與可見光一樣，紫外線輻射 (UVR) 是一種光輻射形式，與可見光相比，它具有更短的波長和更高能的光子（輻射粒子）。 大多數光源也會發出一些 UVR。 UVR 存在於陽光中，也從工業、科學和醫學中使用的大量紫外線源中發出。 工人可能會在各種各樣的職業環境中遇到紫外線輻射。 在某些情況下，在低環境光水平下，可以看到非常強烈的近紫外線（“黑光”）源，但通常 UVR 是不可見的，必須通過在被 UVR 照射時發出熒光的材料的輝光來檢測。

正如光可以分為可以在彩虹中看到的顏色一樣，UVR 被細分，其成分通常表示為 紫外線A、紫外線B UVC. 光和UVR的波長通常以納米（nm）表示； 1納米是十億分之一（10 ^{- 9}) 一米。 太陽光中的UVC（極短波UVR）被大氣層吸收，無法到達地球表面。 UVC 只能從人工來源獲得，例如殺菌燈，它們以單一波長 (254 nm) 發射大部分能量，對殺死表面或空氣中的細菌和病毒非常有效。

UVB 是對皮膚和眼睛最俱生物破壞性的 UVR，雖然大部分能量（陽光的組成部分）被大氣吸收，但它仍然會產生曬傷和其他生物效應。 長波紫外線 (UVA) 通常存在於大多數燈源中，也是到達地球的最強烈的紫外線。 儘管 UVA 可以深入組織，但它的生物破壞性不如 UVB，因為單個光子的能量低於 UVB 或 UVC。

紫外線輻射源

陽光

戶外工作人員在陽光下經歷的紫外線輻射最大的職業暴露。 太陽輻射的能量被地球的臭氧層大大削弱，將地面 UVR 限制在大於 290-295 nm 的波長。 陽光中更危險的短波 (UVB) 射線的能量是大氣傾斜路徑的強大函數，並隨季節和一天中的時間而變化（Sliney 1986 和 1987；WHO 1994）。

人工來源

人類接觸的最重要的人工來源包括：

工業電弧焊。 潛在 UVR 暴露的最重要來源是弧焊設備的輻射能。 弧焊設備周圍的 UVR 水平非常高，在幾米的近距離觀察下，暴露在三到十分鐘內可能會對眼睛和皮膚造成急性傷害。 眼睛和皮膚保護是強制性的。

工業/工作場所 UVR 燈。 許多工業和商業過程，例如油墨、油漆和塑料的光化學固化，都涉及使用在紫外線範圍內發出強烈光的燈。 雖然由於屏蔽而有害暴露的可能性很低，但在某些情況下可能會發生意外暴露。

“黑燈”。 黑光燈是一種主要在紫外線範圍內發射的專用燈，通常用於熒光粉的無損檢測、鈔票和文件的認證以及廣告和迪斯科舞廳的特殊效果。 這些燈不會對人類造成任何顯著的暴露危害（在某些情況下對光敏皮膚除外）。

藥物治療。 UVR 燈在醫學上用於各種診斷和治療目的。 UVA 源通常用於診斷應用。 根據治療類型的不同，對患者的照射也有很大差異，皮膚科使用的紫外線燈需要工作人員小心使用。

殺菌紫外線燈。 波長在 250–265 nm 範圍內的 UVR 對滅菌和消毒最有效，因為它對應於 DNA 吸收光譜中的最大值。 低壓汞放電管通常用作 UV 源，因為 90% 以上的輻射能量位於 254 nm 線。 這些燈通常被稱為“殺菌燈”、“殺菌燈”或簡稱為“UVC 燈”。 殺菌燈用於醫院抗擊結核感染，也用於微生物安全櫃內以滅活空氣中和表面的微生物。 正確安裝燈具和使用眼部保護裝置至關重要。

美黑. 在企業中可以找到日光浴床，客戶可以通過特殊的日光浴燈曬黑，這些日光浴燈主要在 UVA 範圍內發射，但也會發射一些 UVB。 經常使用日光浴床可能會顯著增加一個人每年的皮膚紫外線暴露量； 此外，在日光浴沙龍工作的員工也可能接觸到低水平的物質。 客戶應強制使用護目鏡或太陽鏡等護目鏡，根據安排，甚至工作人員也可能需要護目鏡。

一般照明. 熒光燈在工作場所很常見，在家庭中也已經使用了很長時間。 這些燈會發出少量的紫外線輻射，並且只佔一個人每年紫外線照射量的百分之幾。 鹵鎢燈越來越多地用於家庭和工作場所，用於各種照明和展示目的。 未屏蔽的滷素燈可以發出足以在短距離內造成急性傷害的紫外線輻射水平。 在這些燈上安裝玻璃過濾器應該可以消除這種危險。

生物效應

皮

紅斑

紅斑或“曬傷”是皮膚變紅，通常在暴露於紫外線輻射後四到八小時內出現，並在幾天后逐漸消退。 嚴重的曬傷會導致皮膚起泡和脫皮。 UVB 和 UVC 在引起紅斑方面的效果都是 UVA 的 1,000 倍左右（Parrish、Jaenicke 和 Anderson，1982 年），但較長的 UVB 波長（295 至 315 nm）產生的紅斑更嚴重，持續時間更長（Hausser，1928 年）。 紅斑的嚴重程度和時間進程的增加是由於這些波長更深入地滲透到表皮中。 皮膚的最大靈敏度顯然出現在大約 295 nm 處（Luckiesh、Holladay 和 Taylor 1930；Coblentz、Stair 和 Hogue 1931），而在 0.07 nm 和更長的波長處出現的靈敏度要低得多（大約 315）（McKinlay 和 Diffey 1987）。

在最近針對未曬黑的淺色皮膚的研究中，295 nm 的最小紅斑劑量 (MED) 範圍為 6 至 30 mJ/cm² （Everett、Olsen 和 Sayer 1965 年；Freeman 等人 1966 年；Berger、Urbach 和 Davies 1968 年）。 254 nm 處的 MED 變化很大，具體取決於曝光後經過的時間以及皮膚是否暴露在室外陽光下，但通常約為 20 mJ/cm², 或高達 0.1 J/cm². 皮膚色素沉著和曬黑，最重要的是角質層增厚，可以使 MED 增加至少一個數量級。

光敏作用

職業健康專家經常遇到光敏工人職業暴露於紫外線輻射的不利影響。 使用某些藥物可能會在暴露於 UVA 時產生光敏作用，局部應用某些產品（包括某些香水、潤膚露等）也可能產生光敏作用。 對光敏劑的反應包括光過敏（皮膚過敏反應）和從陽光或工業 UVR 來源的 UVR 暴露後的光毒性（皮膚刺激）。 （使用日光浴設備時的光敏反應也很常見。）這種皮膚光敏反應可能是由塗抹在皮膚上的乳膏或軟膏、口服或註射藥物或使用處方吸入器引起的（見圖 1） ). 開出潛在光敏藥物處方的醫生應始終警告患者採取適當措施以確保不會產生不良反應，但患者經常被告知只避免陽光照射而不是紫外線輻射源（因為這些對於一般人群來說並不常見）。

圖 1. 一些光致敏物質

延遲效應

長期暴露在陽光下——尤其是 UVB 成分——會加速皮膚老化並增加患皮膚癌的風險（Fitzpatrick 等人 1974 年；Forbes 和 Davies 1982 年；Urbach 1969 年；Passchier 和 Bosnjakovic 1987 年）。 幾項流行病學研究表明，皮膚癌的發病率與緯度、海拔高度和天空覆蓋度密切相關，而這又與 UVR 暴露相關（Scotto、Fears 和 Gori 1980 年；WHO 1993 年）。

人類皮膚致癌作用的精確定量劑量反應關係尚未建立，儘管白皙皮膚的人，尤其是凱爾特人，更容易患皮膚癌。 然而，必須注意的是，在動物模型中引發皮膚腫瘤所必需的紫外線照射可能會傳遞得足夠慢，以至於不會產生紅斑，並且這些研究中報告的相對有效性（相對於 302 nm 處的峰值）在相同的情況下有所不同就像曬傷一樣（Cole、Forbes 和 Davies 1986；Sterenborg 和 van der Leun 1987）。

眼

光角膜炎和光結膜炎

這些是由暴露於 UVB 和 UVC 輻射引起的急性炎症反應，在過度暴露後數小時內出現，通常在一到兩天后消退。

強光導致的視網膜損傷

儘管光源不太可能對視網膜造成熱損傷，但暴露於富含藍光的光源可能會造成光化學損傷。 這可能導致暫時或永久性視力下降。 然而，對強光的正常厭惡反應應該可以防止這種情況發生，除非有意識地努力盯著強光看。 UVR 對視網膜損傷的貢獻通常非常小，因為晶狀體的吸收限制了視網膜暴露。

慢性影響

幾十年來長期職業性暴露於紫外線輻射可能會導致白內障和非眼睛相關的退行性影響，例如與陽光照射相關的皮膚老化和皮膚癌。 長期暴露在紅外線輻射下也會增加患白內障的風險，但如果能保護眼睛，這種情況發生的可能性很小。

光化紫外線輻射（UVB 和 UVC）被角膜和結膜強烈吸收。 這些組織的過度暴露會導致角膜結膜炎，通常稱為“焊工閃光”、“弧光眼”或“雪盲”。 Pitts 報告了人類、兔子和猴子角膜中光性角膜炎的作用譜和時程（Pitts 1974）。 潛伏期與暴露的嚴重程度成反比，從1.5到24小時不等，但通常發生在6到12小時內； 不適通常會在 48 小時內消失。 結膜炎隨之而來，並可能伴有眼瞼周圍面部皮膚的紅斑。 當然，UVR 暴露很少會導致永久性眼部損傷。 Pitts 和 Tredici (1971) 報告了 10 至 220 nm 寬 310 nm 波段的人類光性角膜炎閾值數據。 發現角膜的最大靈敏度出現在 270 nm 處——與皮膚的最大靈敏度明顯不同。 據推測，270 nm 輻射在生物學上更具活性，因為缺乏角質層來減弱較短 UVR 波長下角膜上皮組織的劑量。 波長響應或作用光譜沒有像紅斑作用光譜那樣變化很大，閾值在 4 到 14 mJ/cm 之間變化² 在 270 納米。 在 308 nm 處報告的閾值約為 100 mJ/cm².

眼睛反复暴露於具有潛在危險水平的 UVR 並不會像皮膚暴露那樣增加受影響組織（角膜）的保護能力，這會導致曬黑和角質層增厚。 Ringvold 及其同事研究了角膜 (Ringvold 1980a) 和房水 (Ringvold 1980b) 的紫外線吸收特性，以及 UVB 輻射對角膜上皮細胞 (Ringvold 1983)、角膜基質 (Ringvold 和 Davanger 1985) 和角膜內皮（Ringvold、Davanger 和 Olsen 1982；Olsen 和 Ringvold 1982）。 他們的電子顯微鏡研究表明，角膜組織具有顯著的修復和恢復特性。 儘管人們可以很容易地檢測到最初出現在細胞膜中的所有這些層的顯著損壞，但形態學恢復在一周後完成。 基質層中角膜細胞的破壞很明顯，儘管內皮細胞通常缺乏快速細胞更新，但內皮細胞恢復明顯。 卡倫等人。 (1984) 研究瞭如果紫外線照射持續存在，內皮損傷就會持續存在。 賴利等。 (1987) 還研究了 UVB 暴露後的角膜內皮細胞，並得出結論認為，嚴重的單一損傷不太可能產生延遲效應； 然而，他們還得出結論，長期接觸會加速與角膜老化相關的內皮細胞變化。

295 nm 以上的波長可以透過角膜，幾乎完全被晶狀體吸收。 Pitts、Cullen 和 Hacker (1977b) 表明，在 295–320 nm 波段的波長下，兔子會產生白內障。 瞬態不透明度的閾值範圍為 0.15 至 12.6 J/cm²，取決於波長，最小閾值為 300 nm。 永久性混濁需要更多的輻射照射。 在 325 至 395 nm 的波長范圍內沒有發現透鏡效應，即使在 28 至 162 J/cm 的更高輻射照射下也是如此² （Pitts、Cullen 和 Hacker 1977a；Zuclich 和 Connolly 1976）。 這些研究清楚地說明了 300-315 nm 光譜帶的特殊危害，正如預期的那樣，因為這些波長的光子可以有效地穿透並具有足夠的能量來產生光化學損傷。

泰勒等。 (1988) 提供了流行病學證據，證明陽光中的 UVB 是老年性白內障的一個病因，但表明白內障與 UVA 暴露沒有相關性。 儘管由於晶狀體對 UVA 的強烈吸收而一度流行，但 UVA 可導致白內障的假設尚未得到實驗實驗室研究或流行病學研究的支持。 實驗室實驗數據表明光性角膜炎的閾值低於白內障發生的閾值，因此必須得出結論，低於每天產生光性角膜炎所需的水平應被視為對晶狀體組織有害。 即使假設角膜暴露在幾乎等於光性角膜炎閾值的水平，人們也會估計晶狀體在 308 nm 處的每日 UVR 劑量將低於 120 mJ/cm² 在戶外 12 小時（Sliney 1987）。 事實上，更現實的平均每日暴露量將小於該值的一半。

火腿等。 (1982) 確定了 320-400 nm 波段的 UVR 產生的光視網膜炎的作用光譜。 他們表明，可見光譜帶的閾值為 20 至 30 J/cm² 在 440 nm 處，減少到大約 5 J/cm² 對於以 10 nm 為中心的 325 nm 波段。 作用光譜隨著波長的減小而單調增加。 因此，我們應該得出結論，水平遠低於 5 J/cm² 在 308 nm 處應該會產生視網膜損傷，儘管這些損傷在曝光後 24 至 48 小時內不會變得明顯。 沒有關於低於 325 nm 的視網膜損傷閾值的公開數據，只能預期角膜和晶狀體組織光化學損傷的作用光譜模式也適用於視網膜，從而導致損傷閾值為0.1 焦耳/厘米².

儘管 UVB 輻射已明確顯示對皮膚具有致突變性和致癌性，但角膜和結膜致癌的情況極其罕見，這一點非常引人注目。 似乎沒有科學證據表明紫外線照射與人類角膜或結膜的任何癌症有關，儘管牛的情況並非如此。 這表明人眼中有一個非常有效的免疫系統在運作，因為肯定有戶外工人接受與牛所接受的 UVR 暴露相當的暴露。 這一結論得到以下事實的進一步支持：患有免疫反應缺陷的個體，如色素性乾皮病，經常發展為角膜和結膜瘤（Stenson 1982）。

安全標準

UVR 的職業暴露限值 (EL) 已經制定，包括一個作用譜曲線，該曲線包含從輕微紅斑和角膜結膜炎研究中獲得的急性效應閾值數據（Sliney 1972 年；IRPA 1989 年）。 考慮到測量誤差和個體反應的變化，該曲線與集體閾值數據沒有顯著差異，並且遠低於 UVB 致白內障閾值。

UVR 的 EL 在 270 nm (0.003 J/cm² 在 270 nm 處），例如，在 308 nm 處為 0.12 J/cm² （ACGIH 1995，IRPA 1988）。 無論暴露是來自白天的幾次脈衝暴露、一次非常短暫的暴露，還是來自每平方厘米幾微瓦的 8 小時暴露，生物危害都是相同的，並且上述限制適用於全天工作。

職業防護

在可行的情況下，應盡量減少職業暴露於紫外線輻射。 對於人工源，盡可能優先採取過濾、屏蔽、圍護等工程措施。 管理控制，例如訪問限制，可以降低對個人保護的要求。

農業工人、體力勞動者、建築工人、漁民等戶外工作人員可以穿著合適的緊密編織衣服，最重要的是，戴上有檐帽子以減少面部和頸部暴露，從而最大限度地降低暴露在太陽紫外線下的風險。 可以在暴露的皮膚上塗抹防曬霜，以減少進一步暴露。 戶外工作人員應有陰涼處，並獲得上述所有必要的保護措施。

在工業中，有許多來源能夠在短時間內造成急性眼損傷。 可以使用適合預期用途的不同防護等級的各種眼部防護裝置。 用於工業用途的產品包括焊接頭盔（此外還提供保護免受強烈的可見光和紅外輻射以及面部保護）、面罩、護目鏡和吸收紫外線的眼鏡。 一般而言，工業用防護眼鏡應緊貼面部，確保沒有縫隙讓紫外線輻射直接到達眼睛，並且結構合理，以防止人身傷害。

防護眼鏡的合適性和選擇取決於以下幾點：

• UVR 源的強度和光譜發射特性

• 靠近 UVR 源的人的行為模式（距離和暴露時間很重要）

• 防護眼鏡材料的傳輸性能

• 眼鏡框的設計可防止眼睛周邊暴露於直接未吸收的紫外線輻射。

在工業暴露情況下，可以通過測量並與推薦的暴露限值進行比較來評估眼部危害程度（Duchene、Lakey 和 Repacholi，1991 年）。

測量

由於生物效應對波長的強烈依賴性，任何 UVR 源的主要測量是其光譜功率或光譜輻照度分佈。 這必須使用由合適的輸入光學器件、單色儀和 UVR 檢測器和讀數器組成的光譜輻射計進行測量。 這種儀器通常不用於職業衛生。

在許多實際情況下，寬帶 UVR 計用於確定安全暴露持續時間。 出於安全目的，可以調整光譜響應以遵循用於 ACGIH 和 IRPA 曝光指南的光譜函數。 如果不使用適當的儀器，將導致危害評估的嚴重錯誤。 也可以使用個人 UVR 劑量計（例如，聚砜膠片），但它們的應用主要局限於職業安全研究，而不是危害評估調查。

結論

紫外線照射引起的關鍵細胞成分的分子損傷不斷發生，並且存在修復機制來應對皮膚和眼組織的紫外線照射。 只有當這些修復機制不堪重負時，急性生物損傷才會變得明顯（Smith 1988）。 由於這些原因，最大限度地減少職業紫外線輻射暴露仍然是職業健康和安全工作者關注的一個重要問題。

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紅外輻射是位於微波和可見光之間的非電離輻射光譜的一部分。 它是人類環境的自然組成部分，因此人們在日常生活的所有領域都會少量接觸到它——例如，在家里或在陽光下的娛樂活動中。 但是，工作場所的某些技術過程可能會導致非常強烈的暴露。

許多工業過程涉及各種材料的熱固化。 所使用的熱源或加熱材料本身通常會發出高水平的紅外輻射，以至於大量工人有可能被暴露在外。

概念和數量

紅外輻射 (IR) 的波長范圍為 780 nm 至 1 mm。 根據國際照明委員會 (CIE) 的分類，該波段細分為 IRA（從 780 nm 到 1.4 μm）、IRB（從 1.4 μm 到 3 μm）和 IRC（從 3 μm 到 1 mm）。 這種細分大致遵循了IR在組織中的波長依賴性吸收特性以及由此產生的不同生物學效應。

紅外輻射的數量和時空分佈用不同的輻射量和單位來描述。 由於光學和生理特性，尤其是眼睛的特性，通常會在小“點”源和“擴展”源之間進行區分。 這種區分的標準是在眼睛處測量的光源對向的角度 (α) 的弧度值。 這個角度可以計算為商，即光源尺寸 D_L 除以觀看距離 r. 擴展光源是那些在眼睛處的視角大於 α 的光源_分鐘，通常為 11 毫弧度。 對於所有擴展源，都有一個觀看距離，其中 α 等於 α_分鐘; 在更遠的觀看距離上，可以將源視為點源。 在光輻射防護中，與擴展源相關的最重要的量是 輻射 (L, 以 Wm 表示 ^{- 2}sr ^{- 1}）和 時間積分輻射 (L_p 在Jm ^{- 2}sr ^{- 1})，它描述了源的“亮度”。 對於健康風險評估，與點源或距源距離為 α< α 的暴露最相關的量_分鐘，是 輻照度 (E, 以 Wm 表示 ^{- 2})，相當於照射劑量率的概念，而 輻射照射 (H, 單位為 ^{- 2}), 相當於暴露劑量的概念。

在光譜的某些波段，暴露引起的生物效應在很大程度上取決於波長。 因此，必須使用額外的光譜輻射量（例如，光譜輻射， L_l, 以 Wm 表示 ^{- 2} sr ^{- 1} nm ^{- 1}) 權衡源的物理髮射值與與生物效應相關的適用作用譜。

來源和職業暴露

暴露於 IR 的結果來自各種自然和人工來源。 這些來源的光譜發射可能僅限於單一波長（激光），也可能分佈在很寬的波長帶上。

產生光輻射的不同機制通常是：

• 熱激發（黑體輻射）

• 氣體放電

• 通過受激發射的輻射（激光）進行光放大，氣體放電機制在 IR 波段中不太重要。

許多工業過程中使用的最重要來源的輻射是由熱激發產生的，如果已知來源的絕對溫度，則可以使用黑體輻射的物理定律對其進行近似計算。 總排放量（M，Wm ^{- 2}) 的黑體輻射體（圖 1）由 Stefan-Boltzmann 定律描述：

公噸） = 5.67 × 10^-8T⁴

並取決於溫度的 4 次方 (T, K) 的輻射體。 輻射的光譜分佈由普朗克輻射定律描述：

和最大發射波長 (λ_最大) 根據維恩定律描述為：

λ_最大 =（2.898×10^-8）/ T

圖 1. 光譜輻射率 λ_最大在每條曲線上以開爾文度數顯示的絕對溫度下的黑體輻射體

工業和醫療過程中使用的許多激光器會發出非常高水平的紅外線。 一般來說，與其他輻射源相比，激光輻射具有一些不尋常的特徵，這些特徵可能會影響暴露後的風險，例如非常短的脈衝持續時間或極高的輻照度。 因此，本章其他地方將詳細討論激光輻射。

許多工業過程需要使用發出高水平可見光和紅外輻射的光源，因此麵包師、玻璃吹製工、窯爐工人、鑄造廠工人、鐵匠、冶煉廠和消防員等大量工人都可能面臨暴露的風險。 除了燈之外，還必須考慮火焰、氣炬、乙炔炬、熔融金屬池和白熾金屬棒等來源。 這些在鑄造廠、鋼廠和許多其他重工業工廠中都會遇到。 表 1 總結了 IR 源及其應用的一些示例。

表 1. 不同的 IR 來源、暴露人群和大致暴露水平

生物效應

光輻射通常不會很深地穿透到生物組織中。 因此，IR 暴露的主要目標是皮膚和眼睛。 在大多數曝光條件下，IR 的主要相互作用機制是熱。 只有激光可能產生的非常短的脈衝，但這裡沒有考慮，也會導致機械熱效應。 電離或化學鍵斷裂的影響預計不會出現在 IR 輻射中，因為粒子能量低於大約 1.6 eV，太低而不會引起此類影響。 出於同樣的原因，光化學反應僅在可見光和紫外線區域的較短波長下才變得重要。 紅外線對健康的不同波長依賴性影響主要來自組織的波長依賴性光學特性——例如，眼部介質的光譜吸收（圖 2）。

圖 2. 眼部介質的光譜吸收

對眼睛的影響

一般來說，眼睛非常適合保護自己免受自然環境的光輻射。 此外，通過將暴露時間限制在幾分之一秒（約 0.25 秒）內的厭惡反應，眼睛在生理上受到保護，免受明亮光源（例如太陽或高強度燈）的傷害。

由於眼部介質的透明度，IRA 主要影響視網膜。 當直接觀察點光源或激光束時，IRA 區域的聚焦特性還使視網膜比身體的任何其他部位更容易受到損傷。 對於短時間曝光，虹膜因吸收可見光或近紅外光而發熱被認為在晶狀體混濁的發展中發揮了作用。

隨著波長增加，超過約 1 μm，眼部介質的吸收增加。 因此，晶狀體和有色虹膜對 IRA 輻射的吸收被認為在晶狀體混濁的形成中起作用。 透鏡的損壞歸因於低於 3 μm 的波長（IRA 和 IRB）。 對於波長超過 1.4 μm 的紅外輻射，房水和晶狀體的吸收能力特別強。

在光譜的 IRB 和 IRC 區域，眼部介質由於其成分水的強烈吸收而變得不透明。 該區域的吸收主要在角膜和房水中。 超過 1.9 μm，角膜實際上是唯一的吸收器。 由於熱傳導，角膜吸收長波紅外輻射可能會導致眼睛溫度升高。 由於表面角膜細胞的更新速度很快，任何僅限於角膜外層的損傷都可以預期是暫時的。 在 IRC 波段，暴露會導致角膜灼傷，類似於皮膚灼傷。 然而，角膜灼傷不太可能發生，因為強烈暴露引起的疼痛感會引發厭惡反應。

對皮膚的影響

紅外輻射不會很深地穿透皮膚。 因此，皮膚暴露在非常強的紅外線下可能會導致不同程度的局部熱效應，甚至嚴重的灼傷。 對皮膚的影響取決於皮膚的光學特性，例如與波長相關的穿透深度（圖 3 ). 特別是在較長波長下，大量暴露可能會導致局部溫度升高和灼傷。 由於皮膚中熱傳輸過程的物理特性，這些影響的閾值取決於時間。 10 kWm 的輻射 ^{- 2}，例如，可能會在 5 秒內引起疼痛感，而 2 kWm 的照射 ^{- 2} 不會在短於大約 50 秒的時間內引起相同的反應。

圖 3. 不同波長穿透皮膚的深度

如果暴露時間很長，即使數值遠低於疼痛閾值，熱對人體的負擔也可能很大。 特別是如果暴露覆蓋整個身體，例如在鋼熔體前。 結果可能是生理上平衡良好的體溫調節系統失衡。 耐受這種暴露的閾值將取決於不同的個體和環境條件，例如體溫調節系統的個體能力、暴露期間的實際身體新陳代謝或環境溫度、濕度和空氣流動（風速）。 無需任何體力勞動，最大暴露量為 300 Wm ^{- 2} 在某些環境條件下可以容忍超過 140 小時，但該值會降低到大約 XNUMX Wm ^{- 2} 在繁重的體力勞動中。

暴露標準

IR 暴露的生物學效應取決於波長和暴露持續時間，僅當超過特定閾值強度或劑量值時才無法忍受。 為了防止這種無法忍受的暴露條件，國際組織，如世界衛生組織 (WHO)、國際勞工局 (ILO)、國際輻射防護協會 (INIRC/IRPA) 的國際非電離輻射委員會，及其繼任者國際非電離輻射防護委員會 (ICNIRP) 和美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 已經建議了來自相干和非相干光源的紅外輻射的暴露限值。 大多數關於限制人類暴露於紅外輻射的準則的國家和國際建議都是基於甚至與 ACGIH (1993/1994) 發布的建議閾限值 (TLV) 相同的。 這些限制得到廣泛認可，並經常在職業情況下使用。 它們基於當前的科學知識，旨在防止視網膜和角膜的熱損傷，並避免對眼睛晶狀體可能產生的延遲影響。

1994 年修訂的 ACGIH 暴露限值如下：

1. 為了保護視網膜在暴露於可見光的情況下免受熱損傷，（例如，在強光源的情況下），光譜輻射 L_λ 以 W/(m² sr nm) 為單位加權視網膜熱危害函數 R_λ （見表2）在波長間隔Δ_λ 並在 400 至 1400 nm 波長范圍內求和，不應超過：

哪裡 t 觀看持續時間是否限於從 10^-3 到 10 秒（即，對於意外觀察條件，而不是固定觀察），α 是以弧度計算的源的對向角，由 α = 源的最大擴展/到源的距離計算 R_λ  （表 2）。

2. 為了保護視網膜免受紅外熱燈或任何沒有強烈視覺刺激的近紅外源的暴露危害，眼睛觀察到的 770 至 1400 nm 波長范圍內的紅外輻射（基於 7 mm 瞳孔）直徑）延長觀察條件的持續時間應限於：

此限制基於 7 毫米的瞳孔直徑，因為在這種情況下，由於沒有可見光，可能不存在厭惡反應（例如閉眼）。

3. 為避免對眼睛晶狀體可能產生的延遲影響，例如遲發性白內障，並保護角膜免受過度曝光，波長大於 770 nm 的紅外輻射應限制在 100 W/m²，持續時間大於 1,000 s並：

或更短的時間。

4. 對於無晶狀體患者，針對紫外線和可見光 (305–700 nm) 的波長范圍給出單獨的加權函數和由此產生的 TLV。

表 2. 視網膜熱危害函數

資料來源：ACGIH 1996。

測量

可靠的輻射測量技術和儀器可以用來分析皮膚和眼睛暴露於光輻射源的風險。 為了表徵傳統光源，測量輻射亮度通常非常有用。 為了定義來自光源的危險暴露條件，輻照度和輻射暴露更為重要。 寬帶光源的評估比單一波長或非常窄波段發射的光源的評估更複雜，因為必須考慮光譜特性和光源尺寸。 某些燈的光譜包括寬波長帶上的連續譜發射和某些單一波長（線）上的發射。 如果每條線中的能量分數未正確添加到連續譜中，則可能會在這些光譜的表示中引入重大錯誤。

對於健康危害評估，必須在指定暴露標準的限制孔徑上測量暴露值。 通常 1 毫米孔徑被認為是最小的實際孔徑尺寸。 大於 0.1 毫米的波長存在困難，因為 1 毫米孔徑會產生顯著的衍射效應。 對於該波段，可接受 1 cm²（直徑 11 毫米）的孔徑，因為該波段中的熱點比較短波長處的熱點大。 對於視網膜危害的評估，孔徑的大小由平均瞳孔大小決定，因此選擇 7 mm 的孔徑。

通常，光學區域的測量非常複雜。 由未經培訓的人員進行的測量可能會得出無效的結論。 在 Sliney 和 Wolbarsht (1980) 中可以找到測量程序的詳細總結。

保護措施

防止暴露於光輻射的最有效的標准保護是光源的整個外殼和可能從光源發出的所有輻射路徑。 通過這些措施，在大多數情況下應該很容易達到接觸限值的要求。 如果不是這種情況，則適用個人保護。 例如，應使用合適的護目鏡或面罩或防護服形式的可用眼部保護裝置。 如果工作條件不允許採取此類措施，則可能需要進行行政控制和限制對高強度源的訪問。 在某些情況下，減少電源功率或工作時間（工作暫停以從熱應激中恢復）或兩者都可能是保護工人的可能措施。

結語

一般來說，來自燈等最常見來源或大多數工業應用的紅外輻射不會對工人造成任何風險。 然而，在某些工作場所，紅外線會給工人帶來健康風險。 此外，工業、科學和醫學中特殊用途燈和高溫過程的應用和使用也迅速增加。 如果這些應用程序的暴露量足夠高，則不能排除有害影響（主要是在眼睛中，但也在皮膚上）。 國際公認的光輻射暴露標準的重要性預計會增加。 為保護工人免受過度暴露，應強制採取防護措施，如防護（眼罩）或防護服。

歸因於紅外輻射的主要不利生物效應是白內障，稱為吹玻璃工或熔爐工人白內障。 即使在相對較低的水平下長期接觸也會對人體造成熱應激。 在這種暴露條件下，必須考慮其他因素，例如體溫和蒸發熱損失以及環境因素。

為了告知和指導工人，工業國家製定了一些實用指南。 在 Sliney 和 Wolbarsht (1980) 中可以找到全面的總結。

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光和紅外 (IR) 輻射能是光輻射的兩種形式，它們與紫外線輻射一起形成光譜。 在光譜中，不同的波長具有相當不同的引起生物效應的潛力，因此光譜可以進一步細分。

術語 光 應保留 400 至 760 nm 之間的輻射能量波長，這會引起視網膜的視覺反應 (CIE 1987)。 光是照明燈、視覺顯示器和各種照明器輸出的重要組成部分。 然而，除了照明對視覺的重要性之外，由於工作場所任務的人體工程學設計不佳，某些光源可能會造成不良的生理反應，例如失能和不適的眩光、閃爍和其他形式的眼睛壓力。 強光的發射也是某些工業過程（例如弧焊）的潛在危險副作用。

紅外輻射（IRR，波長 760 nm 至 1 mm）通常也可以稱為 熱輻射 輻射熱)，並從任何溫暖的物體（熱發動機、熔融金屬和其他鑄造源、熱處理表面、白熾電燈、輻射加熱系統等）中散發出來。 紅外輻射也從各種各樣的電氣設備中發出，例如電動機、發電機、變壓器和各種電子設備。

紅外輻射是熱應激的促成因素。 高環境空氣溫度和濕度以及低程度的空氣循環可以與輻射熱結合產生熱應激，並有可能導致熱損傷。 在較冷的環境中，不受歡迎或設計不當的輻射熱源也會產生不適——這是一個符合人體工程學的考慮。

生物效應

可見光和紅外線形式的輻射對眼睛和皮膚造成的職業危害受到眼睛對強光的厭惡和強烈輻射加熱導致的皮膚疼痛感的限制。 眼睛非常適合保護自己免受周圍陽光的急性光輻射損傷（由於紫外線、可見光或紅外線輻射能）。 它受到對觀看明亮光源的自然厭惡反應的保護，這種反應通常可以保護它免受因暴露於太陽、弧光燈和焊接電弧等光源而造成的傷害，因為這種厭惡將暴露的持續時間限制在一小部分（大約兩倍）十分之一）秒。 然而，如果長期暴露在沒有強烈視覺刺激的情況下，富含 IRR 的光源可能會對眼睛的晶狀體造成危害。 一個人也可以強迫自己盯著太陽、焊弧或雪地，從而遭受暫時（有時是永久）的視力喪失。 在強光在視野中顯得較低的工業環境中，眼睛的保護機制不太有效，危險預防措施尤為重要。

強光和 IRR 源對眼睛和皮膚至少有五種不同類型的危害，必須在了解每種情況的情況下選擇保護措施。 除了來自某些強光源的紫外線輻射 (UVR) 帶來的潛在危害外，還應考慮以下危害（Sliney 和 Wolbarsht 1980 年；WHO 1982 年）：

1. 視網膜熱損傷，可在 400 nm 至 1,400 nm 波長范圍內發生。 通常，只有激光、非常強烈的氙弧源或核火球才會造成此類傷害的危險。 視網膜的局部灼傷會導致盲點（暗點）。
2. 藍光對視網膜的光化學損傷（主要與波長為 400 nm 至 550 nm 的藍光相關的危害）（Ham 1989）。 這種損傷通常被稱為“藍光”光性視網膜炎； 根據其來源，這種傷害的一種特殊形式被命名為， 日光性視網膜炎. 日光性視網膜炎曾被稱為“日食失明”和相關的“視網膜灼傷”。 僅在最近幾年，人們才清楚地認識到，光性視網膜炎是由視網膜暴露於可見光譜中較短波長的光（即紫光和藍光）後的光化學損傷機制引起的。 直到 1970 世紀 1989 年代，它才被認為是熱損傷機制的結果。 與藍光相反，IRA 輻射在造成視網膜損傷方面非常無效。 （Ham 1980；Sliney 和 Wolbarsht XNUMX）。
3. 近紅外熱對晶狀體的危害（與大約 800 nm 至 3,000 nm 的波長相關）可能導致工業熱性白內障。 平均角膜暴露於陽光中的紅外輻射約為 10 W/m². 相比之下，玻璃和鋼鐵工人暴露在 0.8 至 4 kW/m 量級的紅外輻射下² 據報導，在 10 到 15 年的時間裡每天都會出現晶狀體混濁（Sliney 和 Wolbarsht 1980）。 這些光譜帶包括 IRA 和 IRB（見圖 1）。 美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 針對眼前部 IRA 暴露的指南是 100 W/m 的時間加權總輻照度² 暴露時間超過 1,000 秒（16.7 分鐘）（ACGIH 1992 和 1995）。
4. 角膜和結膜的熱損傷（波長約為 1,400 nm 至 1 mm）。 這種類型的傷害幾乎完全限於暴露於激光輻射。
5. 皮膚的熱損傷。 這在傳統光源中很少見，但可能發生在整個光譜範圍內。

波長和曝光時間的重要性

上述熱損傷 (1) 和 (4) 通常僅限於非常短暫的暴露持續時間，而眼睛保護裝置旨在防止這些急性損傷。 然而，如上文 (2) 中所述的光化學損傷可能是由於整個工作日的低劑量率造成的。 劑量率和暴露持續時間的乘積總是導致劑量（劑量決定了光化學危害的程度）。 與任何光化學損傷機制一樣，必須考慮作用光譜，它描述了不同波長在引起光生物學效應方面的相對有效性。 例如，光化學視網膜損傷的作用光譜在大約 440 nm 處達到峰值（Ham 1989）。 大多數光化學效應僅限於非常窄的波長范圍； 而熱效應可以發生在光譜中的任何波長。 因此，針對這些特定效果的眼睛保護只需要阻擋相對較窄的光譜帶才能有效。 通常，在寬帶光源的眼睛保護中，必須過濾一​​個以上的光譜帶。

光輻射源

陽光

最大的職業性光輻射暴露是戶外工作人員暴露在陽光下造成的。 太陽光譜從紫外線波段的平流層臭氧層截止波長約 290-295 nm 延伸到紅外波段的至少 5,000 nm（5 μm）。 太陽輻射可達 1 kW/m² 在夏季。 它會導致熱應激，具體取決於環境空氣溫度和濕度。

人工來源

人類暴露於光輻射的最重要的人工來源包括：

1. 焊接和切割。 焊工及其同事通常不僅會暴露在強烈的紫外線輻射下，還會暴露在電弧發出的強烈可見光和紅外輻射下。 在極少數情況下，這些來源會對眼睛的視網膜造成急性損傷。 在這些環境中必須保護眼睛。
2. 金屬工業和鑄造廠。 可見光和紅外線照射的最重要來源是鋼鐵和鋁工業以及鑄造廠中熔融和高溫的金屬表面。 工人接觸的範圍通常為 0.5 至 1.2