3.7.1.11.3
Účinky a zdravotní rizika neionizujícího záření
doc. Ing. Lukáš Jelínek, Ph.D., doc. RNDr. Luděk Pekárek, DrSc.
Tato část podrobněji probírá možná poškození zdraví expozicí neionizujícímu záření různých vlnových délek (frekvencí). Postupujeme směrem od ultrafialového (UV) optického záření, přes viditelné, infračervené (IR), mikrovlnné a vysokofrekvenční záření až po elektromagnetické pole s extrémně nízkou frekvencí, ze kterého se již v dostupné vzdálenosti záření nevytvoří. Přehled zakončíme některými novými poznatky o působení velmi silného statického magnetického pole na osobu, která se v takovém poli pohybuje.
a) optické záření (vlnové délky 180 nm – 1 mm).
Přehled rizik z expozice optickému záření je uveden v Obr. 3. Detailnější popis jednotlivých rizik je v následujícím textu diskutován odděleně pro ultrafialové záření, viditelné záření a infračervené záření. Samostatně jsou také diskutovány lasery.
ULTRAFIALOVÉ (UV) ZÁŘENÍ (180 nm – 400 nm)
Ultrafialové záření se dělí na tři podskupiny s velmi rozdílným vlivem na zdraví člověka, viz Obr. 3. Nejnebezpečnější je jeho krátkovlnná složka UV C. Záření UV C neproniká do hloubky tělesné tkáně, vyvolává však v kůži těla fotochemické reakce projevující se hnědnutím pokožky a při velké dávce i spáleninami. Má silně karcinogenní účinky. Biologická účinnost ultrafialového záření, viz Obr. 4, velmi strmě klesá s rostoucí vlnovou délkou: v intervalu 270 nm – 320 nm klesne o tři řády. Složka UV B je spolu se složkou UV A hlavním faktorem způsobujícím hnědnutí kůže při opalování na slunci nebo v soláriu. Karcinogenní potenciál složek UV A a UV B je malý a při mírném překročení nejvyšší přípustné expozice většinou zanedbatelný.
Nejvyšší přípustné hodnoty expozice (expoziční limity) pro ultrafialové záření (stejně jako pro ostatní druhy elektromagnetického záření) jsou stanoveny tak, aby se expozice nepřekračující limity na exponované osobě znatelně vůbec neprojevila. Nepřekročení expozičního limitu je v případě UV záření zaručeno nepřekročením dávky modifikovaného spektrálního ozáření o velikosti 30 Jm-2. Modifikace spočívá ve vynásobení skutečného (fyzikálního) spektrálního ozáření spektrální účinností vyjádřenou na Obr. 4 plnou čárou (ICNIRP).
Obr. 4 Křivky spektrální účinnosti pro expozici UV záření. Plná čára náleží komisi ICNIRP [NNX12] a je použita v České i Evropské legislativě [NNX4, NNX17]. Další dvě lomené čáry označují přibližné hodnoty spektrální účinnosti potřebné pro viditelnou reakci kůže a pro zvýšené riziko rakovinového onemocnění, jestliže se pro nejvyšší přípustnou hodnotu ozáření monochromatickým zdrojem s vlnovou délkou 270 nm vezme dávka 30 J·m-2 .
Složka UV C je silně zastoupena v záření Slunce, k zemskému povrchu se však ve významné intenzitě nedostane, protože je téměř celá absorbována v horních vrstvách atmosféry. Ohrožení zdraví člověka složkou UV C představují však technické zdroje – elektrický oblouk (elektrické sváření), plazmatron, germicidní výbojka. Germicidní výbojka se většinou používá k ničení bakterií v ovzduší místností především v nemocnicích. I velmi krátká (trvající jen několik sekund) expozice z malé vzdálenosti může překročit hygienický limit, poranit nechráněnou kůži a v krajní situaci i vytvořit podmínky pro pozdější vývoj rakoviny kůže. Ochrana zdraví vyžaduje, aby germicidní lampa byla vypnuta před příchodem osob do místnosti. Záření UV A a UV B se hojně využívá v aparaturách na magnetickou defektoskopii nebo při odhalování padělků starožitností a bankovek.
Zabránit expozici překračující nejvyšší přípustnou hodnotu nelze při vystavení těla na delší dobu slunečnímu záření. To ovšem má velmi silnou infračervenou složku, která po delší době vede k nepříjemnému pocitu přehřátí. Tomu se člověk vyhýbá a současně se tím aspoň částečně vyhne přehnané expozici ultrafialovému záření Slunce. Naproti tomu umělé zdroje ultrafialového záření (nejen germicidní výbojky, ale například i výbojky používané v soláriu) infračervené záření téměř nevyzařují a pocit tepla nevyvolají. Při neregulovaném (dlouhodobém) opalování solární výbojkou může proto snáze dojít k úžehu. Při opalování se ovšem pro dosažení hnědnutí kůže musí překročit nejvyšší přípustná expozice ultrafialovému záření. U solárií se tato situace právně řeší výjimkou: provozovatel solária má povinnost poučit osobu, která se přišla ozařovat, o kumulativním účinku ultrafialového záření a o zdravotním riziku s opalováním spojeném. Při tomto využívání ultrafialového záření je ovšem velký rozdíl v účinku u různých lidských fototypů. Blond typ snáší expozici UV špatně, jeho kůže nehnědne a i dlouhodobé zdravotní následky překročení expozice jsou závažnější.
VIDITELNÉ ZÁŘENÍ (SVĚTLO) (400 nm – 780 nm).
Světlo nevyvolává na kůži těla fotochemické reakce. Vyvolává je však na sítnici oka, kde jsou trvale udržovány nestabilní molekuly uvolňující při absorpci fotonů viditelného světla elektrony a umožňující tak vidění. Fyziologicky významný začíná být také ohřev sítnice intenzivním světlem. Účinnost obou jevů je významně závislá na vlnové délce, jak ukazují příslušné koeficienty spektrální účinnosti (nebezpečnosti) viditelného světla na Obr. 5. Pro práci jsou pro intenzitu viditelného (a části infračerveného) záření stanoveny NPH, jejichž dodržení zajišťuje, že dlouhodobá i krátkodobá expozice zrak nepoškodí.
Obr. 5 Koeficienty spektrální účinnosti chemického (modrá křivka) a tepelného (červená přerušovaná křivka) poškození sítnice oka, dle [NNX4, NNX11]. Zdrojem záření v intervalu vyznačeném na vodorovné ose jsou dnes kromě slunce a klasické žárovky i velmi účinné netepelné technické zdroje – výbojky s luminofory nebo svítící diody. Při výpočtu možných rizik se postupuje stejně jako u ultrafialového záření: ze změřeného nebo jinak zjištěného spektra zdroje se určí vážením spektrální účinností ozáření sítnice a srovná se s nejvyšší přípustnou hodnotou definovanou v příslušném dokumentu [NNX4]
INFRAČERVENÉ (IR) ZÁŘENÍ (780 nm – 1mm)
Expozice infračervenému záření člověka jen ohřívá. Zvláště nebezpečná pro oči je expozice monochromatickým nebo úzkopásmovým infračerveným zdrojům (například laserům) vyzařujícím v intervalu vlnových délek 780 nm – 1400 nm (IR A). Toto záření je neviditelné, proniká však stejně jako světlo optickou cestou oka až na sítnici (viz Obr. 6), kterou může bez varování popálit.
Obr. 6 Na sítnici oka se kromě světla dostane i blízké infračervené záření (IR A). Silný zdroj, který vyzařuje jen v intervalu od 780 nm do 1400 nm, je z hlediska možného poškození sítnice zvláště nebezpečný.
S infračerveným zářením se setkáváme na Zemi všude, vyzařuje ho povrch každého tělesa. Například povrch těla živého člověka (T ≈ 310 K) vyzařuje přibližně 500 Wm-2. Infračervené záření blízkého tělesa s vysokou teplotou a velkou plochou (žhavé nebo roztavené kovy, rozžhavené sklo) může popálit kůži a poškodit rohovku oka. Při práci v blízkosti těchto zdrojů infračerveného záření je nutné mít ochranný oděv, případně ochranný štít nebo speciální brýle. Přírodním velmi silným zdrojem infračerveného záření je také oheň a valící se sopečná láva. Přirozenou ochranou člověka před silným infračerveným zářením je spontánní snaha vyhnout se jeho nepříjemnému až nesnesitelnému působení na obnažené části těla.
LASERY
Lasery využívají k emisi optického záření jev stimulované emise. Jejich vyzařování může být soustředěno do úzkého monochromatického svazku, fokusováno do velmi malé plošky a zkoncentrováno do velmi krátké doby. V nařízení vlády [NNX4] jsou uvedeny vztahy pro výpočet expozice záření laseru z udaných technických parametrů, které vycházejí z Evropské směrnice [NNX17] a doporučení ICNIRP [NNX13]. Umožňují posoudit přesně konkrétní situace, v kterých se příslušný laser používá. Pro zjednodušení bezpečného zacházení jsou lasery zařazeny do čtyř tříd podle nebezpečnosti [NNX18]. K bezpečné práci s laserem* stačí pak důsledně dodržovat poměrně jednoduché směrnice stanovené pro danou třídu, viz Obr. 7).
*) Nepřímo může způsobit újmu na zdraví také oslnění světlem laseru, i když při něm nebyla nejvyšší přípustná expozice překročena, koná-li oslněná osoba práci, při které se musí stále orientovat zrakem. Například oslnění pilota letadla či řidiče auta může vést k havárii. Takové úmyslné oslňování může být kvalifikováno jako trestný čin obecného ohrožení, neúmyslné jako trestný čin z nedbalosti.
Obr. 7 Třídy laserů
Třída musí být na laseru zřetelně vyznačena. Uvedené zařazení laserů do tříd výrazně usnadňuje stanovení opatření k ochraně zdraví – čím vyšší třída, tím přísnější ochranná opatření se uplatňují. Ideálním řešením je zakrytování dráhy paprsku, čímž se laser dostane do třídy 1. Toto řešení nelze často použít, a pak nastupují další opatření – kontrolovaný vstup do prostoru svazku paprsků, koncové spínače přívodu elektrického proudu do laseru na dveřích, uzamykatelné vypínače laserů, ochrana očí speciálními brýlemi, školení pracovníků v bezpečném zacházení s laserem.
Výkonné lasery třídy 4 vyzařující v okolí vlnové délky 900 nm se například používají k vypalování čísel a nápisů do hladkého povrchu kovových součástek. Přes brýle nebo průhledný kryt, který nepropouští záření použitého laseru, je možné bez rizika pozorovat intenzivně bíle svítící pohybující se bodovou skvrnu. Patří části povrchu kovu rozžhavené infračerveným zářením, která (stejně jako rozžhavené vlákno klasické žárovky) vyzařuje spojité spektrum. Zatímco záření zahřátého kovu není pro oko nebezpečné, expozice od neviditelného IR záření laseru odraženého od povrchu kovu, i když je difúzní, nejvyšší přípustnou hodnotu pro ozáření sítnice snadno překročí, je-li filtr nepropouštějící záření laseru odstraněn.
Pravidla pro práci s lasery je možné použít i pro některé typy svítících diod (LED) s velmi úzkým vyzařovaným svazkem.
b) Elektromagnetická pole a záření v intervalu frekvencí 0 Hz – 300 GHz.
V tomto frekvenčním intervalu neexistují významné přírodní zdroje elektromagnetického záření. Tepelné záření s frekvencí od 0 Hz do 300 GHz při povrchu Země má v tomto intervalu celkovou hustotu zářivého toku rovnou 0,003 Wm-2, Schumannovy vlny (buzené bouřkovými blesky nad povrchem zeměkoule) mají (spektrální) magnetickou indukci v řádu 10-16 T/√Hz, fluktuace zemského magnetického pole jsou řádu desítek nanotesla, statické zemské magnetické pole v naší zeměpisné šířce je přibližně 50 μT. Vynecháme-li impuls magnetického pole v těsné blízkosti blesku, musíme konstatovat, že elektromagnetická pole s frekvencí do 300 GHz, jaká by mohla ohrozit zdraví člověka, jsou jen ta, která vyrábějí lidé.
Nahoru Elektromagnetická pole v životním prostředí
Představa, že současný ohromný počet technických zdrojů elektromagnetického záření na Zemi vytváří v životním prostředí něco jako všudypřítomnou škodlivinu pronikající do budov a bytů a kazící lidem zdraví, je však neopodstatněná. Fakt, že v kterémkoli místě obydleného území je možné i běžným radiovým přijímačem snadno zachytit velký počet stanic, souvisí s tím, že přijímače obsahují velmi citlivé detektory elektromagnetických vln vytvořené k tomuto jedinému účelu. Člověku se na rozdíl od přijímače žádný detektor elektromagnetického pole těchto frekvencí nevyvinul. Otázka, zda "všudypřítomná" pole a záření (někdy záměrně nazývaná pejorativní slovní složeninou "elektrosmog", jindy méně kategoricky odmítavým avšak také nepřípadným trojslovím anthropogenic electromagnetic noise –…
