Radiazioni (ionizzanti e non ionizzanti) PDF

Radiazioni (ionizzanti e non ionizzanti)  Radiazioni RADIAZIONE: fenomeno per cui una sostanza o un corpo emette energia sotto forma di onde. Le sorgenti di campi elettromagnetici, e quindi di radiazioni, si distinguono in: A. sorgenti a bassa frequenza (0 Hz < f < 100 kHz) elettrodotti, cabine...

Radiazioni (ionizzanti e non ionizzanti)  Radiazioni RADIAZIONE: fenomeno per cui una sostanza o un corpo emette energia sotto forma di onde. Le sorgenti di campi elettromagnetici, e quindi di radiazioni, si distinguono in: A. sorgenti a bassa frequenza (0 Hz < f < 100 kHz) elettrodotti, cabine di trasformazione, elettrodomestici... B. sorgenti ad alta frequenza (100 kHz < f < 300 GHz) telefoni cellulari, stazioni radio per la telefonia cellulare, antenne radiotelevisive, impianti radar, microonde, ponti radio, radioamatori (CB)... Limite di E = 6 V/m C. sorgenti ad altissima frequenza (f > 300 GHz) sostanze radioattive, decadimenti α e β, tubi a raggi X, acceleratori di particelle A, B sorgenti di radiazioni NON ionizzanti C sorgenti di radiazioni ionizzanti.  Campi elettromagnetici Principali caratteristiche dei campi elettromagnetici ▪ intensità della componente elettrica (V/m); ▪ intensità della componente magnetica (T o A/m); ▪ densità di potenza irradiata (W/m2); Campi elettrici ▪ sono facilmente schermati da oggetti presenti sul loro percorso o gabbie di Faraday; ▪ sono generati da qualsiasi apparecchio elettrico connesso alla rete, anche se spento. Campi magnetici ▪ sono difficilmente schermabili; ▪ sono generati solo da apparecchi accesi.  Spettro elettromagnetico (EM) Lo spettro elettromagnetico è l'insieme di tutte le frequenze delle radiazioni elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico (E.M.)  Tipologia di radiazione E.M. Tipo di radiazione Frequenza Lunghezza elettromagnetic [Hz] d'onda [m] a ONDE RADIO ≤ 250 106 104 - 10-1 MICROONDE 250 106 – 300 109 1 – 10-3 INFRAROSSI 300 109 – 428 1012 10-3 – 700 10-9 VISIBILE 428 1012 – 749 1012 700 10-9 – 400 10-9 ULTRAVIOLETTO 749 1012 – 30 1015 400 10-9 – 10 10-9 RAGGI X 30 1015 – 300 1018 10 10-9 – 1 10-12 RAGGI GAMMA ≥ 300 1018 ≤1 10-12 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙  Radiazioni NON Ionizzanti RADIAZIONI NON IONIZZANTI o NIR (Non-Ionizing Radiations): radiazioni elettromagnetiche che, per le loro caratteristiche di frequenza, lunghezza d’onda ed energia, non producono ionizzazione, cioè NON modificano la struttura dell’atomo o della molecola nei materiali ad esse esposti. Comprendono: ▪ i campi elettrici e magnetici statici; ▪ i campi elettromagnetici a frequenze molto basse; ▪ le radiofrequenze (RF); ▪ le microonde (MW); ▪ l’infrarosso; ▪ la luce visibile; ▪ i raggi ultravioletti (questi ultimi in realtà hanno energia sufficiente (~12 eV) per spostare dalla loro orbita gli elettroni periferici di valenza, quindi sarebbero da annoverare tra le radiazioni ionizzanti. Tuttavia, i raggi ultravioletti non sono ritenuti tali Radiazioni NON Ionizzanti Campi a bassa frequenza < 100 kHz Prodotti da elettrodotti, cabine di trasformazione, elettrodomestici Normalmente B < 0,2÷0,4 µT L’energia trasportata è troppo bassa per produrre danni biologici I campi E e B rimangono localizzati in prossimità delle sorgenti (non onde EM) Per valori di E da 2 a 10 kV/m si può avere vibrazione del sistema pilifero Per valori di B tra 5 e 10 mT si hanno effetti sul sistema visivo e nervosi Si adotta come valore di attenzione 0,5 µT Campi ad alta frequenza 100 kHz-300 GHz Sorgenti: telefoni cellulari, ponti radio per telefonia cellulare, antenne radio e TV, impianti radar I campi EM si propagano anche a grande distanza I campi EM possono cedere energia ai tessuti biologici per conduzione elettrica (il corpo umano è conduttore sotto 1 MHz, isolante sopra 30 MHz) Il limite di cautela e 6 V/m (il più basso in Europa) Valori limite da normativa Tabella 1 Intensità di campo Intensità di campo Densità di potenza elettrico E [V/m] magnetico H [A/m] D [W/m2] Limiti di esposizione (valore che non deve essere superato in alcuna condizione di esposizione) 0,1 < f < 3 MHz 60 0,2 = 0,25 µT - 3 < f < 3000 MHz 20 0,05 = 0,06 µT 1 3 < f < 300 GHz 40 0,1 = 0,125 µT 4 Tabella 2 Intensità di campo Intensità di campo Densità di potenza elettrico E [V/m] magnetico H [A/m] D [W/m2] Valori di attenzione (misura di cautela per la protezione da effetti a lungo termine) 0.1 MHz < f < 300 GHz 6 0,016 = 0,02 µT 0,10 (3 MHz-300 GHz) Tabella 3 Intensità di campo Intensità di campo Densità di potenza elettrico E [V/m] magnetico H [A/m] D [W/m2] Obiettivi di qualità (valore obiettivo da conseguire) 0,1 MHz < f < 300 GHz 6 0,016 = 0,02 µT 0,10 (3 MHz-300 GHz)  Effetti dei campi EM a bassa frequenza “Frequenza di rete”, ossia 50 Hz, relativi a elettrodotti, centrali elettriche, elettrodomestici: ▪ effetti termici: trascurabili; ▪ effetti specifici acuti: induzione di correnti nel corpo umano; extrasistole e fibrillazione ventricolare; stimolazione di tessuti eccitabili; effetti sul sistema visivo e sul sistema nervoso centrale; ▪ effetti specifici cronici: rischio di neoplasie (sono classificati come “possibili cancerogeni per l’uomo”). Limiti per l’induzione magnetica di campi magnetici statici Rischi VA (B0 ) [mT] Interferenza con dispositivi impiantabili attivi ad esempio stimolatori cardiaci 0,5 Rischio di attrazione e propulsivo nel campo periferico di sorgenti ad alta intensità (> 3 100 mT) Effetti dei campi EM a RF e MW I meccanismi di interazione dei campi elettromagnetici con la materia biologica accertati si traducono sostanzialmente in due effetti fondamentali: induzione di correnti nei tessuti elettricamente stimolabili, e cessione di energia con rialzo termico. Tali effetti sono definiti effetti diretti in quanto risultato di un’interazione diretta dei campi con il corpo umano. Alle frequenze più basse e fino a circa 1 MHz, prevale l’induzione di correnti elettriche nei tessuti elettricamente stimolabili, come nervi e muscoli. Con l’aumentare della frequenza diventa sempre più significativa la cessione di energia nei tessuti attraverso il rapido movimento oscillatorio di ioni e molecole di acqua, con lo sviluppo di calore e riscaldamento. A frequenze superiori a circa 10 MHz, quest’ultimo effetto è l’unico a  Effetti dei campi EM a RF e MW Radiofrequenze (RF: 30 kHz-300 MHz) e Microonde (MW: 300 MHz-300 GHz): ▪ effetti termici (acuti): opacizzazione del cristallino; anomalie della cornea; lesioni retiniche; infiammazione dell’iride; sterilità temporanea o permanente; alterazioni del sistema immunitario e del sangue; disturbi digestivi e cardiovascolari; ▪ effetti specifici cronici: alterazioni della struttura e delle funzioni della membrana cellulare, con conseguente alterazione della pressione arteriosa, dell’elettroencefalogramma ecc.; controverso aumento del rischio di tumori cerebrali, polmonari e di leucemie tra aviatori, militari, termosaldatori della plastica). ▪ Misure di protezione: ▪ attive: uso di schermi, filtri, DPI; ▪ passive: limitazione nell’accesso alle zone pericolose; riduzione del tempo di esposizione. Effetti diretti Gli effetti diretti si manifestano al di sopra di specifiche soglie di induzione: l'attuale quadro delle conoscenze consente di disporre di un “razionale” (cioè una base logico-scientifica) per la definizione di valori limite di esposizione che ne prevengano l'insorgenza in soggetti che non abbiano controindicazioni specifiche all'esposizione. Effetti indiretti esistono effetti indiretti che possono avere gravi ricadute sulla salute e sicurezza e pertanto vanno prevenuti. Nella maggior parte dei casi il rispetto dei livelli di azione prescritti per i lavoratori dall'attuale normativa non garantisce la prevenzione degli effetti indiretti, che vanno presi in esame in maniera specifica, facendo riferimento in primo luogo al rispetto dei valori limite espositivi prescritti per la popolazione generale e per i luoghi aperti al pubblico. Effetti indiretti interferenze con attrezzature e altri dispositivi medici elettronici; interferenze con attrezzature o dispositivi medici impiantati attivi, ad esempio stimolatori cardiaci o defibrillatori; interferenze con dispositivi medici portati sul corpo, ad esempio pompe insuliniche; interferenze con dispositivi impiantati passivi, ad esempio protesi articolari, chiodi, fili o piastre di metallo; effetti su schegge metalliche, tatuaggi, body piercing e body art; rischio di proiettili a causa di oggetti ferromagnetici non fissi in un campo magnetico statico; innesco involontario di detonatori; innesco di incendi o esplosioni a causa di materiali infiammabili o esplosivi; scosse elettriche o ustioni dovute a correnti di contatto quando una persona tocca con un oggetto conduttore in un campo elettromagnetico e uno dei due non collegato a terra. è  Radiazione Ultravioletta Lunghezza Energia per Energia per Nome Sigla Frequenza [Hz] fotone fotone d'onda λ [nm] [×10-19 J] [eV] Ultravioletto UV 100 – 400 3 · 1015 - 7,49 · 1014 19,9 - 4,97 3,10 – 12,4 9,52×1014 - 7,49 · Ultravioletto A UVA 315 – 400 6,31 – 4,97 3,94 – 3,10 1014 1,07×1015 - 9,52 · Ultravioletto B UVB 280 – 315 7,09 – 6,31 4,43 – 3,94 1014 Ultravioletto C UVC 100 – 280 3 · 1015 - 1,07×1015 19,9 – 7,09 12,4 – 4,43 1 eV = (1,6 10−19 C) (1 V) = = 1,6 10−19 J È un’unità di misura dei livelli di radiazioni UV sulla base degli effetti sulla cute umana ∙ ∙ Radiazione UV e pelle umana Radiazione UV e pelle umana  Radiazioni UV naturali attività che possono comportare elevato rischio di esposizione a radiazione UV solare Lavorazioni Floricoltura - Istruttori di sport Bagnini agricolo/forestali Giardinaggio all'aperto Addetti alle attività di ricerca Pesca e Lavori e stoccaggio Edilizia e Lavorazioni in a bordo di idrocarburi Cantieristica cave e miniere a imbarcazioni, liquidi e gassosi stradale/ferroviaria/ cielo aperto ormeggiatori, nel territorio, nel navale attività portuali mare e nelle piattaforme continentali  Radiazioni UV naturali attività che possono comportare rischio di esposizione a radiazione UV solare Addetti a Manutenzioni Operatori lavorazioni linee elettriche Parcheggiatori ecologici/netturbini all'aperto o in ed idrauliche piazzali esterne Polizia Rifornimento Portalettere/ municipale / Manutenzioni carburante: stradale/ recapito spedizioni Forze ordine/ piscine aeroportuale militari LASER Il laser è un dispositivo che consente di generare radiazione ottica monocromatica, costituita cioè da un’unica lunghezza d’onda, estremamente direzionale e di elevata intensità. Tali caratteristiche non sono generalmente ottenibili con l’impiego di sorgenti di luce incoerente (es. lampade ad incandescenza, LED, a scarica di gas o ad arco). 23 LASER Tutti i laser sono basati sul medesimo principio fisico: l’amplificazione coerente dell’intensità luminosa tramite emissione stimolata di radiazione (in inglese Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) e sono tipicamente costituiti da un materiale attivo le cui proprietà fisiche determinano la lunghezza d’onda della radiazione laser, racchiuso in un contenitore cilindrico le cui basi sono due specchi piani. 24 Radiazione laser e pelle umana Possibile meccanismo di azione della Low Level Laser Therapy sul ringiovanimento della pelle. La LLLT aiuta il ringiovanimento della pelle incrementando la produzione di collagene e rallentandone la degradazione Radiazione laser e pelle umana Trattamento dell’acne con luce rossa e blu. Il Propionibacterium dell’acne sintetizza e immagazzina una grande quantità di porfirine. Quando le porfirine sono esposte a luce visibile (in particola modo blu), diventano chimicamente attive e passano in stato eccitato, con formazione di radicali liberi che danneggiano la membrana batterica, Effetti delle NIR sulla salute Si distingue tra: ▪ effetti acuti: immediati o di breve periodo es. fibrillazione ventricolare e disturbi visivi dovuti a correnti indotte dal CM nel corpo umano, bruciature ▪ effetti cronici: ritardati; ▪ effetti termici: riguardano l’intero corpo dovuti ad effetto Joule ▪ effetti non termici o specifici: si sviluppano a livello cellulare o molecolare;  Effetti dell’esposizione a UV Effetti deterministici Effetti probabilistici Esiste una soglia per il Non esiste soglia fenomeno La probabilità aumenta La gravità aumenta con la con la dose assorbita dose assorbita Eritema Tumori cutanei (UV=gruppo Fotocheratite e 1 IARC) fotocongiuntivite Fotoelastosi Cataratta 28 Radiazioni Ionizzanti RADIAZIONI IONIZZANTI o IR (Ionizing Radiations): radiazioni elettromagnetiche che, per le loro caratteristiche di frequenza, lunghezza d’onda, energia, hanno la capacità di ionizzare, cioè modificare la struttura dell’atomo o della molecola nei materiali ad esse esposti, dando origine a materiali caricati elettricamente. I raggi X caratteristici, provenienti dalle diseccitazioni atomiche hanno normalmente energie inferiori a quelle dei raggi γ, provenienti dalle diseccitazioni nucleari. I raggi X possono provenire da cariche elettriche fortemente accelerate o frenate (Bremsstrahlung). I raggi γ sono emessi nelle esplosioni stellari e nell’annichilazione materia-antimateria.  Radiazioni ionizzanti Si definiscono ionizzanti quelle radiazioni che, in virtù del loro elevato contenuto energetico, sono in grado di ionizzare la materia con cui vengono a contatto, ossia di trasformare gli atomi di cui essa è composta (elettricamente neutri) in particelle cariche, dette ioni. Possono essere: corpuscolari, cioè costituite da particelle subatomiche, e dotate di carica elettrica, come i protoni, le radiazioni alfa (α) e beta (β); non corpuscolari, cioè onde elettromagnetiche, come i raggi X e i raggi gamma (γ). Le radiazioni corpuscolari hanno la capacità di ionizzare direttamente la materia; le onde elettromagnetiche e i neutroni dotati di sufficiente energia sono indirettamente ionizzanti, nel senso che la loro interazione con la materia genera particelle direttamente ionizzanti. Capacità di penetrazione nella materia Le radiazioni ionizzanti (R.I.) hanno una diversa capacità di penetrazione, dovuta alla loro diversa natura: ▪ le radiazioni alfa sono particelle cariche positivamente (si tratta di nuclei di elio) e possono essere arrestate da un percorso di pochi centimetri in aria o da un foglio di carta. Non superano la barriera della pelle e, pertanto, la loro pericolosità per l’organismo è legata ad un eventuale irraggiamento interno da sostanze inalate, ingerite o penetrate attraverso ferite; ▪ le radiazioni beta sono particelle cariche negativamente (elettroni) o positivamente (positroni); sono più penetranti rispetto alle alfa, ma anch’esse possono essere fermate da barriere di modesta entità, come un foglio di alluminio. Il loro percorso in aria è di qualche metro, nei tessuti organici di qualche centimetro; ▪ i raggi gamma e i raggi X sono onde elettromagnetiche di elevata frequenza, rispettivamente, altissima e molto alta, dotate di un alto potere di penetrazione; possono essere arrestate da spessi blocchi Effetti biologici Si distinguono: ▪ effetti acuti: si verificano in seguito all’assorbimento di dosi molto alte di radiazioni in un breve lasso di tempo (es. incidenti in centrali nucleari); ▪ effetti cronici: derivano dall’esposizione continua e prolungata nel tempo a piccole dosi di radiazioni (quotidianità di alcune attività professionali); ▪ effetti somatici: riguardano tutti i tessuti dell’organismo; ▪ effetti genetici: riguardano le cellule dell’apparato riproduttivo, attraverso cui si potrebbero trasmettere alla prole. Effetti biologici Le radiazioni ionizzanti determinano sugli organismi effetti diversi a seconda della: ▪ dose; ▪ via di esposizione: irraggiamento esterno o interno; ▪ velocità di riproduzione cellulare del tessuto irradiato (la maggiore sensibilità si riscontra a carico di: midollo osseo, pelle, mucosa intestinale, spermatozoi, cellule indifferenziate). Effetti biologici DOSE Uno dei fattori da cui dipende l’entità del danno biologico da radiazione è la dose. Si distingue tra: ▪ dose assorbita: rappresenta la quantità di energia assorbita dall’unità di massa di un tessuto irradiato. Si misura in Gray (Gy): 1 Gy = 1 J per kg di materia. Dosi superiori a 5 – 6 Gy comportano la morte, entro pochi giorni, di tutti i soggetti esposti; ▪ dose equivalente: misura gli effetti biologici delle radiazioni assorbite, tenendo conto che, a parità di dose, le diverse tipologie di radiazioni producono danni di entità diversa. Si ricava moltiplicando la dose assorbita per un fattore che esprime la loro diversa pericolosità. Si misura in Sievert (Sv) e suoi sottomultipli; Effetti biologici Tipologie di danni I danni conseguenti all’assorbimento di radiazioni ionizzanti si classificano in: ▪ danni somatici deterministici; ▪ danni somatici stocastici; ▪ danni genetici stocastici. In tutti i casi si determina una modifica del DNA della cellula, con conseguenze diverse, a seconda del tipo di cellula e dell’entità dell’alterazione.  Campi Elettromagnetici e Radiazioni Ottiche Artificiali D.lgs.81/2008 Titolo VIII - Capo V (Radiazioni Ottiche Artificiali) entrato in vigore nell’aprile 2010 - Capo IV (Campi Elettromagnetici) entrato in vigore nel settembre 2016  Titolo VIII – Capo I Art. 181 - Valutazione dei rischi 2. La valutazione dei rischi derivanti da esposizioni ad agenti fisici programmata ed effettuata, con cadenza almeno quadriennale, da personale qualificato nell'ambito del servizio di prevenzione e protezione in possesso di specifiche conoscenze in materia. è Titolo VIII – Capo I Art. 181 - Valutazione dei rischi 3. ……. La valutazione dei rischi riportata sul documento di valutazione di cui all’articolo 28, essa pu includere una giustificazione del datore di lavoro secondo cui la natura e l’entit dei rischi non rendono necessaria una valutazione dei rischi pi dettagliata. ò ù à è  Titolo VIII – Capo IV (Campi Elettromagnetici) Art. 209 Valutazione dei rischi e identificazione dell’esposizione 1. Nell’ambito della Valutazione dei Rischi di cui all’art.181, il Datore di Lavoro valuta tutti i rischi per i lavoratori derivanti da campi elettromagnetici sul luogo di lavoro e, quando necessario, misura o calcola i livelli dei campi elettromagnetici ai quali sono esposti i lavoratori. ….. omissis ….. La valutazione, la misurazione e il calcolo devono essere effettuati, inoltre, tenendo anche conto delle informazioni sull’uso e sulla sicurezza rilasciate dai fabbricanti o dai distributori delle attrezzature, ovvero dei livelli di emissione indicati in conformit alla legislazione europea, ove applicabili alle condizioni di esposizione sul luogo di lavoro o sul luogo di installazione. à  Titolo VIII – Capo V (Radiazioni ottiche artificiali) Art. 216 Identificazione dell’esposizione e valutazione dei rischi 1. Nell’ambito della Valutazione dei Rischi di cui all’art.181, il Datore di Lavoro valuta e, quando necessario, misura e/o calcola i livelli delle radiazioni ottiche a cui possono essere esposti i lavoratori. ….. Omissis ….. In tutti i casi di esposizione, la valutazione tiene conto dei dati indicati dai fabbricanti delle attrezzature, se contemplate da pertinenti direttive comunitarie di prodotto. Le sorgenti di Radiazioni Ottiche possono essere classificate in: Coerenti (LASER) emettono radiazioni in fase fra di loro (i minimi e i massimi delle radiazioni coincidono), e sono generate da LASER, Non Coerenti (tutte le sorgenti di Radiazioni Ottiche diverse dai LASER) emettono radiazioni sfasate e sono generate da tutte le altre sorgenti non LASER e dal Sole.  Radiazioni Coerenti / Incoerenti Il LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) un dispositivo che consente di generare radiazione ottica monocromatica, costituita cio da un’unica lunghezza d’onda, estremamente direzionale e di elevata intensit. è à è  Esempi di sorgenti di radiazioni ottiche artificiali di uso sanitario NON COERENTI lampade scialitiche lampade germicide lampade o L.E.D. per fototerapia lampade per luce pulsata, abbronzatura … COERENTI qualsiasi tipo di LASER 44 Principali effetti dannosi della radiazione ottica sull’occhio e la pelle La tipologia di effetti associati all’esposizione a ROA dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione incidente, mentre dall’intensità dipendono sia la possibilità che questi effetti si verifichino sia la loro gravità. Lunghezza Tipo Occhio Pelle d’onda (nm) 100 - 280 UV C Eritema Tumori cutanei fotocheratite (scottatura della Processo 280 - 315 UV B foto congiuntivite pelle) accelerato di cataratta invecchiamento 315 - 400 UV A della pelle fotochimica Reazione di foto lesione fotochimica sensibilità 400 – 780 Visibile e termica della retina cataratta 780 - 1400 IR A bruciatura della Bruciatura della retina pelle cataratta, 1400 - 3000 IR B bruciatura della cornea bruciatura della 3000 - 106 IR C cornea 45