Mionzi ya infrared ni ile sehemu ya wigo wa mionzi isiyo ya ionizing iliyo kati ya microwaves na mwanga unaoonekana. Ni sehemu ya asili ya mazingira ya kibinadamu na hivyo watu wanaipata kwa kiasi kidogo katika maeneo yote ya maisha ya kila siku-kwa mfano, nyumbani au wakati wa shughuli za burudani kwenye jua. Mfiduo mkali sana, hata hivyo, unaweza kutokana na michakato fulani ya kiufundi mahali pa kazi.

Michakato mingi ya viwanda inahusisha uponyaji wa joto wa aina mbalimbali za vifaa. Vyanzo vya joto vinavyotumiwa au nyenzo yenyewe ya kupasha joto kwa kawaida itatoa viwango vya juu vya mionzi ya infrared hivi kwamba idadi kubwa ya wafanyikazi wako katika hatari ya kufichuliwa.

Dhana na Kiasi

Mionzi ya infrared (IR) ina urefu wa mawimbi kutoka 780 nm hadi 1 mm. Kufuatia uainishaji na Tume ya Kimataifa ya Mwangaza (CIE), bendi hii imegawanywa katika IRA (kutoka 780 nm hadi 1.4 μm), IRB (kutoka 1.4 μm hadi 3 μm) na IRC (kutoka 3 μm hadi 1 mm). Mgawanyiko huu takriban unafuata sifa za ufyonzwaji unaotegemea urefu wa wimbi za IR katika tishu na matokeo tofauti ya kibayolojia.

Kiasi na usambazaji wa muda na anga wa mionzi ya infrared huelezewa na kiasi na vitengo tofauti vya radiometriki. Kutokana na mali ya macho na ya kisaikolojia, hasa ya jicho, tofauti kawaida hufanywa kati ya vyanzo vidogo vya "point" na "kupanuliwa" vyanzo. Kigezo cha tofauti hii ni thamani katika miale ya pembe (α) iliyopimwa kwenye jicho ambalo limepunguzwa na chanzo. Pembe hii inaweza kuhesabiwa kama mgawo, mwelekeo wa chanzo cha mwanga D_L kugawanywa na umbali wa kutazama r. Vyanzo vilivyopanuliwa ni vile vinavyopunguza pembe ya kutazama kwenye jicho kubwa kuliko α_dk, ambayo kwa kawaida ni milliradians 11. Kwa vyanzo vyote vilivyopanuliwa kuna umbali wa kutazama ambapo α ni sawa α_dk; kwa umbali mkubwa wa kutazama, chanzo kinaweza kutibiwa kama chanzo cha uhakika. Katika ulinzi wa mionzi ya macho kiasi muhimu zaidi kuhusu vyanzo vilivyopanuliwa ni mionzi (L, imeonyeshwa katika Wm^-2sr^-1) na mng'ao uliounganishwa na wakati (L_p katika Jm^-2sr^-1), ambayo inaelezea "mwangaza" wa chanzo. Kwa tathmini ya hatari ya afya, kiasi muhimu zaidi kuhusu vyanzo vya uhakika au kufichua katika umbali kama huo kutoka kwa chanzo ambapo α< α_dk, ni mionzi (E, imeonyeshwa katika Wm^-2), ambayo ni sawa na dhana ya kiwango cha kipimo cha mfiduo, na mfiduo wa kung'aa (H, katika Jm^-2), sawa na dhana ya kipimo cha mfiduo.

Katika baadhi ya bendi za wigo, athari za kibiolojia kutokana na mfiduo hutegemea sana urefu wa mawimbi. Kwa hivyo, idadi ya ziada ya spectroradiometric lazima itumike (kwa mfano, mng'ao wa spectral, L_l, imeonyeshwa katika Wm^-2 sr^-1 nm^-1) kupima thamani halisi za utoaji wa chanzo dhidi ya wigo unaotumika unaohusiana na athari ya kibiolojia.

Vyanzo na Mfiduo wa Kikazi

Mfiduo wa matokeo ya IR kutoka vyanzo mbalimbali vya asili na bandia. Utoaji wa spectral kutoka kwa vyanzo hivi unaweza kuwa mdogo kwa urefu wa wimbi moja (laser) au inaweza kusambazwa juu ya bendi pana ya urefu wa mawimbi.

Taratibu tofauti za utengenezaji wa mionzi ya macho kwa ujumla ni:

• msisimko wa joto (mionzi ya mwili mweusi)

• kutokwa kwa gesi

• ukuzaji wa mwanga kwa utoaji wa mionzi iliyochochewa (laser), na utaratibu wa kutokwa kwa gesi ukiwa na umuhimu mdogo katika bendi ya IR.

Utoaji kutoka kwa vyanzo muhimu zaidi vinavyotumiwa katika michakato mingi ya viwandani hutokana na msisimko wa joto, na inaweza kukadiriwa kwa kutumia sheria za asili za mionzi ya mwili mweusi ikiwa joto kamili la chanzo linajulikana. Jumla ya utoaji (M, katika Wm^-2) ya radiator ya mwili mweusi (takwimu 1) inaelezewa na sheria ya Stefan-Boltzmann:

M(T) = 5.67x10^-8T⁴

na inategemea nguvu ya 4 ya joto (T, katika K) ya mwili unaoangaza. Usambazaji wa spectral wa mng'ao unaelezewa na sheria ya mionzi ya Planck:

na urefu wa wimbi la utoaji wa kiwango cha juu (λ_max) inaelezewa kulingana na sheria ya Wien na:

λ_max = (2.898 x 10^-8) / T

Kielelezo 1. Mwangaza wa Spectral λ_maxya radiator ya mwili mweusi katika halijoto kamili iliyoonyeshwa kwa nyuzi Kelvin kwenye kila mkunjo

Laser nyingi zinazotumiwa katika michakato ya viwanda na matibabu zitatoa viwango vya juu sana vya IR. Kwa ujumla, ikilinganishwa na vyanzo vingine vya mionzi, mionzi ya leza ina vipengele visivyo vya kawaida ambavyo vinaweza kuathiri hatari baada ya kukaribia aliyeambukizwa, kama vile muda mfupi wa mpigo au mwako wa juu sana. Kwa hiyo, mionzi ya laser inajadiliwa kwa undani mahali pengine katika sura hii.

Michakato mingi ya kiviwanda inahitaji matumizi ya vyanzo vinavyotoa viwango vya juu vya mionzi inayoonekana na ya infrared, na kwa hivyo idadi kubwa ya wafanyikazi kama waokaji, vipumuaji vya vioo, wafanyikazi wa tanuu, waanzilishi, wahunzi, viyeyusho na wazima moto wako katika hatari ya kufichuliwa. Mbali na taa, vyanzo kama vile moto, mienge ya gesi, mienge ya asetilini, mabwawa ya chuma kilichoyeyuka na baa za chuma za incandescent lazima zizingatiwe. Hizi hukutana katika vituo vya msingi, viwanda vya chuma na katika mimea mingine mingi nzito ya viwanda. Jedwali la 1 linatoa muhtasari wa baadhi ya mifano ya vyanzo vya IR na matumizi yake.

Jedwali 1. Vyanzo tofauti vya IR, idadi ya watu iliyofichuliwa na makadirio ya viwango vya mfiduo

Athari za kibiolojia

Mionzi ya macho kwa ujumla haipenyi kwa undani sana ndani ya tishu za kibiolojia. Kwa hiyo, malengo ya msingi ya mfiduo wa IR ni ngozi na jicho. Chini ya hali nyingi za mfiduo, utaratibu mkuu wa mwingiliano wa IR ni wa joto. Ni mipigo mifupi tu ambayo lasers inaweza kutoa, lakini ambayo haijazingatiwa hapa, inaweza pia kusababisha athari za mechanothermal. Madhara kutoka kwa ioni au kutokana na kukatika kwa vifungo vya kemikali havitarajiwi kuonekana na mionzi ya IR kwa sababu nishati ya chembe, ikiwa ni chini ya takriban 1.6 eV, iko chini sana kusababisha athari kama hizo. Kwa sababu hiyo hiyo, athari za picha huwa muhimu tu kwa urefu mfupi wa mawimbi ya kuona na katika eneo la ultraviolet. Athari tofauti za kiafya zinazotegemea urefu wa wimbi za IR hutokana hasa na sifa za macho zinazotegemea urefu wa wimbi la tishu-kwa mfano, ufyonzaji wa spectral wa vyombo vya habari vya ocular (mchoro 2).

Kielelezo 2. Unyonyaji wa Spectral wa vyombo vya habari vya ocular

Madhara kwenye jicho

Kwa ujumla, jicho limebadilishwa vizuri ili kujilinda dhidi ya mionzi ya macho kutoka kwa mazingira ya asili. Kwa kuongezea, jicho linalindwa dhidi ya jeraha kutoka kwa vyanzo vya mwanga mkali, kama vile jua au taa zenye nguvu nyingi, kwa jibu la chuki ambalo huweka kikomo cha muda wa kufichuliwa kwa sehemu ya sekunde (takriban sekunde 0.25).

IRA huathiri hasa retina, kwa sababu ya uwazi wa vyombo vya habari vya macho. Unapotazama moja kwa moja chanzo cha uhakika au boriti ya leza, sifa zinazoangazia katika eneo la IRA pia hufanya retina kuathiriwa zaidi na sehemu nyingine yoyote ya mwili. Kwa muda mfupi wa mfiduo, inapokanzwa kwa iris kutoka kwa ngozi ya IR inayoonekana au karibu inachukuliwa kuwa na jukumu katika maendeleo ya opacities katika lens.

Kwa kuongezeka kwa urefu, juu ya takriban 1 μm, kunyonya kwa vyombo vya habari vya ocular huongezeka. Kwa hiyo, kunyonya kwa mionzi ya IRA na lenzi na iris yenye rangi inachukuliwa kuwa na jukumu katika malezi ya opacities ya lenticular. Uharibifu wa lenzi unahusishwa na urefu wa mawimbi chini ya 3 μm (IRA na IRB). Kwa mionzi ya infrared ya urefu wa mawimbi zaidi ya 1.4 μm, ucheshi wa maji na lenzi hunyonya kwa nguvu sana.

Katika eneo la IRB na IRC la wigo, vyombo vya habari vya ocular huwa hafifu kama matokeo ya kunyonya kwa nguvu kwa maji yao ya kawaida. Kunyonya katika eneo hili ni hasa kwenye konea na katika ucheshi wa maji. Zaidi ya 1.9 μm, konea ni kifyonzaji pekee. Kunyonya kwa mionzi ya infrared ya urefu wa mawimbi na konea kunaweza kusababisha kuongezeka kwa joto kwenye jicho kwa sababu ya upitishaji wa joto. Kwa sababu ya kasi ya mauzo ya seli za konea za uso, uharibifu wowote uliozuiliwa kwa safu ya nje ya corneal unaweza kutarajiwa kuwa wa muda mfupi. Katika bendi ya IRC mfiduo unaweza kusababisha kuchoma kwenye konea sawa na kwenye ngozi. Kuungua kwa cornea hakuna uwezekano mkubwa wa kutokea, hata hivyo, kwa sababu ya mmenyuko wa chuki unaosababishwa na hisia za uchungu zinazosababishwa na mfiduo mkali.

Madhara kwenye ngozi

Mionzi ya infrared haitapenya ngozi kwa undani sana. Kwa hiyo, mfiduo wa ngozi kwa IR yenye nguvu sana inaweza kusababisha madhara ya ndani ya joto ya ukali tofauti, na hata kuchoma kali. Madhara kwenye ngozi hutegemea sifa za macho za ngozi, kama vile kina cha kupenya kinachotegemea urefu wa wimbi (Mchoro 3). ) Hasa kwa urefu wa mawimbi, mfiduo mwingi unaweza kusababisha ongezeko la juu la joto la ndani na kuchoma. Maadili ya kizingiti cha athari hizi hutegemea wakati, kwa sababu ya mali ya kimwili ya michakato ya usafiri wa joto kwenye ngozi. Mionzi ya 10 kWm^-2, kwa mfano, inaweza kusababisha hisia zenye uchungu ndani ya sekunde 5, ambapo mfiduo wa 2 kWm^-2 haitasababisha majibu sawa ndani ya vipindi vifupi kuliko takriban sekunde 50.

Kielelezo 3. Kina cha kupenya ndani ya ngozi kwa urefu tofauti wa wavelengths

Ikiwa mfiduo unapanuliwa kwa muda mrefu sana, hata kwa maadili chini ya kizingiti cha maumivu, mzigo wa joto kwa mwili wa mwanadamu unaweza kuwa mkubwa. Hasa ikiwa mfiduo hufunika mwili mzima kama, kwa mfano, mbele ya kuyeyuka kwa chuma. Matokeo yake yanaweza kuwa usawa wa mfumo wa udhibitishaji joto uliosawazishwa vizuri wa kisaikolojia. Kizingiti cha kuvumilia mfiduo kama huo kitategemea hali tofauti za mtu binafsi na mazingira, kama vile uwezo wa mtu binafsi wa mfumo wa udhibiti wa joto, kimetaboliki halisi ya mwili wakati wa mfiduo au joto la mazingira, unyevu na harakati za hewa (kasi ya upepo). Bila kazi yoyote ya kimwili, mfiduo wa juu wa 300 Wm^-2 inaweza kuvumiliwa kwa saa nane chini ya hali fulani za mazingira, lakini thamani hii inapungua hadi takriban 140 Wm^-2 wakati wa kazi nzito ya kimwili.

Viwango vya Mfiduo

Madhara ya kibiolojia ya mfiduo wa IR ambayo hutegemea urefu wa mawimbi na muda wa kukaribia, hayavumiliki ikiwa tu kiwango fulani cha kizingiti au maadili ya kipimo yamepitwa. Ili kulinda dhidi ya hali kama hizi za mfiduo zisizovumilika, mashirika ya kimataifa kama vile Shirika la Afya Ulimwenguni (WHO), Ofisi ya Kimataifa ya Kazi (ILO), Kamati ya Kimataifa ya Mionzi isiyo ya Ion ya Jumuiya ya Kimataifa ya Kulinda Mionzi (INIRC/IRPA), na mrithi wake, Tume ya Kimataifa ya Kinga ya Mionzi Isiyo na Ionizing (ICNIRP) na Mkutano wa Marekani wa Wataalamu wa Usafi wa Viwanda wa Kiserikali (ACGIH) wamependekeza vikomo vya mwangaza vya mionzi ya infrared kutoka vyanzo vya macho vilivyoshikamana na visivyofuatana. Mapendekezo mengi ya kitaifa na kimataifa kuhusu miongozo ya kupunguza mionzi ya jua kwa binadamu yanatokana na au hata yanafanana na viwango vya juu vilivyopendekezwa (TLVs) vilivyochapishwa na ACGIH (1993/1994). Vikomo hivi vinatambuliwa sana na hutumiwa mara kwa mara katika hali za kazi. Wao ni msingi wa ujuzi wa sasa wa kisayansi na ni nia ya kuzuia uharibifu wa joto wa retina na cornea na kuepuka madhara ya kuchelewa iwezekanavyo kwenye lenzi ya jicho.

Marekebisho ya 1994 ya vikomo vya mfiduo vya ACGIH ni kama ifuatavyo:

1. Kwa ajili ya ulinzi wa retina kutokana na kuumia kwa joto katika kesi ya kufichuliwa na mwanga unaoonekana, (kwa mfano, katika kesi ya vyanzo vya mwanga vya nguvu), mionzi ya spectral. L_λ katika W/(m² sr nm) iliyo na uzito dhidi ya kitendakazi cha hatari ya joto ya retina R_λ (tazama jedwali 2) juu ya muda wa urefu wa wimbi Δ_λ na muhtasari wa safu ya urefu wa 400 hadi 1400 nm, haipaswi kuzidi:

ambapo t ni muda wa kutazama tu kwa vipindi kutoka 10^-3 hadi sekunde 10 (yaani, kwa hali ya kutazama kwa bahati mbaya, sio utazamaji uliowekwa), na α ni hali ndogo ya angular ya chanzo katika radiani inayokokotolewa na α = upanuzi wa juu zaidi wa chanzo/umbali hadi chanzo. R_λ  (Jedwali 2).

2. Ili kulinda retina kutokana na athari za mwangaza wa taa za joto za infrared au chanzo chochote cha karibu cha IR ambapo kichocheo dhabiti cha kuona hakipo, mng'ao wa infrared juu ya safu ya urefu wa 770 hadi 1400 nm kama inavyotazamwa na jicho (kulingana na mboni ya 7 mm. kipenyo) kwa muda mrefu wa hali ya kutazama inapaswa kuwa mdogo kwa:

Kikomo hiki kinategemea kipenyo cha mwanafunzi wa mm 7 kwa kuwa, katika kesi hii, majibu ya chuki (kufunga jicho, kwa mfano) inaweza kuwa haipo kutokana na kutokuwepo kwa mwanga unaoonekana.

3. Ili kuzuia athari zinazoweza kucheleweshwa kwenye lenzi ya jicho, kama vile mtoto wa jicho kuchelewa, na kulinda konea dhidi ya kufichuliwa kupita kiasi, mionzi ya infrared katika urefu wa mawimbi ya zaidi ya 770 nm inapaswa kupunguzwa hadi 100 W/m² kwa muda wa zaidi ya 1,000. na kwa:

au kwa muda mfupi zaidi.

4. Kwa wagonjwa walio na afakiki, kazi tofauti za uzani na TLV zinazosababisha hutolewa kwa safu ya urefu wa mionzi ya jua na mwanga unaoonekana (305-700 nm).

Jedwali 2. Kazi ya hatari ya joto ya retina

Chanzo: ACGIH 1996.

Kipimo

Mbinu na vyombo vya kuaminika vya radiometriki vinapatikana vinavyowezesha kuchambua hatari kwa ngozi na jicho kutokana na kufichuliwa na vyanzo vya mionzi ya macho. Kwa kuashiria chanzo cha kawaida cha mwanga, kwa ujumla ni muhimu sana kupima mwangaza. Kwa kufafanua hali hatari za mfiduo kutoka kwa vyanzo vya macho, miale na mwangaza wa mionzi ni muhimu zaidi. Tathmini ya vyanzo vya bendi pana ni ngumu zaidi kuliko tathmini ya vyanzo vinavyotoa kwa urefu wa mawimbi moja au bendi nyembamba sana, kwa kuwa sifa za spectral na ukubwa wa chanzo lazima zizingatiwe. Wigo wa taa fulani huwa na utoaji endelevu juu ya bendi pana ya urefu wa mawimbi na utoaji kwenye baadhi ya urefu wa mawimbi (mistari). Hitilafu kubwa zinaweza kuletwa katika uwakilishi wa spectra hizo ikiwa sehemu ya nishati katika kila mstari haijaongezwa ipasavyo kwenye mwendelezo.

Kwa tathmini ya hatari ya afya ni lazima thamani za mfiduo zipimwe kwa tundu lenye kikomo ambalo viwango vya kukaribia aliyeambukizwa vimebainishwa. Kwa kawaida kipenyo cha mm 1 kimezingatiwa kuwa kipenyo kidogo zaidi cha vitendo. Urefu wa mawimbi zaidi ya 0.1 mm huleta ugumu kwa sababu ya athari kubwa za mgawanyiko zinazoundwa na tundu la 1 mm. Kwa ukanda huu wa urefu wa mawimbi nafasi ya 1 cm ² (kipenyo cha mm 11) ilikubaliwa, kwa sababu sehemu zenye joto katika bendi hii ni kubwa kuliko urefu mfupi wa mawimbi. Kwa tathmini ya hatari za retina, saizi ya tundu iliamuliwa na saizi ya wastani ya mwanafunzi na kwa hivyo kipenyo cha mm 7 kilichaguliwa.

Kwa ujumla, vipimo katika eneo la macho ni ngumu sana. Vipimo vinavyochukuliwa na wafanyakazi wasio na mafunzo vinaweza kusababisha hitimisho batili. Muhtasari wa kina wa taratibu za kipimo unapatikana katika Sliney na Wolbarsht (1980).

Hatua za Kinga

Ulinzi bora zaidi wa kiwango dhidi ya kukaribiana na mionzi ya macho ni eneo la ndani kabisa la chanzo na njia zote za mionzi zinazoweza kutoka kwenye chanzo. Kwa hatua kama hizo, kufuata mipaka ya mfiduo inapaswa kuwa rahisi kufikiwa katika hali nyingi. Ikiwa hii sivyo, ulinzi wa kibinafsi unatumika. Kwa mfano, ulinzi wa macho unaopatikana kwa njia ya miwani ya kufaa au viona au nguo za kinga zinapaswa kutumika. Ikiwa hali ya kazi haitaruhusu hatua kama hizo kutumika, udhibiti wa usimamizi na ufikiaji mdogo wa vyanzo vikali unaweza kuwa muhimu. Katika baadhi ya matukio kupunguzwa kwa nguvu ya chanzo au muda wa kufanya kazi (kusimama kwa kazi ili kupata nafuu kutokana na shinikizo la joto), au zote mbili, kunaweza kuwa hatua inayowezekana ya kumlinda mfanyakazi.

Hitimisho

Kwa ujumla, mionzi ya infrared kutoka kwa vyanzo vya kawaida kama vile taa, au kutoka kwa matumizi mengi ya viwandani, haitasababisha hatari yoyote kwa wafanyikazi. Katika baadhi ya maeneo ya kazi, hata hivyo, IR inaweza kusababisha hatari ya afya kwa mfanyakazi. Kwa kuongeza, kuna ongezeko la haraka la matumizi na matumizi ya taa za kusudi maalum na katika michakato ya joto la juu katika sekta, sayansi na dawa. Ikiwa mfiduo kutoka kwa programu hizo ni wa juu vya kutosha, athari mbaya (haswa kwenye jicho lakini pia kwenye ngozi) haziwezi kutengwa. Umuhimu wa viwango vya mfiduo wa mionzi ya macho vinavyotambulika kimataifa unatarajiwa kuongezeka. Ili kumlinda mfanyakazi kutokana na mfiduo kupita kiasi, hatua za ulinzi kama vile kumkinga (ngao) au nguo za kujikinga zinapaswa kuwa za lazima.

Athari kuu za kibayolojia zinazohusishwa na mionzi ya infrared ni cataracts, inayojulikana kama glasi ya blower's au cataracts ya tanuru. Mfiduo wa muda mrefu hata kwa viwango vya chini husababisha mkazo wa joto kwa mwili wa binadamu. Katika hali kama hizi za mfiduo, mambo ya ziada kama vile joto la mwili na upotezaji wa joto unaovukiza pamoja na mambo ya mazingira lazima izingatiwe.

Ili kuwafahamisha na kuwaelekeza wafanyakazi baadhi ya miongozo ya kiutendaji ilitengenezwa katika nchi za viwanda. Muhtasari wa kina unaweza kupatikana katika Sliney na Wolbarsht (1980).

Back