Методы измерения уф радиации

1. Интегральный (суммарный) поток радиации Солнца измеряется пиранометрами (например, пиранометр Янышевского) и выражается в . Солнечная постоянная равняется 2на границе атмосферы и 1на уровне Земли.

2. Биологический (эритемный) метод - определение эритемной дозы с помощью биодозиметра М.Ф. Горбачева (рис. 2.2). Эритемная доза (ЭД) или биодоза – наименьшая продолжительность УФ облучения незагоревшей кожи в минутах, после которого спустя 15-20 часов (у детей спустя 1-3 часа) проявляется выраженное покраснение кожи (эритема).

Биодозиметр М.Ф. Горбачева представляет собой планшетку с 6-ю отверстиями (1,5 - 1,0 см), которые закрываются подвижной пластинкой. Для определения эритемной дозы биодозиметр закрепляют на незагоревшей части тела (внутренняя часть предплечья). Целесообразно пометить на коже (шариковой ручкой) расположение и номер окошек. Исследуемый участок кожи располагают на расстоянии 0,5 м от искусственного источника УФИ (после прогрева лампы 10-15 мин.) и открывают каждое окошко на 1 минуту. Таким образом, окошко № 1 облучается 6 мин., № 2 - 5 мин., № 3 - 4 мин., № 4 - 3 мин., № 5 - 2 мин., № 6 - 1 мин. В зависимости от мощности источника и других условий время облучения и расстояние до источника могут быть иными.

Контроль появления эритемы проводят через 18-20 часов после облучения. Эритемную дозу определяют в минутах по номеру окошка, где эритема будет наименьшей.

Физиологическая доза составляет 1/2 - 1/4 эритемной, а профилактическая – 1/8 эритемной дозы.

Профилактическую дозу на необходимом для облучения пациентов расстоянии рассчитывают по формуле:

,

где: В - расстояние от лампы до пациента в м;

С - стандартное расстояние в м, на котором определяется эритемная доза (0,5 м);

А - эритемная доза на стандартном расстоянии, мин.

Примечание: как отмечено раньше, студенты друг у друга на занятии лишь облучают кожу при помощи дозиметра Горбачева. На коже шариковой ручкой нумеруют окошки, а спустя 18-20 часов самостоятельно определяют эритемную дозу, рассчитывают физиологическую и профилактическую дозы, данные заносят в протокол, о результатах работы отчитываются на следующем занятии.

Рис. 2.2. Биодозиметр Горбачева.

3. Фотохимический (щавелевокислый) метод разработан З.Н. Куличковой и основан на разложении щавелевой кислоты в присутствии азотнокислого уранила пропорционально интенсивности и продолжительности УФ облучения ее титрованного раствора.

Результат измерения выражается в количестве миллиграммов разложившейся щавелевой кислоты на 1 см² облучаемой поверхности раствора. Одной эритемной дозе отвечает 3,7- 4,1 ^мг/_см² разложенной щавелевой кислоты, физиологической дозе – 1 ^мг/_см², профилактической дозе – 0,5 ^мг/_см².

Интенсивность ультрафиолетовой радиации этим методом определяется в мг разложившейся щавелевой кислоты на 1 см² поверхности раствора за единицу времени (мин, час).

Реактивы: 0,1 н раствор щавелевой кислоты (6,3 г на 1 л дистиллированной воды); рабочий 0,1 н раствор перманганата калия (3,16 г КМnО₄ в 1 л дистиллированной воды): рабочий 0,1 н раствор щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом (6,3 г щавелевой кислоты и 5,02 г азотнокислого уранила в 1 л дистиллированной воды); 6 % раствор серной кислоты (60 мл концентрированной кислоты на 1 л дистиллированной воды).

Порядок исследования:

1. Определяют титр 0,1 н раствора КМnО₄ точным 0,1 н раствором щавелевой кислоты (Т). Для этого в колбу для титрования отмеривают 25 мл раствора H₂SO₄, 25 мл 0,1 н. раствора щавелевой кислоты, подогревают на водяной бане до 70, титруют из бюретки 0,1 н. раствором КМnО₄ до появления едва заметного розового цвета, не исчезающего на протяжении 1 мин. Титр рассчитывают путем деления количества мл щавелевой кислоты на количество мл раствора КМnО₄, использованного на титрования.

2. Определяют начальный объем раствора КМnО₄ по рабочему раствору щавелевой кислоты с уранилом (V₁), который будет облучаться. Для этого вместо раствора чистой щавелевой кислоты берется 25 мл рабочего раствора щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом. Титрование проводят аналогично.

3. Экспозиция рабочего раствора в исследуемом месте для определения интенсивности УФИ. В затемненную черной бумагой кварцевую пробирку со световым окном в бумаге определенного размера наливают 25 мл рабочего раствора щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом.

Закрытая пробкой пробирка выставляется в штативе на открытом участке для измерения УФР Солнца и небосклона на час или на определенное количество часов, или же в соответствующем месте под источником искусственной УФР (лампа ЛЭ-30, ПРК и прочие). После экспозиции пробирка сохраняется в светонепроницаемом футляре.

Примечание: Для ускорения работы студенты получают готовый рабочий раствор, экспонированный лабораторией.

4. Определение объема раствора КМnО₄ по рабочему раствору щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом после экспозиции (V₂) выполняется аналогично описанному выше. Разность между начальным объемом раствора КМnО₄ и его объемом после экспозиции рабочего раствора щавелевой кислоты показывает, сколько щавелевой кислоты разложилось под действием УФР.

Интенсивность УФР измеряют в мг разложившейся щавелевой кислоты на 1см² поверхности светового окна пробирки за час.

Расчет осуществляется по формуле:

Х = ,

где: Т -титр 0,1 н. раствора КМnО₄ по щавелевой кислоте;

V₁ и V₂ – объемы раствора КМnО₄, израсходованные на титрование щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом, соответственно, до и после УФ облучения, мл;

6,3 - количество мг щавелевой кислоты в 1 мл 0,1 н. раствора;

S – площадь светового окна кварцевой пробирки, см²;

t - продолжительность экспозиции пробирки под источником УФР, часов (от Солнца) или минут (от искусственного источника УФР).

Примечание: При измерении дозы УФР результат измерения выражают в количестве разложившейся щавелевой кислоты на см² за минуту (от искусственного источника) или за час (от Солнца).

Пример вывода. Интенсивность УФР Солнца и небосклона, по результатам определения составляет 1,3 мг/см²  час разложенной щавелевой кислоты, которая отвечает 0,3 эритемной дозы. Человеку ежесуточно нужно получить не меньше 1/8 эритемной дозы. Для этого он должен находиться под открытым небом не менее 24 мин.

4. Физический (фотоэлектрический) метод – измерение интенсивности УФР ультрафиолетметром (сокращенно – уфиметром). Уфиметр – физический прибор с магниевым (для диапазона 220-290 нм) или сурьмяно-цезиевым (290-340 нм) фотоэлементом. Результаты измерения выражаются в или.

В связи с тем, что эритемный эффект различный при разных длинах волн, а наибольший при =297 нм, введена эквивалентная этой длине единица – микроэр, т.е. 1 мкэр =1при= 297 нм. При других длинах волн результат измерения в умножают на относительную биологическую эффективность (ОБиолЭ) (табл. 2).

Например, интенсивность УФР, измеренная уфиметром, равняется 6 , из них 4при=297 нм, а 2 при=310 нм. Отсюда доза облучения составляет: 41+20,03=4,06 мкэр. Установлено, что 1 ЭД = 700-1000 мкэр; 1 профилактическая доза - 100 мкэр.

Таблица 2