ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерение интенсивности ультрафиолетовой радиации производится или в энергетических единицах или в биологических редуцированных единицах - биодозах. БИОДОЗА - это величина эритемного потока, вызывающая эритему через 6-10 часов после облучения.

Энергетическая единица выражается в милиграмм-калориях на 1 см в минуту.

Биологически редуцированные единицы (биодозы) выражаются в "Эр" (обуслов­лена эритемным действием на кожу) и "бакт" (бактерицидным действием).

"Эр" - эритемный поток ультрафиолетовых лучей с длиной волны 296,7 нм 1 мощностью 1 ватт на единицу площади. Если поток падает на площадь 1 м², то эритемная доза будет равна 1 эр/м² Производные величины мэр/м² , мкэр/см² и т.д.

Для получения эритемы необходимо от 330 до 1000 мкэр в минуту на см²

(мкэр/мин см²).

"Бакт" - бактерицидный поток излучения с длиной волны 253,7 нм мощностью 1 ватт. Поток излучения, падающий на 1 м² , соответствует 1 бакту на 1 м² (1 б/м² ), производные 1 мб/м ², 1 мкб/см² .

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ

Существует два метода измерения интенсивности ультрафиолетового излуче­ния: фотохимический и фотоэлектрический.

Фотохимический метод измерения ультрафиолетового излучения основан на способности УФ-лучей разлагать щавелевую кислоту в присутствии азотнокислого уранила U0₂(NO₃)₂ до углекислоты и воды. Количество разложившейся щавелевой кислоты пропорционально интенсивности УФ-радиации и продолжительности облучения. По данному способу величину УФ-радиации выражают в миллиграммах разложившейся щавелевой кислоты за единицу времени (час, сутки) и на единицу площади в 1 см². Для определения УФ-радиации студенты проводя1 облучение раствора щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом лампами ЭУВ 15 или получают в кварцевых пробирках уже облученный накануне раствор с указанием времени облучения и источника УФ-радиации.

Для измерения УФ-радиации Солнца применяют кварцевые пробирки стандартного размера высотой 150 мм и шириной 25 мм (наружный диаметр). Эти пробирки предварительно покрывают плотным светонепроницаемым слоем серебра, меди, никеля и эмалевой краски. После такой обработки на поверхности пробирок вырезают путем расчистки этого слоя кольцевое окошко, площадь которого (S) точно измеряют и обозначают на стенке пробирки.

В кварцевую пробирку наливают пипеткой 25 или 50 мл 0,1 н. раствора щавелево кислоты, смешанной предварительно с раствором азотнокислого уранила (5,02г на 1 л). Пробирку закрывают резиновой пробкой и устанавливают на месте исследования накануне вечером перед заходом солнца. На следующий день в это же время пробирку убирают и ее содержимое исследуют в лаборатории. Таким путем определяют суммарное количество УФ-радиации за сутки.

Количество щавелевой кислоты до и после экспозиции определяют титрованием 0,1 н. раствором КМn0₂ в присутствии H₂S0₄ при нагревании до 90-95^о. Разность при титровании дает возможность рассчитать количество УФ-радиации в миллиграммах щавелевой кислоты на 1 см проницаемой кварцевой поверхности за 1 час или за 1 день.

Для измерения УФ-радиации искусственных источников можно использовать не только кварцевые пробирки, но и чашки Петри. В последние наливают те же самые реактивы и в открытом виде ставят для облучения на 20 - 90 мин. на расстоянии от 20 до 100 см от источника, титрование проводится аналогично.

Определение поправочного коэффициента к раствору марганцовокислого калия по щавелевой кислоте.

Анализ начинается с этого определения. Набирают пипеткой в коническую или плоскодонную колбочку 25 мл 0,1 н. раствора щавелевой кислоты и 25 мл дистиллированной воды (азотнокислый уранил сам по себе не изменяет величины тит­ра). Приливают туда же из небольшого мерного цилиндра 5 мл раствора H₂S0₄ и нагревают колбочку на электроплитке до 90 – 95^о (до появления первых пузырьков, но не доводя до кипения). Затем титруют содержимое колбочки раствором КМn0₄ до бледно-розовой окраски.

Производят расчет поправочного коэффициента К для 0,1 н. раствора КМn0₄. Пример. На титрование 25 мл щавелевой кислоты израсходовано 26,5 мл КМn0₄.

К =25,0 : 26,5 =0,943.

Определение количества щавелевой кислоты, оставшейся после экспозиции. Содержимое кварцевой пробирки, облученной УФ-лучами, переливают в колбочку; стенки пробирки смывают небольшим количеством дистиллированной воды и выливают туда же. Затем прибавляют 5 мл раствора H₂S0₄, нагревают жидкость до 90-95^j и титруют раствором КМn0₄. На основаниии результатов титрования производят расчет щавелевой кислоты, оставшейся после экспозиции. Пример. На титрование всего содержимого кварцевой пробирки с 25мл щавелевой кислоты израсходовано 18,3 мл КМn0₄. Следовательно, количество щавелевой кислоты, разложившейся под воздействием УФ-лучей, составит: (26,5 -18,3) х К, т.е. 8,2 х 0,943 = 7,73 мл 0,1н. раствора щавелевой кислоты.

Измерение проницаемой поверхности кварцевых пробирок. Наружный диа­метр пробирок строго определенный - 25 мм. Поэтому для расчета проницаемой части таких пробирок необходимо измерить только высоту кольцевого окошка, которая может быть различной. Это измерение производят либо циркулем с отсчетом его показаний на миллиметровой линейке, либо масштабной линейкой, разделенной на миллиметры.

Расчет проницаемой поверхности пробирок производят по формуле:

S =2ПRа,

где: S - поверхность проницаемой части кварцевых пробирок в см²,

2ПR - длина окружности вмм;

а - высота кольцевого окошка вмм.

Пример. 2R = 25мм; 2ПR = 78,54 мм, или 7,85 см; а = 3 мм = 0,3 см; S= 7,85 х 0,3=2,36 см².

При облучении искусственными источниками УФ-лучей определяется только площадь проекции окошечка путем умножения внутреннего диаметра пробирки нa ширину просвета окошечка. Площадь чашки Петри определяется по формуле:

Па²

S =2ПR, или ------------

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ РАСЧЕТ.

Интенсивность УФ-радиации по результатаманализа рассчитывают по формуле:

где: А - искомое количество УФ радиации в миллиграммах щавелевой кислоты в единицу времени на 1 см²,

п - разность в количестве миллилитров КМn0₄, израсходованных на титрование щавелевой кислоты до и после экспозиции кварцевых пробирок;

0,063 - количество миллиграммпв щавелевой кислоты в 1 мл 0,001 н раствора;

К - поправочный коэффициет для раствора КМn0₄;

S - проницаемая поверхность кварцевых пробирок в см² ;

t - время экспозиции в часах (или в минутах, например, при искусственном облучении).

Пример. Определение величины естественной УФ-радиации. Площадь проницаемой поверхности кварцевой пробирки = 2,36 см² ; время экспо­зиции от восхода до захода солнца - 8 ч 30 мин. Расход 0,1н раствора КМn0₄ до экспозиции 26,5 мл, коэффициент поправки к этому раствору - 0,943; расход раствора КМn0₄ после экспозиции 18,3 мл, разность (26,5 - 18,3) = 8,2.

Расчет: мг щавелевой кислоты в 1 час.

 

Перерасчет на биодозы. Для искусственных источников УФ-радиации эритемный эквивалент является постоянной величиной в связи с постоянством спектрального состава излучения. Для эритемных Уф-ламп ЭУВ-15 он равен 0,0275 мг/см² Если облучать при одинаковых условиях кожу человека и раствор щавелевой кислоты, то при разложении каждых 0,0275 мг/см² щавелевой кислоты человек получит 1 биодозу.

Пример. Если при облучении лампой ЭУВ-15 на расстоянии 1 м в течение 1 часа разложилось 0,055 мг/см² щавелевой кислоты, то количество биодоз равно:

биодозы

 

Для солнечной УФ-радиации эритемный эквивалент всегда будет переменной величиной, и его можно устанавливать лишь для конкретных условий прозрачности атмосферы и высоты солнца над горизонтом. Если облучать в ясную солнечную погоду кожу и раствор щавелевой кислоты, то при разложении каждых 3,7 - 4,1 мг/см² щавелевой кислоты человек примерно получит 1 биодозу при высоте солнца 35 – 40^о и 2 биодозы при 60 – 65^о. Поскольку профилактическая доза равна 0,1 - 0,3 биодозы, то индивидуальная чувствительность не имеет существенного значения.

Пример. В утреннее время при облучении солнцем разложилось 3,3 мг/см² щавелевой кислоты, а в полдень - 4,6 мг/см² в течение 1 часа. Сколько биодоз при этих условиях получит человек?

В утреннее время: биодозы

 

 

В полдень: биодозы

 

Фотоэлектрический метол измерения ультрафиолетового излучения основаннапреобразовании энергии излучения в электрический ток, сила которого измеряется либо микроамперметром, либо счетчиком импульсов напряжения, создаваемого конденсатором, который накапливает фотоэлектрический ток.

Приборы, предназначенные для определения интенсивности УФ-излучения называются ультрафиолетметрами (УФМ-5) или уфиметрами (УФИ-65).

УЛЬТРАФИОЛЕТМЕТР (УФМ-51) предназначен для определения интенсивности излучения в микроваттах на см² и для определения дозы облучения в микроваттах на см² в секунду. По дозе излучения можно судить о ее эритемном и бактерицидном действии. Принцип устройства прибора состоит в том, что в фотоэлементах энергия УФ-излучения преобразуется в фотоэлектрический ток, который регистрируется через конденсатор специальным счетчиком. Сурьмяно-цезиевый фотоэлемент служит для определения интенсивности длинноволнового "эритемного" излучения от 290 до 340 нм. Магниевый фотоэлемент - для измерения излучения коротковолнового спектра (бактерицидного) с длиной волны от 220 до 290 нм. В зависимости от спектра УФ-излучения включается соответству­ющий фотоэлемент.

УФИМЕТР(УФИ-65). Принцип устройства аналогичен ультрафиолетметру, только интенсивность излучения выражается в миллиэрах и миллибактах на 1 м², а также в миллиэрах и миллибактах на 1 см² в час по дозе излучения.

Все выполненные исследования оформляются протоколом по приведенной ниже форме с гигиеническим заключением интенсивности УФ-радиации на исследованном участке.