Sicurezza nel Laboratorio: Radiazioni non ionizzanti

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1 Sicurezza nel Laboratorio: Radiazioni non ionizzanti Per questo corso non si consiglia nessun libro di testo t pertanto t il file contiene sia pagine didattiche sia pagine di approfondimento messe a punto con l obiettivo di migliorare la comprensione delle problematiche presentate. a cura del: Dr. Manuel Fernández Servizio Prevenzione e Protezione a.a Corso di Laurea in Scienze Biologiche

2 Titolo VIII, Capo IV del D. Lgs. 81/2008 AGENTI FISICI Protezione dei lavoratori dai rischi di esposizione ai campi elettromagnetici

3 Legge 36 del 22 febbraio 2001 Legge quadro sulla protezione della popolazione p dalle esposizioni ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici. È una normativa che riguarda gli ambienti di vita, ma non esplicitamente gli ambienti di lavoro; Di conseguenza non è integrata nel D. Lgs. 81/2008.

4 Pagina didattica NIR Radiazioni non ionizzanti Con il termine radiazioni non ionizzanti vengono indicate tutte quelle forme di radiazione il cui meccanismo primario di interazione con la materia non è quello della ionizzazione. Talvolta in questa categoria vengono ricompresi anche i campi elettrici i e magnetici i statici ti i (anche se non emettono radiazioni), e gli ultrasuoni che sono onde acustiche (meccaniche) e non elettromagnetiche.

5 Spettro delle radiazioni

6 Pagina didattica (solo tipo di sorgenti) Sorgenti di radiazioni non ionizzanti Alcune delle sorgenti di radiazioni NIR sono indicate nella seguente tabella: Tipo di radiazioni Frequenze Sorgenti CMS (Campi magnetici statici) 0 Hz Risonanza magnetica nucleare (NMR), celle elettrolitiche ELF-VLF (frequenze estremamente basse) 1 Hz 300 khz Rete elettrica (50 Hz), VDT RF-MW (radiofrequenze, microonde) IR-VIS-UV (infrarosso, visibile, ultravioletta) 300 khz 300 GHz > 300 GHz Radio-TV, cellulari, marconiterapia, radarterapia, forni a MW Agitatori termici, flash per laser, lampade spettroscopiche, lampade germicide (UV)

7 Caratteristiche delle sorgenti Le sorgenti di campi elettromagnetici possono essere suddivise in sorgenti irradianti intenzionali e non intenzionali: Radiatori intenzionali: hanno come scopo l emissione di NIR (ad es. sistemi di telecomunicazione). Hanno caratteristiche note e delimitate di potenza d emissione, stabilità in frequenza, emissione di armoniche spurie, etc. Radiatori non intenzionali: emettono radiazioni come effetto secondario ed indesiderato (perdite di radiazione) rispetto al loro uso primario. Esempi sono gli apparecchi di riscaldamento ad induzione, forni a microonde e videoterminali. Sono radiatori non intenzionali anche tutti gli oggetti riflettenti che agiscono da sorgenti secondarie quando investite da radiazioni.

8 Sorgenti di campi magnetici Tra le principali sorgenti di campi magnetici vi sono gli apparecchi per risonanza magnetica nucleare (NMR) in cui sono presenti varie sorgenti di campo magnetico per produrre immagini diagnostiche: Un campo statico elevatissimo ( 10 T), generato da un magnete superconduttore; Un campo magnetico variabile nel tempo; Un campo a radiofrequenze (30 MHz 600 MHz) con potenze medie fino a 100 Watt e potenze istantanee di picco di 10 kw.

9 Sorgenti a basse frequenze (ELF-VLF) Tra le sorgenti di campi elettromagnetici ti i a basse frequenze più diffuse nei laboratori vi sono: Apparecchiature che fanno uso della rete elettrica, anche ad alte tensioni e che operano quindi a 50 Hz; Videoterminali. In quelli che fanno uso di tubi a raggi catodici (CRT), per la generazione dell immagine lo schermo viene spazzolato da un fascetto con le seguenti frequenze: Verticale Hz Orizzontale khz Dot-clock (colore) ~ 20 MHz Nei moderni monitor a cristalli liquidi (LCD) sono presenti solo emissioni alla frequenza di dot-clock.

10 Sorgenti di radiofrequenze e microonde Tra le sorgenti di radiofrequenze e microonde più frequenti nei laboratori e nelle strutture sanitarie vi sono: Forni a microonde: vengono usati per riscaldare o portare a alte temperature prodotti ben definiti o per sterilizzare o cuocere. Operano intorno a 2,45 GHz. Apparecchi sanitari: Servono per riscaldare tessuti (ad es. marconiterapia i ~ 35 MHz oppure radarterapia ~ 2,45 GHz)

11 Pagina didattica Effetti biologici nell organismo A basse frequenze (ELF VLF) e per i campi statici prevale il fenomeno di induzione di correnti nell organismo. Alle RF e MW prevale il riscaldamento dei tessuti. Per le radiazioni IR-VIS-UV prevale il surriscaldamento superficiale dei tessuti esterni (occhi, pelle).

12 Effetti biologici a basse frequenze A basse frequenze (ELF VLF) prevale il fenomeno di induzione di correnti nell organismo. Il limite superiore di frequenza è determinato dalla necessità che siano soddisfatte le seguenti condizioni: I tessuti ti devono essere considerati buoni conduttori; Le dimensioni o distanze coinvolte devono essere piccole rispetto alla lunghezza d onda o alla profondità di penetrazione del campo elettromagnetico nei tessuti.

13 Effetti biologici alle RF e MW Alle RF e MW prevale il riscaldamento dei tessuti. L assorbimento di energia non si traduce proporzionalmente in aumento della temperatura del tessuto. I meccanismi di termoregolazione dell organismo tendono a contenere questo effetto. Da 20 MHz a 300 MHz l assorbimento è relativamente elevato sul corpo intero con particolare riguardo a zone localizzate a causa di risonanze; Da 300 MHz a 10 GHz si hanno assorbimenti localizzati non uniformi. Particolare attenzione merita il caso di impulsi di radiazioni che possono generare aumenti di temperatura in tempi inferiori a quelli di risposta dell organismo.

14 Effetti biologici i i per radiazioni i i IR-VIS-UV Per le radiazioni IR-VIS-UV prevale il surriscaldamento superficiale dei tessuti esterni (occhi, pelle). Più in particolare: Le radiazioni ultraviolette non penetrano molto al di sotto della superficie dei tessuti esposti e sono assorbite in modo particolare dalla cornea dell occhio; Le radiazioni visibili sono assorbite in maniera particolarmente efficiente dai coni e dai bastoncelli disposti sulla retina; La radiazione infrarossa provoca il riscaldamento intenso dei tessuti esterni irradiati.

15 Grandezze dosimetriche e grandezze operative Tenuto conto della tipologia degli effetti biologici che si riscontrano, le grandezze dosimetriche più adatte sono la densità di corrente (J) per le basse frequenze, il tasso di assorbimento specifico (SAR), che rappresenta la potenza assorbita per unità di massa per le RF e MW ed infine ne la potenza assorbita per unità di superficie (S) per le altre radiazioni. Tali grandezze dosimetriche sono difficilmente misurabili. Tuttavia esse possono essere messe in relazione con altre grandezze, il campo elettrico (in V/m) ed il campo magnetico (in A/m), che sono più operative. Il superamento di un limite di grandezza dosimetrica implica forzosamente il superamento di una grandezza operativa, mentre il contrario non è obbligatorio (principio di cautela). Range di frequenze Effetti riscontrati Grandezza Dosimetrica Grandezza operativa ELF-VLF (10 Hz 100 khz) Elettrostimolazione delle cellule dovuto alle correnti indotte nei tessuti. Densità di corrente (J). Campo elettrico (E) e campo magnetico (H) RF MW Surriscaldamento localizz. di organi e tessuti Tasso di assorbimento (100 khz 10 GHz) per assorbimento di energia elettromagnetica. specifico (SAR). Campo elettrico (E) o campo magnetico IR VIS UV (> 10 GHz) Surriscaldamento superficiale dei tessuti esterni. Potenza assorbita per unità di superficie (S). (H)

16 Limiti di grandezza dosimetrica Maglia Larga Soggetti Professionalmente Esposti Maglia Stretta Popolazione J = Densità di corrente SAR = Tasso di assorbimento specifico S = Densità di potenza SAR (mw/kg) 100 J (ma/m 2 ) S (W/m 2 ) Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz 1GHz 10GHz 100GHz Frequenza

17 Limiti di grandezza operativa 1MV/m 100kV/m E Soggetti Professionalmente Esposti E Popolazione H Soggetti Professionalmente Esposti H Popolazione 100kA/m 10kA/m 1kA/m Campo Elettrico (E) 10kV/m 1kV/m 100A/m 10A/m 1A/m 100mA/m Camp po Magne etico (H) 100V/m 10mA/m 1mA/m 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz100MHz 1GHz 10GHz100GHz Frequenza (f)

18 Norme di prevenzione per i CMS Per i campi magnetici statici e/o operanti a basse frequenze sono previste delle limitazioni di accesso (zone di accesso controllato), viste le difficoltà di schermare i campi magnetici. i Per le altre sorgenti di NIR sono in corso di definizione limiti di accesso e procedure operative.

19 Pagina didattica Norme di prevenzione per CMS-ELF-VLF-RF-MW MW Predisporre un adeguata schermatura delle sorgenti (normalmente garantita dal costruttore, prestare particolare attenzione nel caso di prototipi); Durante il funzionamento degli apparecchi mantenere una certa distanza di sicurezza ( 2 m); Limitare o vietare l accesso a portatori di pacemaker e di protesi metalliche (solo CMS-ELF-VLF); Evitare l uso di oggetti conduttori (soprattutto se ferromagnetici) vicino all area di lavoro; Non posizionare più macchinari vicini tra loro; Evitare postazioni di lavoro permanenti vicine al macchinario (ad es. scrivania sul muro adiacente alla stanza in cui vi è il macchinario, oppure postazione di lavoro alle spalle di un videoterminale con tubo a raggi catodici).

20 Pagina didattica Norme di prevenzione per IR-VIS-UV In tutte tt le situazioni i i che possono provocare l esposizione a sorgenti intense di radiazione IR, VIS, UV (ad es. lampade spettroscopiche) vanno usati camici per difendere la pelle ed opportuni occhiali protettivi. In particolare, la visione diretta di sorgenti UV deve essere fatta attraverso schermi opachi alla radiazione stessa. Nel caso di esposizioni a livelli di radiazione nocivi si dovrebbe procedere ad una visita iit medica specialistica. iliti Visita periodiche sono consigliabili a chi lavora usualmente con sorgenti di radiazioni IR-VIS-UV.

21 Esposizione indiretta L interazione i indiretta fra organismi i e campi elettromagnetici, a frequenze inferiori ai 100 MHz è sostanzialmente dovuta all induzione di cariche su oggetti metallici non messi a terra, come cavi o pannelli. Si può quindi verificare: Una scintilla, prima che la persona tocchi l oggetto; Il passaggio di corrente elettrica verso terra, attraverso la persona che è a contatto tt con l oggetto caricato. L intensità ità di questa corrente dipende dalla quantità di carica sull oggetto, che a sua volta dipende dalle caratteristiche geometriche ed elettriche dell oggetto, della frequenza e intensità del campo e della resistenza elettrica della persona. In genere le problematiche di interazione indiretta In genere le problematiche di interazione indiretta vengono ricomprese nel caso generale di rischio elettrico.

22 Riferimentii 1. D. Lgs. 81/2008 Attuazione dell articolo l 1 della Legge 3 agosto 2007, n 123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro Titolo VIII Capo IV 2. D. Lgs. 106/2009 Disposizioni integrative e correttive del decreto legislativo 9 aprile 2008, n. 81, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro. 3. Napo in DVD, a cura dell INAIL in collaborazione con altri enti previdenziali europei. 4. Safelab La sicurezza nei laboratori, a cura dell INFMedia Laboratory. 5. NIR in Medicina, a cura della Regione Piemonte Assessorato alla Sanità.