6-6. Promieniowanie optyczne (nadfioletowe, widzialne i podczerwone)

Zakresy promieniowania podczerwonego to: IR-A (podczerwień bliska), IR-B (podczerwień średnia) | IR-C (podczerwień daleka) (6-6. slajd 16):

6-6. slajd 16

Działanie podczerwieni na organizm człowieka ma przede wszystkim charakter termiczny co objawia się wzrostem temperatury narażonej tkanki i tkanek sąsiednich, a niekiedy również całego organizmu. Promieniowanie to, po przekroczeniu określonego poziomu natężenia może powodować oparzenia skóry, a także choroby oczu takie, jak zaćma, degeneracja naczyniówki czy siatkówki, które są zaliczane do chorób zawodowych.

Wzrost temperatury napromienianej tkanki zależy od natężenia jej napromienienia, szybkości chłodzenia, a także czasu ekspozycji. W przypadku ekspozycji dłuższych niż 0,1 s, jakie zwykle występują w przemyśle, istotną rolę odgrywa chłodzenie tkanki przez przepływającą przez nią krew, a także odprowadzenie ciepła drogą przewodnictwa. Dlatego uważa się, że jeżeli nie doszło do uszkodzenia termicznego tkanek dobrze chłodzonych w ciągu kilkunastu sekund trwania narażenia, to nie dojdzie do niego również po dłuższej ekspozycji. Nie dotyczy to oczywiście tkanek źle chłodzonych, np. soczewki oka, której temperatura narasta przez długi czas.

Należy również pamiętać, że promieniowanie podczerwone może wywoływać korzystne skutki dla organizmu człowieka. W lecznictwie, napromieniowanie tkanki podczerwienią wykorzystuje się, między innymi, do uzyskania miejscowej poprawy ukrwienia i pobudzenia przez to procesów metabolicznych. Ma to znaczenie szczególnie w leczeniu ograniczonych przewlekłych procesów zapalnych tkanek miękkich kończyn, stawów oraz niektórych części głowy, jak zatoki przynosowe, jama nosowa, ucho zewnętrzne, itp. Głęboko wnikające promieniowanie IR-A przyśpiesza także proces gojenia następstw urazów stawów i części miękkich kończyn. Są to niektóre z przykładów zastosowania podczerwieni w medycynie .

Szkodliwe działanie promieniowania podczerwonego rozpatruje się z punktu widzenia zagrożenia oczu i skóry.

Oddziaływanie na skórę

Skutek zagrożenia podczerwienią w niewielkim stopniu zależy od długości fali promieniowania, a głównie od własności optycznych i termicznych napromienianej tkanki. Podczerwień bliska jest w dużej części odbijana przez skórę, a ponieważ w warstwie naskórka jest słabo pochłaniana, więc pozostała część wnika do najgłębiej położonych warstw tkanki skórnej, a nawet podskórnej, nagrzewając je. Ponieważ obszary te są dobrze chłodzone przez przepływającą przez nie krew, odprowadzającą nadmiar ciepła do wnętrza organizmu, przyrost temperatury tkanki jest wolniejszy niż w przypadku braku chłodzenia, a zatem odczucie parzenia występuje później, przy większych poziomach natężenia napromienienia. Jednak dostarczenie organizmowi dużych ilości ciepła może doprowadzić do jego przegrzania, dlatego promieniowanie IR-A jest pod tym względem bardziej niebezpieczne niż promieniowanie długofalowe, które prawie całkowicie zostaje pochłonięte w zewnętrznej, nie ukrwionej warstwie naskórka i rzadziej jest przyczyną przegrzania, natomiast łatwiej może spowodować oparzenie skóry. Stwierdzono, że promieniowanie IR-A o natężeniu napromienienia 2 000 W/m² może doprowadzić do oparzenia skóry, natomiast ten sam efekt w przypadku promieniowania IR-C występuje już przy natężeniu 1 000 W/m² .

Do czynników, które mają wpływ na reakcję skóry na podczerwień zalicza się także wielkość napromieniowanej powierzchni (małe obszary skóry, zwłaszcza poniżej 1 cm²,wymagają większego natężenia napromienienia niż obszary o większych powierzchniach do uzyskania takiego samego przyrostu temperatury oraz cechy osobowe charakteryzujące poszczególnych ludzi, takie jak stan skóry, jej wilgotność, grubość poszczególnych warstw, itp. Głównym mechanizmem obronnym organizmu przed nadmiernym wzrostem temperatury skóry jest odczuwanie bólu. Według wyników badań nad skutkami ekspozycji skóry na podczerwień odczucie bólu pojawia się, gdy temperatura skóry osiągnie wartości z zakresu 41 ÷ 53°C, a objawy oparzenia I stopnia występują zazwyczaj po przekroczeniu około 50°C. Ponieważ receptory ciepła znajdujące się w skórze dostatecznie wcześnie sygnalizują niebezpieczeństwo przekroczenia dozwolonej temperatury, to do poparzeń skóry spowodowanych podczerwienią może dojść głównie w przypadku ekspozycji na promieniowanie laserowe.

Receptory ciepła znajdujące się w skórze dostatecznie wcześnie sygnalizują nadmierny wzrost jej temperatury i w normalnych warunkach nie notuje się oparzenia skóry promieniowaniem podczerwonym. Znacznie bardziej zagrożona jest gałka oczna, nie posiadająca receptorów ciepła.

Oddziaływanie podczerwieni na oczy

Oczy są w większym stopniu niż skóra narażone na szkodliwe działanie podczerwieni. Gałka oczna w zasadzie nie dysponuje mechanizmami (receptorami ciepła) ostrzegającymi przed tym rodzajem promieniowania. Podczerwień jest najsilniej pochłaniana przez rogówkę: całkowicie w paśmie IR-C i częściowo w paśmie IR-B (powyżej 2 500 nm). Rogówka ma receptory wywołujące ból, gdy jej temperatura osiągnie około 47°C. Natomiast oparzenie rogówki może wystąpić już w temperaturze o kilka stopni niższej. Dlatego ekspozycja oka na promieniowanie o dużym natężeniu może prowadzić do poparzenia rogówki.

Do soczewki oka dociera przede wszystkim promieniowanie z pasma bliskiej podczerwieni IR-A oraz częściowo z pasma IR-B (o długościach fali poniżej 2 400 nm). Gdy natężenie promieniowania jest duże, następuje przegrzanie soczewki ułatwione brakiem w niej naczyń krwionośnych, poprzez które ciepło mogłoby być odprowadzone. W wyniku przegrzania może dojść do zmian chemicznych związków białkowych soczewki, co objawia się powstawaniem zmętnienia (zaćmy). Tak więc najpoważniejszą chorobą związaną z narażeniem oka na promieniowanie podczerwone jest zaćma podczerwienna (tzw. zaćma hutnicza) , czyli zmętnienie soczewki. Ponieważ zaćma rozwija się wolno, zwykle kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt lat i powstaje pod wpływem wielu czynników, dotychczas nie wyjaśniono mechanizmu jej powstawania. Przeważa pogląd, że zaćma taka jest wynikiem nie tylko bezpośredniego pochłaniania promieniowania podczerwonego przez soczewkę, lecz przede wszystkim pośredniego jej nagrzewania przez tęczówkę. Obecnie, stosunkowo duża liczba przypadków zaćmy hutniczej występuje w zakładach, gdzie dochodzi do częstego narażenia pracowników na intensywne promieniowanie podczerwone.

Długotrwała ekspozycja na promieniowanie podczerwone może również wywoływać stany zapalne tęczówek i spojówek, wysuszanie powiek i rogówek oraz zapalenie brzegów powiek.

Tablica 1. Zestawienie szkodliwych skutków towarzyszących nadmiernej ekspozycji na promieniowanie optyczne