目に見える光と同様に、紫外線 (UVR) は、可視光よりも波長が短く、よりエネルギーの高い光子 (放射線の粒子) を持つ光放射の一種です。 ほとんどの光源は、UVR も放出します。 UVR は太陽光に含まれており、産業、科学、医療で使用される多数の紫外線源からも放出されます。 労働者は、さまざまな職業環境で UVR に遭遇する可能性があります。 周囲光レベルが低い場合、非常に強い近紫外 (「ブラック ライト」) 光源が見える場合がありますが、通常、UVR は目に見えず、UVR に照らされたときに蛍光を発する物質の輝きによって検出する必要があります。
光が虹に見える色に分けられるように、UVR は細分化され、その成分は一般に次のように表されます。 UVA、UVB & UVC. 光と紫外線の波長は、一般にナノメートル (nm) で表されます。 1 nm は 10 億分の XNUMX (XNUMX-9) メートル。 太陽光に含まれる UVC (超短波長 UVR) は大気に吸収され、地表には到達しません。 UVC は、表面や空気中のバクテリアやウイルスを殺すのに非常に効果的な単一波長 (254 nm) でほとんどのエネルギーを放出する殺菌灯などの人工光源からのみ利用できます。
UVB は皮膚や目に最も生物学的にダメージを与える UVR であり、このエネルギー (太陽光の成分) のほとんどは大気によって吸収されますが、それでも日焼けやその他の生物学的影響を引き起こします。 長波長 UVR である UVA は通常、ほとんどの光源に見られ、地球に到達する最も強い UVR でもあります。 UVA は組織の奥深くまで浸透できますが、個々の光子のエネルギーが UVB や UVC よりも小さいため、UVB ほど生物学的損傷はありません。
紫外線放射源
日光
UVR への最大の職業的暴露は、日光の下での屋外作業者によって経験されます。 太陽放射のエネルギーは地球のオゾン層によって大幅に減衰され、地上の UVR は 290 ～ 295 nm を超える波長に制限されます。 太陽光のより危険な短波長 (UVB) 光線のエネルギーは、大気の傾斜経路の強い関数であり、季節や時間帯によって変化します (Sliney 1986 および 1987; WHO 1994)。
人工ソース
人為的曝露の最も重要な原因には、次のものがあります。
工業用アーク溶接。 潜在的な UVR 曝露の最も重要な原因は、アーク溶接装置の放射エネルギーです。 アーク溶接装置の周囲の UVR のレベルは非常に高く、数メートルの近距離で見ると、曝露から XNUMX ～ XNUMX 分以内に目や皮膚に急性損傷が発生する可能性があります。 目と皮膚の保護は必須です。
工業用/職場用 UVR ランプ。 インク、塗料、プラスチックの光化学硬化など、多くの産業および商業プロセスでは、UV 範囲で強く放射するランプの使用が必要です。 シールドにより有害な露出の可能性は低いですが、場合によっては偶発的な露出が発生する可能性があります。
「ブラックライト」。 ブラック ライトは、主に UV 範囲で発光する特殊なランプであり、一般に、蛍光粉を使用した非破壊検査、紙幣や書類の認証、広告やディスコでの特殊効果に使用されます。 これらのランプは、人に重大な危険を及ぼすことはありません (特定のケースで光感作された皮膚を除く)。
医療。 UVR ランプは、さまざまな診断および治療目的で医療に使用されています。 UVA 光源は通常、診断アプリケーションで使用されます。 患者への曝露は治療の種類によって大きく異なり、皮膚科で使用される UV ランプはスタッフが慎重に使用する必要があります。
殺菌UVRランプ。 250 ～ 265 nm の範囲の波長を持つ UVR は、DNA 吸収スペクトルの最大値に対応するため、滅菌と消毒に最も効果的です。 低圧水銀放電管は、放射エネルギーの 90% 以上が 254 nm 線にあるため、UV 光源としてよく使用されます。 これらのランプは、「殺菌ランプ」、「殺菌ランプ」、または単に「UVC ランプ」と呼ばれることがよくあります。 殺菌灯は、病院で結核感染と闘うために使用され、空気中および表面の微生物を不活性化するために微生物学的安全キャビネット内でも使用されます。 ランプの適切な設置と目の保護具の使用が不可欠です。
美容タンニング. サンベッドは、クライアントが主に UVA 範囲で、一部の UVB 範囲で放出する特別な日焼けランプで日焼けを取得できる企業で見られます。 サンベッドを定期的に使用すると、年間の紫外線皮膚暴露に大きく貢献する可能性があります。 さらに、日焼けサロンで働くスタッフも低レベルにさらされる可能性があります。 ゴーグルやサングラスなどの目の保護具の使用はクライアントに義務付けられるべきであり、取り決めによっては、スタッフ メンバーでさえも目の保護具を必要とする場合があります。
一般照明. 蛍光灯は、職場では一般的であり、家庭でも長い間使用されてきました。 これらのランプは少量の UVR を放出し、人の年間 UV 暴露に寄与するのはわずか数パーセントです。 タングステン ハロゲン ランプは、さまざまな照明やディスプレイの目的で、家庭や職場でますます使用されています。 シールドされていないハロゲン ランプは、短距離で急性傷害を引き起こすのに十分なレベルの UVR を放出する可能性があります。 これらのランプにガラス フィルターを取り付けることで、この危険を排除できます。
生物学的効果
皮膚
紅斑
紅斑、または「日焼け」は、通常、UVR にさらされてから 1,000 ～ 1982 時間後に皮膚が赤くなることで、数日後に徐々に消えます。 重度の日焼けは、水ぶくれや皮膚の剥離を伴うことがあります。 UVB と UVC は両方とも、UVA よりも約 295 倍効果的に紅斑を引き起こしますが (Parrish、Jaenicke、および Anderson 315)、より長い UVB 波長 (1928 ～ 295 nm) によって生成される紅斑はより深刻で、より長く持続します (Hausser 1930)。 紅斑の重症度と時間経過の増加は、これらの波長が表皮により深く浸透した結果です。 皮膚の最大感度は明らかに約 1931 nm で発生し (Luckiesh、Holladay、および Taylor 0.07; Coblentz、Stair、および Hogue 315)、1987 nm およびそれより長い波長で発生する感度ははるかに低く (約 XNUMX) (McKinlay および Diffey XNUMX)。
295 nm の最小紅斑線量 (MED) は、日焼けしていない薄い色素沈着の皮膚に関する最近の研究で報告されており、6 ～ 30 mJ/cm の範囲です。2 (Everett、Olsen および Sayer 1965; Freeman など 1966; Berger、Urbach および Davies 1968)。 254nmにおけるMEDは、曝露後の経過時間や、皮膚が屋外の日光に多くさらされているかどうかによって大きく異なりますが、一般的には20mJ/cm程度です。2、または 0.1 J/cm2. 皮膚の色素沈着と日焼け、そして最も重要な角質層の肥厚は、この MED を少なくとも XNUMX 桁増加させる可能性があります。
光増感
産業保健の専門家は、光感作された労働者の UVR への職業的暴露による悪影響に頻繁に遭遇します。 特定の医薬品の使用は、香水、ボディローションなどを含む特定の製品の局所適用と同様に、UVAへの曝露に対して光感作効果を生み出す可能性があります. 光増感剤への反応には、日光または工業用 UVR 源からの UVR 暴露後の光アレルギー (皮膚のアレルギー反応) と光毒性 (皮膚の刺激) の両方が含まれます。 (日焼け器具の使用中の光過敏反応も一般的です。) この皮膚の光過敏症は、皮膚に塗布されたクリームや軟膏、経口または注射による薬、または処方吸入器の使用によって引き起こされる可能性があります (図 1 を参照)。 ）。 光線過敏症の可能性のある薬を処方する医師は、副作用を防ぐために適切な措置を講じるよう常に患者に警告する必要がありますが、患者は日光のみを避け、UVR 源を避けるように指示されることがよくあります (これらは一般集団では一般的ではないため)。
図 1. いくつかの光増感物質
遅延効果
日光、特に UVB 成分に慢性的にさらされると、皮膚の老化が加速し、皮膚がんの発症リスクが高まります (Fitzpatrick et al. 1974; Forbes and Davies 1982; Urbach 1969; Passchier and Bosnjakovic 1987)。 いくつかの疫学的研究は、皮膚がんの発生率が緯度、高度、および空域と強く相関していることを示しており、これらは UVR 曝露と相関しています (Scotto、Fears、および Gori 1980; WHO 1993)。
ヒトの皮膚発がんに対する正確な定量的用量反応関係はまだ確立されていませんが、色白の人、特にケルト系の人々は、皮膚がんを発症する傾向がはるかに高くなります. それにもかかわらず、動物モデルで皮膚腫瘍を誘発するために必要な UVR 曝露は、紅斑が生じないように十分にゆっくりと照射される可能性があることに注意する必要があります。日焼けのように (Cole, Forbes and Davies 302; Sterenborg and van der Leun 1986).
目
光角膜炎および光結膜炎
これらは、UVB および UVC 放射線への曝露に起因する急性炎症反応であり、過度の曝露から数時間以内に現れ、通常は XNUMX ～ XNUMX 日後に解消されます。
明るい光による網膜損傷
光源による網膜への熱損傷はほとんどありませんが、青色光が豊富な光源にさらされると、光化学的損傷が発生する可能性があります。 これにより、視力が一時的または永続的に低下する可能性があります。 しかし、明るい光源を見つめようと意識的に努力しない限り、明るい光に対する通常の嫌悪反応は、このような事態を防ぐはずです。 レンズによる吸収が網膜への露出を制限するため、網膜損傷への UVR の寄与は一般に非常に小さいです。
慢性的な影響
数十年にわたるUVRへの長期的な職業的曝露は、白内障や、日光曝露に関連する皮膚の老化や皮膚癌などの眼以外の変性効果に寄与する可能性があります. 赤外線への慢性的な曝露も白内障のリスクを高める可能性がありますが、目の保護具を利用できることを考えると、これはほとんどありません.
化学紫外線 (UVB および UVC) は、角膜と結膜によって強く吸収されます。 これらの組織の過度の露出は、一般に「溶接フラッシュ」、「アークアイ」または「雪盲症」と呼ばれる角結膜炎を引き起こします。 Pitts は、ヒト、ウサギ、およびサルの角膜における光角膜炎の作用スペクトルと経時変化を報告しています (Pitts 1974)。 潜伏期間は曝露の程度に反比例し、1.5 時間から 24 時間の範囲ですが、通常は 6 時間から 12 時間以内に発生します。 通常、不快感は 48 時間以内に消失します。 結膜炎が続き、まぶたの周囲の顔面皮膚の紅斑を伴うことがあります。 もちろん、UVRへの曝露が恒久的な眼の損傷を引き起こすことはめったにありません. Pitts と Tredici (1971) は、10 ～ 220 nm の幅 310 nm の波長帯について、ヒトの光角膜炎の閾値データを報告しました。 角膜の最大感度は 270 nm で発生することがわかっており、皮膚の最大感度とは著しく異なります。 おそらく、より短い UVR 波長で角膜上皮組織への線量を減衰させる角質層がないため、270 nm 放射線は生物学的により活性です。 波長応答、またはアクション スペクトルは、紅斑アクション スペクトルほど大きく変化せず、しきい値は 4 ～ 14 mJ/cm で変化しました。2 270nmで。 308 nm で報告されたしきい値は、約 100 mJ/cm でした。2.
潜在的に危険なレベルの UVR に眼を繰り返しさらしても、皮膚への露出のように影響を受けた組織 (角膜) の保護能力は向上せず、日焼けや角質層の肥厚につながります。 Ringvold とその仲間は、角膜 (Ringvold 1980a) と房水 (Ringvold 1980b) の UVR 吸収特性、ならびに角膜上皮 (Ringvold 1983)、角膜間質 (Ringvold and Davanger 1985) に対する UVB 放射の影響を研究しました。角膜内皮 (Ringvold、Davanger および Olsen 1982; Olsen および Ringvold 1982)。 彼らの電子顕微鏡研究は、角膜組織が顕著な修復および回復特性を持っていることを示しました。 細胞膜に最初に現れると思われるこれらすべての層への重大な損傷を容易に検出できましたが、形態学的回復は1984週間後に完了しました。 間質層におけるケラトサイトの破壊は明らかであり、内皮における急速な細胞代謝回転の通常の欠如にもかかわらず、内皮の回復は顕著であった。 カレン等。 ( 1987 ) UVR 露出が永続的であった場合、永続的であった内皮損傷を研究しました。 ライリー等。 ( XNUMX ) また、UVB曝露後の角膜内皮を研究し、重度のXNUMX回の損傷は遅延効果をもたらす可能性が低いと結論付けました。 しかし、彼らはまた、慢性的な曝露が角膜の老化に関連する内皮の変化を加速させる可能性があると結論付けました.
295 nm を超える波長は角膜を透過し、レンズによってほぼ完全に吸収されます。 Pitts、Cullen、および Hacker (1977b) は、295 ～ 320 nm 帯域の波長によってウサギに白内障が発生する可能性があることを示しました。 一時的な不透明度のしきい値は、0.15 ～ 12.6 J/cm の範囲でした2、波長に応じて、最小しきい値は 300 nm です。 恒久的な不透明度は、より大きな放射露出を必要としました。 325～395 nm の波長範囲では、28 ～ 162 J/cm のはるかに高い放射曝露でもレンズ効果は見られませんでした。2 (Pitts、Cullen、および Hacker 1977a; Zuclich および Connolly 1976)。 これらの研究は、これらの波長の光子が効率的に浸透し、光化学的損傷を引き起こすのに十分なエネルギーを持っているため、予想されるように、300-315 nm スペクトル バンドの特定の危険性を明確に示しています。
テイラー等。 ( 1988 ) 日光のUVBが老人性白内障の病因であるという疫学的証拠を提供しましたが、白内障とUVA曝露との相関関係は示されませんでした。 水晶体による UVA の強い吸収のために、かつては広く信じられていましたが、UVA が白内障を引き起こす可能性があるという仮説は、実験室での研究や疫学研究によっても支持されていません。 光角膜炎の閾値が白内障発生の閾値よりも低いことを示した実験室の実験データから、日常的に光角膜炎を引き起こすのに必要なレベルよりも低いレベルは水晶体組織にとって有害であると考えるべきであると結論付けなければなりません. 角膜が光角膜炎の閾値とほぼ同等のレベルにさらされていると仮定したとしても、308 nm での水晶体への 120 日あたりの UVR 線量は XNUMX mJ/cm 未満であると推定されます。2 戸外で 12 時間 (Sliney 1987)。 実際、より現実的な XNUMX 日あたりの平均曝露は、その値の半分未満になります。
ハム等。 (1982) 320-400 nm バンドで UVR によって引き起こされる光網膜炎のアクション スペクトルを決定しました。 彼らは、可視スペクトル帯域の閾値が 20 ～ 30 J/cm であることを示しました。2 440 nm では、約 5 J/cm に減少しました。2 10 nm を中心とする 325 nm バンドの場合。 作用スペクトルは、波長が短くなるにつれて単調に増加していました。 したがって、レベルは 5 J/cm をはるかに下回ると結論付ける必要があります。2 308 nm では網膜に病変が生じるはずですが、これらの病変は暴露後 24 ～ 48 時間は明らかになりません。 325 nm 未満の網膜損傷閾値に関する公表されたデータはなく、角膜および水晶体組織への光化学的損傷の作用スペクトルのパターンが網膜にも適用され、オーダーの損傷閾値につながるとしか期待できません。 0.1J/cm2.
UVB 放射は皮膚に対して変異原性および発がん性があることが明確に示されていますが、角膜および結膜における発がん性は非常にまれです。 UVR 曝露と人間の角膜または結膜のがんを関連付ける科学的証拠はないようですが、同じことは牛には当てはまりません。 これは、人間の目で非常に効果的な免疫システムが機能していることを示唆しています。なぜなら、牛が受ける紫外線に匹敵する紫外線にさらされる屋外労働者が確かにいるからです. この結論は、色素性乾皮症のように、免疫応答の欠陥に苦しむ個人が、角膜および結膜の新形成を頻繁に発症するという事実によってさらに支持されます (Stenson 1982)。
安全基準
UVR の職業的暴露限界 (EL) が開発されており、最小紅斑および角結膜炎の研究から得られた急性影響の閾値データを含む作用スペクトル曲線が含まれています (Sliney 1972; IRPA 1989)。 この曲線は、測定誤差と個々の反応の変動を考慮すると、集合的な閾値データと大きく異ならず、UVB白内障誘発閾値をはるかに下回っています。
UVR の EL は 270 nm で最も低くなります (0.003 J/cm2 270 nm で)、たとえば 308 nm では 0.12 J/cm2 (ACGIH 1995、IRPA 1988)。 曝露が日中の数回のパルス曝露、単一の非常に短時間の曝露、または 8 平方センチメートルあたり数マイクロワットでの XNUMX 時間の曝露のいずれから発生するかに関係なく、生物学的危険性は同じであり、上記の制限が適用されます。フル稼働日。
職業保護
UVR への職業上の暴露は、可能な限り最小限に抑える必要があります。 人工発生源については、可能な限り、ろ過、遮蔽、囲いなどの工学的対策を優先する必要があります。 アクセス制限などの管理制御により、個人保護の要件を軽減できます。
農業労働者、労働者、建設労働者、漁師などの屋外労働者は、適切なきつい織りの服を着用し、最も重要なのは、顔と首の露出を減らすためのつばのある帽子を着用することで、太陽の紫外線暴露によるリスクを最小限に抑えることができます. 露出した皮膚に日焼け止めを塗って、それ以上の露出を減らすことができます。 屋外作業者は日陰にアクセスできるようにし、上記の必要な保護手段をすべて提供する必要があります。
業界では、短時間の暴露で急性の眼損傷を引き起こす可能性のある多くの原因があります。 使用目的に適したさまざまな程度の保護を備えた、さまざまな目の保護具が用意されています。 工業用として意図されているものには、溶接用ヘルメット (さらに強い可視光線と赤外線の両方からの保護と顔面の保護を提供する)、フェイス シールド、ゴーグル、UV 吸収メガネが含まれます。 一般に、工業用の保護めがねは、顔にぴったりとフィットし、UVR が直接目に入る隙間がないようにする必要があります。
保護メガネの適切性と選択は、次の点に依存します。
- UVR光源の強度とスペクトル放出特性
- UVR 光源の近くにいる人々の行動パターン (距離と露出時間が重要です)
- 保護メガネ素材の透過特性
- 吸収されない直接の UVR から目の周辺部への露出を防ぐためのアイウェアのフレームの設計。
産業暴露状況では、測定と推奨暴露限界値との比較により、眼への危険度を評価することができます (Duchene、Lakey、および Repacholi 1991)。
測定
生物学的影響は波長に大きく依存するため、あらゆる UVR 光源の主な測定は、そのスペクトル パワーまたはスペクトル放射照度分布です。 これは、適切な入力光学系、モノクロメーター、UVR 検出器および読み取り値で構成される分光放射計で測定する必要があります。 このような器具は、通常、労働衛生では使用されません。
多くの実際の状況では、広帯域 UVR メーターを使用して、安全な曝露時間を決定します。 安全上の理由から、スペクトル応答は、ACGIH および IRPA の露出ガイドラインに使用されるスペクトル関数に従うように調整できます。 適切な手段を使用しないと、ハザード評価の重大なエラーが発生します。 個人用の UVR 線量計も利用できますが (たとえば、ポリスルホン フィルム)、その用途は主に危険評価調査ではなく、労働安全研究に限定されています。
結論
UVR 暴露による主要な細胞成分の分子損傷は常に発生しており、皮膚や眼組織の紫外線への暴露に対処するための修復メカニズムが存在します。 これらの修復メカニズムが圧倒された場合にのみ、急性の生物学的損傷が明らかになります (Smith 1988)。 これらの理由から、職業上の UVR 暴露を最小限に抑えることは、労働安全衛生従事者の間で引き続き重要な関心事となっています。