, posture scomode), oltre alle vibrazioni, possano causare CTS nei lavoratori che maneggiano strumenti vibranti. L'elettroneuromiografia che misura le velocità dei nervi sensoriali e motori si è dimostrata utile per differenziare la CTS da altri disturbi neurologici.
Muscolare
I lavoratori esposti alle vibrazioni possono lamentare debolezza muscolare e dolore alle mani e alle braccia. In alcuni individui l'affaticamento muscolare può causare disabilità. Una diminuzione della forza di presa della mano è stata segnalata negli studi di follow-up sui boscaioli. Lesioni meccaniche dirette o danni ai nervi periferici sono stati suggeriti come possibili fattori eziologici per i sintomi muscolari. Altri disturbi legati al lavoro sono stati segnalati nei lavoratori esposti alle vibrazioni, come tendiniti e tenosinoviti degli arti superiori e contrattura di Dupuytren, una malattia del tessuto fasciale del palmo della mano. Questi disturbi sembrano essere correlati a fattori di stress ergonomico derivanti da un lavoro manuale pesante e l'associazione con le vibrazioni trasmesse dalla mano non è conclusiva.
Disturbi vascolari
Il fenomeno di Raynaud
Giovanni Loriga, un medico italiano, riferì per la prima volta nel 1911 che i tagliapietre che utilizzavano martelli pneumatici su blocchi di marmo e pietra in alcuni cantieri di Roma soffrivano di attacchi di sbiancamento delle dita, simili alla risposta vasospastica digitale al freddo o allo stress emotivo descritta da Maurice Raynaud nel 1862. Osservazioni simili furono fatte da Alice Hamilton (1918) tra i tagliapietre negli Stati Uniti, e successivamente da molti altri ricercatori. In letteratura sono stati utilizzati vari sinonimi per descrivere i disturbi vascolari indotti dalle vibrazioni: dito morto o bianco, fenomeno di Raynaud di origine occupazionale, malattia vasospastica traumatica e, più recentemente, dito bianco indotto dalle vibrazioni (VWF). Clinicamente, il VWF è caratterizzato da episodi di dita bianche o pallide causate dalla chiusura spastica delle arterie digitali. Gli attacchi sono solitamente scatenati dal freddo e durano dai 5 ai 30 ai 40 minuti. Durante un attacco si può verificare una completa perdita della sensibilità tattile. Nella fase di recupero, comunemente accelerata dal calore o dal massaggio locale, può comparire arrossamento delle dita colpite a seguito di un aumento reattivo del flusso sanguigno nei vasi cutanei. Nei rari casi avanzati, attacchi vasospastici digitali ripetuti e gravi possono portare a cambiamenti trofici (ulcerazione o cancrena) nella pelle dei polpastrelli. Per spiegare il fenomeno di Raynaud indotto dal freddo nei lavoratori esposti alle vibrazioni, alcuni ricercatori invocano un riflesso vasocostrittore simpatico centrale esagerato causato dall'esposizione prolungata a vibrazioni dannose, mentre altri tendono a sottolineare il ruolo dei cambiamenti locali indotti dalle vibrazioni nei vasi digitali (ad es. ispessimento della parete muscolare, danno endoteliale, modificazioni funzionali dei recettori). Una scala di classificazione per la classificazione del VWF è stata proposta allo Stockholm Workshop 86 (1987), (tabella 3). È disponibile anche un sistema numerico per i sintomi del VWF sviluppato da Griffin e basato sui punteggi per lo sbiancamento delle diverse falangi (Griffin 1990). Diversi test di laboratorio vengono utilizzati per diagnosticare obiettivamente il VWF. La maggior parte di questi test si basa sulla provocazione del freddo e sulla misurazione della temperatura cutanea delle dita o del flusso sanguigno digitale e della pressione prima e dopo il raffreddamento delle dita e delle mani.
Tabella 3. La scala dello Stockholm Workshop per la messa in scena del fenomeno di Raynaud indotto dal freddo nella sindrome da vibrazione mano-braccio
Stage |
Classe |
Sintomi |
0 |
- |
Nessun attacco |
1 |
Mite |
Attacchi occasionali che colpiscono solo la punta di una o più dita |
2 |
Moderare |
Attacchi occasionali che colpiscono distale e medio (raramente anche |
3 |
Grave |
Attacchi frequenti che interessano tutte le falangi della maggior parte delle dita |
4 |
Molto severo |
Come nella fase 3, con alterazioni trofiche della pelle nella punta delle dita |
Fonte: Workshop di Stoccolma 86 1987.
Studi epidemiologici hanno evidenziato che la prevalenza del VWF è molto ampia, da meno dell'1 al 100 per cento. È stato riscontrato che il VWF è associato all'uso di strumenti a percussione per la lavorazione dei metalli, smerigliatrici e altri strumenti rotanti, martelli e trapani a percussione utilizzati negli scavi, macchinari vibranti utilizzati nella foresta e altri strumenti e processi a motore. La VWF è riconosciuta come malattia professionale in molti paesi. Dal 1975 al 80 è stata segnalata una diminuzione dell'incidenza di nuovi casi di VWF tra i lavoratori forestali sia in Europa che in Giappone dopo l'introduzione di motoseghe antivibranti e misure amministrative che riducono il tempo di utilizzo della sega. Risultati simili non sono ancora disponibili per strumenti di altro tipo.
Altri disturbi
Alcuni studi indicano che nei lavoratori affetti da VWF la perdita dell'udito è maggiore di quella prevista sulla base dell'invecchiamento e dell'esposizione al rumore derivante dall'uso di strumenti vibranti. È stato suggerito che i soggetti VWF possano avere un rischio aggiuntivo di compromissione dell'udito a causa della vasocostrizione simpatica riflessa indotta dalle vibrazioni dei vasi sanguigni che irrorano l'orecchio interno. Oltre ai disturbi periferici, sono stati segnalati da alcune scuole russe e giapponesi di medicina del lavoro altri effetti negativi sulla salute che coinvolgono il sistema endocrino e il sistema nervoso centrale dei lavoratori esposti alle vibrazioni (Griffin 1990). Il quadro clinico, chiamato "malattia da vibrazioni", comprende segni e sintomi correlati alla disfunzione dei centri autonomici del cervello (p. es., affaticamento persistente, mal di testa, irritabilità, disturbi del sonno, impotenza, anomalie elettroencefalografiche). Questi risultati devono essere interpretati con cautela ed è necessario un ulteriore lavoro di ricerca epidemiologica e clinica attentamente progettato per confermare l'ipotesi di un'associazione tra disturbi del sistema nervoso centrale ed esposizione a vibrazioni trasmesse dalla mano.
Internazionali
Diversi paesi hanno adottato standard o linee guida per l'esposizione alle vibrazioni trasmesse manualmente. La maggior parte di essi si basa sullo standard internazionale 5349 (ISO 1986). Per misurare le vibrazioni trasmesse dalla mano ISO 5349 raccomanda l'uso di una curva di ponderazione della frequenza che approssima la sensibilità dipendente dalla frequenza della mano agli stimoli di vibrazione. L'accelerazione di vibrazione ponderata in frequenza (ah, l) è ottenuto con un opportuno filtro ponderale o per sommatoria di valori di accelerazione ponderata misurati in bande di ottava o di terzo d'ottava lungo un sistema di coordinate ortogonali (xh, yh, zh), (Figura 1). Nella norma ISO 5349 l'esposizione giornaliera alle vibrazioni è espressa in termini di accelerazione ponderata in frequenza equivalente all'energia per un periodo di quattro ore ((ah, l)equivalente(4) in m/sec2 rms), secondo la seguente equazione:
(ah, l)equivalente(4)=(T/ 4)½(ah, l)eq(T)
where T è il tempo di esposizione giornaliero espresso in ore e (ah, l)eq(T) è l'accelerazione ponderata in frequenza equivalente all'energia per il tempo di esposizione giornaliero T. Lo standard fornisce una guida per calcolare (ah, l)eq(T) se una tipica giornata lavorativa è caratterizzata da più esposizioni di entità e durata diverse. L'allegato A della norma ISO 5349 (che non fa parte della norma) propone una relazione dose-effetto tra (ah, l)equivalente(4) e VWF, che può essere approssimato dall'equazione:
C=[(ah, l)equivalente(4) TF/ 95]2 x 100
where C è il percentile dei lavoratori esposti che dovrebbero mostrare VWF (compreso tra il 10 e il 50%), e TF è il tempo di esposizione prima dello sbiancamento delle dita tra i lavoratori interessati (nell'intervallo da 1 a 25 anni). La componente dominante a singolo asse della vibrazione diretta nella mano viene utilizzata per calcolare (ah, l)equivalente(4), che non dovrebbe superare i 50 m/s2. Secondo la relazione dose-effetto ISO, si può prevedere che il VWF si verifichi in circa il 10% dei lavoratori con esposizione giornaliera alle vibrazioni a 3 m/s2 per dieci anni.
Figura 1. Sistema di coordinate basicentrico per la misurazione delle vibrazioni trasmesse dalla mano
Al fine di ridurre al minimo il rischio di effetti nocivi per la salute indotti dalle vibrazioni, altri comitati o organizzazioni hanno proposto livelli di azione e valori limite di soglia (TLV) per l'esposizione alle vibrazioni. L'American Conference of Government Industrial Hygienists (ACGIH) ha pubblicato i TLV per le vibrazioni trasmesse dalla mano misurate secondo la procedura di ponderazione in frequenza ISO (American Conference of Governmental Industrial Hygienists 1992), (tabella 4). Secondo ACGIH, i TLV proposti riguardano l'esposizione alle vibrazioni a cui “quasi tutti i lavoratori possono essere esposti ripetutamente senza progredire oltre la Fase 1 dello Stockholm Workshop Classification System for VWF”. Più recentemente, i livelli di esposizione alle vibrazioni trasmesse dalla mano sono stati presentati dalla Commissione delle Comunità Europee all'interno di una proposta di Direttiva per la protezione dei lavoratori contro i rischi derivanti dagli agenti fisici (Consiglio dell'Unione Europea 1994), (tabella 5 ). Nella proposta di direttiva la quantità utilizzata per la valutazione del rischio di vibrazione è espressa in termini di accelerazione ponderata in frequenza equivalente all'energia di otto ore, A(8)=(T/ 8)½ (ah, l)eq(T), utilizzando la somma vettoriale delle accelerazioni pesate determinate in coordinate ortogonali asomma=(ax,h,l2+aa, h, w2+az, h, w2)½ sull'impugnatura dell'utensile vibrante o sul pezzo in lavorazione. I metodi di misurazione e valutazione dell'esposizione alle vibrazioni riportati nella Direttiva sono sostanzialmente derivati dal British Standard (BS) 6842 (BSI 1987a). Lo standard BS, tuttavia, non raccomanda limiti di esposizione, ma fornisce un'appendice informativa sullo stato delle conoscenze della relazione dose-effetto per le vibrazioni trasmesse dalla mano. Le grandezze di accelerazione ponderate in frequenza stimate che possono causare VWF nel 10% dei lavoratori esposti a vibrazioni secondo lo standard BS sono riportate nella tabella 6.
_______________________________________________________________________________
Tabella 4. Valori limite di soglia per le vibrazioni trasmesse dalla mano
Totale esposizione giornaliera (ore) |
Accelerazione rms ponderata in frequenza nella direzione dominante che non deve essere superata |
|
|
g* |
|
4-8 |
4 |
0.40 |
2-4 |
6 |
0.61 |
1-2 |
8 |
0.81 |
1 |
12 |
1.22 |
* 1 grammo = 9.81 .
Fonte: Secondo la Conferenza americana degli igienisti industriali governativi 1992.
_______________________________________________________________________________
Tabella 5. Proposta del Consiglio dell'Unione Europea per una Direttiva del Consiglio sugli agenti fisici: Allegato II A. Vibrazioni trasmesse dalle mani (1994)
Livelli () |
LA(8)* |
Definizioni |
Soglia |
1 |
Il valore di esposizione al di sotto del quale continuo e/o ripetitivo l'esposizione non ha effetti negativi sulla salute e sulla sicurezza dei lavoratori |
Action |
2.5 |
Il valore al di sopra del quale una o più delle misure** specificate negli allegati pertinenti |
Valore limite di esposizione |
5 |
Il valore di esposizione al di sopra del quale si trova una persona non protetta esposti a rischi inaccettabili. Il superamento di questo livello è proibito e deve essere prevenuto attraverso l'attuazione delle disposizioni della Direttiva*** |
* A(8) = accelerazione ponderata in frequenza equivalente all'energia di 8 ore.
** Informazione, formazione, misure tecniche, sorveglianza sanitaria.
*** Misure adeguate per la protezione della salute e della sicurezza.
_______________________________________________________________________________
Tabella 6. Magnitudo dell'accelerazione di vibrazione ponderata in frequenza ( rms) che può provocare lo sbiancamento delle dita nel 10% delle persone esposte*
Esposizione giornaliera (ore) |
Esposizione nel corso della vita (anni) |
|||||
|
0.5 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
0.25 |
256.0 |
128.0 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
0.5 |
179.2 |
89.6 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
1 |
128.0 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
4.0 |
2 |
89.6 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
2.8 |
4 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
4.0 |
2.0 |
8 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
2.8 |
1.4 |
* Con un'esposizione di breve durata le magnitudo sono elevate e i disturbi vascolari potrebbero non essere il primo sintomo avverso che si sviluppa.
Fonte: Secondo il British Standard 6842. 1987, BSI 1987a.
_______________________________________________________________________________
Misurazione e valutazione dell'esposizione
Le misurazioni delle vibrazioni vengono effettuate per fornire assistenza per lo sviluppo di nuovi strumenti, per controllare le vibrazioni degli strumenti al momento dell'acquisto, per verificare le condizioni di manutenzione e per valutare l'esposizione umana alle vibrazioni sul posto di lavoro. Le apparecchiature di misurazione delle vibrazioni sono generalmente costituite da un trasduttore (solitamente un accelerometro), un dispositivo di amplificazione, un filtro (filtro passa-banda e/o rete di ponderazione in frequenza) e un indicatore o registratore di ampiezza o livello. Le misurazioni delle vibrazioni devono essere effettuate sull'impugnatura dell'utensile o sul pezzo in lavorazione vicino alla superficie della/e mano/i dove la vibrazione entra nel corpo. Per ottenere risultati accurati sono necessari un'attenta selezione degli accelerometri (ad es. tipo, massa, sensibilità) e metodi appropriati per montare l'accelerometro sulla superficie vibrante. Le vibrazioni trasmesse alla mano dovrebbero essere misurate e riportate nelle direzioni appropriate di un sistema di coordinate ortogonali (figura 1). La misurazione deve essere effettuata su un intervallo di frequenza compreso tra almeno 5 e 1,500 Hz e il contenuto della frequenza di accelerazione della vibrazione in uno o più assi può essere presentato in bande di ottava con frequenze centrali da 8 a 1,000 Hz o in bande di un terzo di ottava con frequenze centrali da 6.3 a 1,250 Hz. L'accelerazione può anche essere espressa come accelerazione ponderata in frequenza utilizzando una rete di ponderazione conforme alle caratteristiche specificate in ISO 5349 o BS 6842. Le misurazioni sul posto di lavoro mostrano che diverse grandezze di vibrazione e spettri di frequenza possono verificarsi su utensili dello stesso tipo o quando lo stesso strumento viene azionato in modo diverso. La figura 2 riporta il valore medio e l'intervallo di distribuzione delle accelerazioni ponderate misurate nell'asse dominante degli utensili motorizzati utilizzati nella selvicoltura e nell'industria (ISSA International Section for Research 1989). In diversi standard l'esposizione alle vibrazioni trasmesse dalla mano viene valutata in termini di accelerazione ponderata in frequenza equivalente all'energia di quattro o otto ore calcolata mediante le equazioni di cui sopra. Il metodo per ottenere l'accelerazione equivalente all'energia presuppone che il tempo di esposizione giornaliero richiesto per produrre effetti avversi sulla salute sia inversamente proporzionale al quadrato dell'accelerazione ponderata in frequenza (ad esempio, se l'ampiezza della vibrazione è dimezzata, il tempo di esposizione può essere aumentato di un fattore di quattro). Questa dipendenza dal tempo è considerata ragionevole ai fini della standardizzazione ed è conveniente per la strumentazione, ma va notato che non è pienamente supportata da dati epidemiologici (Griffin 1990).
Figura 2. Valori medi e intervallo di distribuzione dell'accelerazione rms ponderata in frequenza nell'asse dominante misurata sull'impugnatura o sulle impugnature di alcuni utensili elettrici utilizzati nella silvicoltura e nell'industria
Frodi
La prevenzione di lesioni o disturbi causati da vibrazioni trasmesse dalla mano richiede l'implementazione di procedure amministrative, tecniche e mediche (ISO 1986; BSI 1987a). Dovrebbero essere forniti anche consigli appropriati ai produttori e agli utenti di strumenti vibranti. Le misure amministrative dovrebbero includere informazioni e formazione adeguate per istruire gli operatori di macchine vibranti ad adottare pratiche di lavoro sicure e corrette. Poiché si ritiene che l'esposizione continua alle vibrazioni aumenti il rischio di vibrazioni, gli orari di lavoro devono essere organizzati in modo da includere periodi di riposo. Le misure tecniche dovrebbero includere la scelta di strumenti con le vibrazioni più basse e con un design ergonomico appropriato. Secondo la Direttiva CE per la sicurezza delle macchine (Consiglio delle Comunità Europee 1989), il produttore deve rendere pubblico se l'accelerazione ponderata in frequenza della vibrazione trasmessa dalla mano supera 2.5 m/s2, come determinato da idonei codici di prova come indicato nella norma internazionale ISO 8662/1 e nei suoi documenti di accompagnamento per strumenti specifici (ISO 1988). Le condizioni di manutenzione dell'utensile devono essere attentamente controllate mediante misurazioni periodiche delle vibrazioni. Lo screening medico prima dell'assunzione e i successivi esami clinici a intervalli regolari dovrebbero essere eseguiti sui lavoratori esposti alle vibrazioni. Gli obiettivi della sorveglianza medica sono informare il lavoratore del potenziale rischio associato all'esposizione alle vibrazioni, valutare lo stato di salute e diagnosticare precocemente i disturbi indotti dalle vibrazioni. Al primo esame di screening va prestata particolare attenzione a qualsiasi condizione che possa essere aggravata dall'esposizione alle vibrazioni (es. tendenza costituzionale al dito bianco, alcune forme di fenomeno di Raynaud secondario, traumi pregressi agli arti superiori, disturbi neurologici). La prevenzione o la riduzione dell'esposizione alle vibrazioni per il lavoratore interessato dovrebbe essere decisa dopo aver considerato sia la gravità dei sintomi che le caratteristiche dell'intero processo lavorativo. Si raccomanda al lavoratore di indossare indumenti adeguati per mantenere caldo tutto il corpo e di evitare o ridurre al minimo il fumo di tabacco e l'uso di alcuni farmaci che possono influenzare la circolazione periferica. I guanti possono essere utili per proteggere le dita e le mani da traumi e per tenerle al caldo. I cosiddetti guanti antivibranti possono fornire un certo isolamento dei componenti ad alta frequenza delle vibrazioni derivanti da alcuni strumenti.
" DISCLAIMER: L'ILO non si assume alcuna responsabilità per i contenuti presentati su questo portale Web presentati in una lingua diversa dall'inglese, che è la lingua utilizzata per la produzione iniziale e la revisione tra pari del contenuto originale. Alcune statistiche non sono state aggiornate da allora la produzione della 4a edizione dell'Enciclopedia (1998)."