Resum
La humanitat ha estat sotmesa des de sempre a radiacions, ja que el Sol i la Terra mateixa són fonts naturals de radiacions. El desenvolupament de la indústria i de les comunicacions ha augmentat considerablement el nivell de radiacions al qual estem exposats, tant a la nostra vida quotidiana com a la nostra feina.
Trobem moltes formes de radiació, unes d’origen natural, com per exemple la radiació solar, i altres emeses o radiades per fonts artificials sota certes condicions, com els rajos γ, els rajos X, les radiacions ultraviolades, les microones, les ones de ràdio, etc.
Les radiacions són fenòmens físics consistents en l’emissió, propagació i absorció de l’energia per part de la matèria, tant en forma d’ones (radiacions electromagnètiques) com de partícules (radiació corpuscular).
Les radiacions electromagnètiques són, per tant, fenòmens físics consistents en l’emissió, propagació i absorció de l’energia per part de la matèria en forma d’ones.
Les radiacions electromagnètiques estan constituïdes per camps elèctrics i camps magnètics perpendiculars entre si i perpendiculars a la direcció de propagació.
El camp elèctric associat a una càrrega aïllada o a un conjunt de càrregues és la regió de l’espai on es deixen sentir els seus efectes.
Un camp magnètic és la regió de l’espai on es posen de manifest les forces magnètiques.
Els camps electromagnètics són una combinació de camps de força elèctrics i magnètics.
Les radiacions electromagnètiques es caracteritzen per tres paràmetres fonamentals: la longitud d’ona, la freqüència i l’energia.
- Freqüència (f): és la quantitat de cicles complets que fa una ona en un segon.
- Longitud d’ona (λ): és la distància, mesurada al llarg de la línia de propagació, entre les crestes d’ones consecutives.
- Energia (E): és l’energia transportada per la radiació electromagnètica expressada en energia per fotó.
Segons les equacions que les relacionen, la longitud d’ona d’una radiació és inversament proporcional a la seva energia i la seva freqüència, i l’energia que és capaç de transportar l’ona és directament proporcional a la freqüència.
Segons la teoria de la dualitat ona-partícula, la radiació electromagnètica es comporta com a ona en determinades circumstàncies i com a partícula en altres.
L’espectre electromagnètic és la representació esquemàtica del conjunt de totes les ones electromagnètiques que poden existir a l’Univers.
Quan les radiacions interaccionen amb la matèria es produeixen canvis d’energia a les molècules, que poden correspondre a nivells rotacionals, nivells vibracionals i nivells electrònics.
Dintre del concepte de radiació s’inclouen tant les radiacions ionitzants com les no ionitzants.
Radiació ionitzant és tota radiació que té prou energia per produir la ionització de la matèria en interaccionar-hi, és a dir, origina partícules amb càrrega elèctrica.
Radiació no ionitzant és tota radiació que no té prou energia per ionitzar la matèria.
Les radiacions no ionitzants són totes de tipus electromagnètic. No hi ha radiacions no ionitzants de tipus corpuscular.
Les radiacions electromagnètiques no ionitzants se solen agrupar en radiacions CEM o camps electromagnètics i radiacions òptiques.
Es coneixen com a CEM les radiacions electromagnètiques amb una freqüència compresa entre 0 Hz i 300 GHz. Dintre del grup dels camps electromagnètics s’inclouen els camps elèctrics i magnètics estàtics (0 Hz), les radiacions LF, VLF o ELF (entre 0 Hz i 300 kHz), les ones de ràdio (de 300 kHz fins a 1 GHz) i les microones (d’1 GHz a 300 GHz).
S’anomenen radiacions òptiques el conjunt de les radiacions UV (entre 100 nm i 380/400 nm), la llum visible (entre 380/400 nm i 760/780 nm) i les radiacions IR (entre 760/780 nm i 1 mm). Les diferents regions de l’espectre òptic se subdivideixen en UVC, UVB, UVA, violeta, blau, verd, groc, taronja, vermell, IRA, IRB i IRC.
El làser és un dispositiu que genera i amplifica un feix de radiació electromagnètica en una estreta banda de longituds d’ona, corresponent a les radiacions òptiques de 200 nm a 1 mm, com a resultat d’una emissió estimulada controlada. Els làsers es classifiquen en diferents categories, en funció dels riscos que poden comportar, és a dir, segons la potència o energia de sortida del làser i la seva capacitat per produir dany.
La radiometria és el camp de la ciència i de l’enginyeria que estudia i mesura les radiacions electromagnètiques.
Les magnituds per CEM són la intensitat de camp elèctric (E), la intensitat del camp magnètic (H), la inducció magnètica o densitat de flux magnètic (B) i la densitat de potència (S).
A part d’aquestes magnituds s’utilitzen les magnituds dosimètriques, que són les magnituds usades per determinar el dany biològic produït en el cos humà i establir límits d’exposició: la densitat de corrent (J), el corrent de contacte (Ic), l’índex d’absorció específica d’energia (SAR), i l’absorció específica d’energia (SA).
A banda d’aquestes magnituds, sovint es treballa amb el seu valor eficaç o valor quadràtic mitjà o RMS (en anglès root mean square).
Per a la quantificació de les radiacions òptiques s’utilitzen dos sistemes d’unitats, el radiomètric i el fotomètric. El sistema radiomètric d’unitats és el més utilitzat per avaluar els riscos per exposició a les radiacions.
Les magnituds radiomètriques per radiacions òptiques són l’energia radiant (Q), el flux radiant o potència radiant (φ o P), la irradiància (E), l’exposició radiant (H), la intensitat radiant (I), l’excitància o emitància radiant (M) i la radiància (L).
Les magnituds fotomètriques equivalents són l’energia lluminosa (Qv), el flux lluminós o potència lluminosa (φv o Pv), la il·luminància (Ev), l’exposició lluminosa (Hv), la intensitat lluminosa (Iv), l’excitància o emitància radiant (Mv) i la luminància o brillantor fotomètrica (Lv).
La irradiància i la radiància són les magnituds més utilitzades per quantificar el risc associat a una radiació òptica.
Trobem nombroses fonts de radiacions electromagnètiques no ionitzants, tant a CEM com a radiacions òptiques, tant en l’àmbit laboral com en la vida domèstica.
Normalment els camps elèctrics estàtics (camps electrostàtics) es generen al voltant d’equips d’alta tensió, com televisors i pantalles de visualització de dades, o per fregament. Els camps electrostàtics són molt utilitzats en indústries com les de productes químics, tèxtils, aviació, paper i cautxú i en transports.
Els camps magnètics estàtics (CME) es troben en els dispositius de corrent continu, entre els quals s’inclouen nombrosos aparells i equips industrials, com per exemple els que s’utilitzen per a processos electrolítics, els de ressonància magnètica per a diagnosi mèdica, etc. A la indústria, la màxima exposició a camps estàtics es produeix en els treballadors involucrats en processos electrolítics i en els dedicats a la fabricació d’imants i materials magnètics
Les fonts artificials més importants de radiacions LF, VLF i ELF són les que intervenen en la generació i distribució d’energia elèctrica: les línies aèries d’alta tensió i les subestacions. A més, qualsevol equip que utilitzi corrent elèctric genera camps elèctrics i magnètics, i especialment els que utilitzen corrents elevats com els equips que s’utilitzen per a la soldadura, els forns elèctrics, els electrodomèstics etc.
Algunes aplicacions de les radiofreqüències són les antenes de radiodifusió, freqüència modulada, radiodifusió AM, antenes de radioaficionats, antenes d’estacions de televisió, els sistemes antirobatori, etc.
Les microones s’utilitzen com a font de calor (forns microones, aparells per a diatèrmia quirúrgica, els assecadors de patates fregides, l’assecatge de paper i de xapes de fusta, la pasteurització, la cocció de ceràmica, etc.) i com a font de transport d’informació (telèfons mòbils, les antenes d’estacions base de telefonia mòbil, els sistemes antirobatori, les antenes de comunicació via satèl·lit, els radars, etc.).
El Sol, la soldadura a l’arc, les làmpades de vapor de mercuri i les làmpades de filament de tungstè són alguns exemples de fonts de radiacions òptiques que podem trobar en el lloc de treball.
La radiació UV és emesa, a part del Sol, per un gran nombre de fonts ultraviolades utilitzades a la indústria, a la ciència i a la medicina. Això fa que els treballadors puguin estar exposats a radiacions UV en nombrosos llocs de treball: soldadura per arc, làmpades de llum negra o làmpades UVA, làmpades de vapor de mercuri, bronzejat cosmètic, fotocopiadores, enllumenat general, etc.
A més de la llum visible procedent del Sol, en l’ambient laboral es pot trobar una gran varietat de fonts lluminoses: arcs elèctrics, làmpades incandescents (de tungstè i halògenes), tubs fluorescents, tubs de neó, etc.
La radiació infraroja és emesa per cossos incandescents i superfícies molt calents (motors calents, llums elèctrics incandescents, sistemes de calefacció radiants, etc.). En molts processos industrials s’emeten alts nivells de radiació infraroja, i per tant hi estan exposats un gran nombre de treballadors.
La utilització del làserestà cada cop més estesa. Les principals aplicacions es troben en l’àmbit de la comunicació i de la informació (escàners, impressores), de la medicina (tractaments, cirurgia), de la indústria metal·lúrgica (tall, soldadura), de la recerca, aplicacions militars, etc.
Els efectes de les radiacions sobre l’organisme humà són diferents segons quina sigui la freqüència de la radiació.
Respecte als camps electrostàtics, els estudis coincideixen que no produeixen efectes perjudicials sobre la salut de les persones als nivells existents en l’entorn i en l’ambient laboral Dels estudis realitzats es conclou que, amb les coneixements actuals,no hi ha evidència d’efectes per a la salut en l’exposició a camps magnètics estàtics d’intensitat menor a 2 T.
S’ha suggerit, però, que quan interaccionen camps molt intensos (que no es donen en ambients residencials o laborals normals), amb teixits elèctricament excitables, com el nerviós o el muscular, es poden produir efectes nocius a curt termini.
Respecte a les radiacions LF, VLF i ELF, els resultats dels estudis són poc consistents, però en general reflecteixen un petit augment del risc de patir leucèmia. Alguns d’aquests estudis associen també l’exposició a un augment del risc de patir alguns càncers de cervell i càncer de mama.
Les microones i radiofreqüències tenen un poder energètic molt baix, però la seva capacitat de penetració és gran. Els seus efectes es poden classificar en efectes tèrmics (reducció en l’habilitat per fer algunes tasques intel·lectuals o físiques, pèrdua de fertilitat en homes, dany fetal o inducció de cataractes, etc.) i efectes no tèrmics (trastorns digestius, cefàlies, fatiga, nàusees, insomni, alteracions de la tensió arterial o del ritme cardíac, efectes sobre l’audició, etc.).
Les radiacions òptiques es caracteritzen per tenir un poder energètic gran, en comparació amb les microones i radiofreqüències, mentre que la seva capacitat de penetració en l’organisme és petita.
El cos humà no respon de la mateixa manera a les radiacions de les diferents regions de l’espectre òptic. Així doncs, les radiacions UV i les visibles transporten prou energia per produir efectes fotoquímics i tèrmics, mentre que l’energia aportada per les radiacions IR només produeix efectes tèrmics.
Els efectes de la radiació ultraviolada es concentren a la pell (bronzejat, eritemes i cremades solars, envelliment, càncer de pell, etc.) i als ulls (fotoqueratitis, fotoconjuntivitis, cataractes, etc.).
L’exposició a radiacions visibles de fonts artificials molts intenses poden produir cremades a la pell per efecte tèrmic.
Les lesions que origina la radiació IR són de naturalesa tèrmica, com cremades a la pell o cataractes.
Els efectes que es produeixen amb les radiacions làser són els corresponents a les radiacions UV, a les visibles o a les IR, segons quina sigui la longitud d’ona del làser. No obstant això, la perillositat del làser és superior a la d’una altra font de la mateixa potència, ja que pot concentrar l’energia en una superfície molt petita.
Els criteris de valoració estableixen els nivells d’exposició a radiacions que es consideren acceptables.
Els principals criteris utilitzats actualment per valorar l’exposició a camps elèctrics i magnètics estàtics són els criteris del Consell Nacional de Protecció Radiològica del Regne Unit (NRPB), els criteris de la Conferència Americana d’Higienistes Industrials Governamentals (ACGIH), els criteris de la Comissió Internacional contra la Radiació No Ionitzant (ICNIRP), el RD 1066/2001 i els criteris de l’Organització Mundial de la Salut (OMS).
A Espanya existeix el Real Decret 299/2016 sobre la protecció de la salut i la seguretat dels treballadors contra els riscos relacionats amb l’exposició a camps electromagnètics.
El Reial decret 1066/2001 recull exactament els valors que proposa l’ICNIRP per als camps magnètics estàtics (0 Hz). No obstant això, aquest reial decret limita el seu àmbit d’aplicació a les emissions d’energia relacionades amb la radiocomunicació i proporciona només valors d’exposició per al públic en general, no per a l’exposició laboral.
Els criteris de valoració per a camps elèctrics, magnètics i electromagnètics variables amb el temps (radiacions LF, VLF, ELF, radiofreqüències i microones) es recullen en una guia de l’ICNIRP.
Actualment no hi ha cap legislació espanyola sobre nivells d’exposició a aquestes radiacions. A escala europea, la Directiva 2004/40, sobre CEM /CE, que encara no ha estat transposada, concideix amb els valors de l’ICNIRP. El RD 1066/2001 també recull exactament els valors que proposa l’ICNIRP per a exposicions al públic a aquestes radiacions, però cal recordar que limita el seu àmbit d’aplicació a radiocomunicació i no proporciona valors d’exposició per a l’exposició laboral.
Davant l’absència de legislació específica que reguli l’exposició laboral a aquests CEM, el risc d’exposició s’avalua actualment seguint els criteris de valoració exposats a la guia publicada per l’ICNIRP.
La Guia de l’ICNIRP defineix les restriccions bàsiques i els valors de referència.
Les restriccions bàsiques són les restriccions a l’exposició a camps electromagnètics variables amb el temps, que estan basades directament en els efectes coneguts sobre la salut. Segons la freqüència, les magnituds físiques utilitzades per expressar aquestes restriccions són la densitat de corrent (J), la taxa d’absorció específica d’energia (SAR) i la densitat de potència (S).
Els nivells de referència són nivells que es proporcionen per avaluar de manera pràctica les exposicions i determinar si és probable que no es respectin les restriccions bàsiques. Les magnituds en què s’expressen els nivells de referència són la intensitat de camp elèctric (E), la intensitat de camp magnètic (H), la densitat de flux magnètic (B), la densitat de potència (S), els corrents que flueixen a través de les extremitats (IL), el corrent de contacte (Ic) i l’absorció d’energia específica (SA).
Els nivells de referència de l’exposició es proporcionen per poder-los comparar amb els valors mesurats o calculats de les magnituds físiques. Si es respecten els nivells de referència, podem garantir que s’estan respectant les restriccions bàsiques.
Si els valors mesurats o calculats superen els nivells de referència, això no implica que no s’estiguin respectant les restriccions bàsiques.
Les normes sobre CEM que existeixen arreu del món són molt dispars. Per aquest motiu, l’OMS ha iniciat un procés d’harmonització en tot el món de les normes sobre camps electromagnètics: el Projecte Internacional CEM.
Actualment no hi ha cap legislació espanyola sobre valors límits d’exposició laboral per a radiacions òptiques. Els criteris d’avaluació més utilitzats per a radiacions òptiques són els criteris de l’ACGIH per a radiacions òptiques, els criteris de la norma UNE-EN 60825:93 per a radiacions làser i els criteris de l’ICNIRP per a radiacions òptiques. Els criteris de l’ICNIRP es basen en els de l’ACGIH.
Per a radiacions UV, els TLV definits per l’ACGIH estableixen, per a cada longitud d’ona, l’exposició radiant diària màxima que pot incidir sobre la pell o l’ull sense que apareguin efectes perjudicials.
Per a la radiació visible i infraroja, l’ACGIH defineix valors límit per a la radiància espectral integrada ponderada amb la funció R (per protegir la retina contra efectes tèrmics), radiància espectral integrada ponderada amb la funció B (per protegir la retina contra lesions fotoquímiques produïdes per la llum blava) i per la irradiància total mesurada als ulls del treballador (per protegir la còrnia i el cristal·lí de lesions tèrmiques).
La norma UNE-EN 60825:93, que és el document bàsic sobre seguretat dels equips que utilitzen radiacions làser, estableix els valors de l’exposició màxima permissible (EMP) com a valor de referència per a aquestes radiacions.
L’avaluació de l’exposició a radiacions no ionitzants consisteix a determinar els valors de l’exposició i comparar-los amb els criteris de valoració corresponents.
La determinació d’aquests valors d’exposició es pot fer mitjançant càlculs, a partir de les dades corresponents a la font d’emissió, o mesurant l’exposició amb els instruments adients.
Per avaluar el risc d’exposició a camps electromagnètics, cal conèixer les magnituds H, E o S dels camps existents en la proximitat de l’individu.
En la regió de camp llunyà el camp elèctric i el magnètic estan en fase, i només cal un mesurament per caracteritzar el camp. En aquest cas, s’utilitza la densitat de potència S per a valorar l’exposició.
En camp pròxim, la relació entre el camp elèctric i el magnètic és complexa, i s’han de mesurar separadament la intensitat del camp elèctric i la del camp magnètic.
Quan se suposa, per les característiques de la font i del lloc de treball, que hi ha exposició a radiació òptica es pot mesurar l’exposició en el lloc de treball, per a cada regió de l’espectre, o estimar l’exposició en el cas més desfavorable, mitjançant càlculs.
Per mesurar l’exposició a radiacions òptiques cal un equip capaç de mesurar la irradiància o la radiància totals, en la posició del treballador. Per això s’utilitzen els radiòmetres iespectroradiòmetres com a instruments de mesurament, o en el cas dels mesuraments fotomètrics, els fotòmetres.
Normalment els radiòmetres i espectroradiòmetres sensibles a les radiacions òptiques estan equipats amb els elements següents: sistema òptic d’entrada, filtres de ponderació, detector, amplificador i sortida de dades
El coneixement disponible justifica l’adopció de mesures de control, per reduir la intensitat i la durada de les exposicions a radiacions no ionitzants. Hi ha algunes mesures preventives comunes que s’han d’aplicar a l’hora de treballar amb qualsevol tipus de radiació no ionitzant, com es pot veure en el quadre següent.
Per al control de l’exposició a camps magnètics i elèctrics estàtics i a radiacions LF, VLF o ELF, cal destacar l’apantallament, basat en el principi de la gàbia de Faraday. Una gàbia de Faraday és qualsevol recobriment metàl·lic, connectat a terra, que impedeix en l’interior la influència dels camps elèctrics exteriors.
El mètode d’apantallament pot ser eficaç en alguns casos (per a fonts petites) per al camp elèctric, però no permet aïllar el camp magnètic.
Per al control de l’exposició a radiofreqüències i microones les mesures més habituals són l’aplicació de distàncies de seguretat, els tancaments, els apantallaments i la utilització d’equips de protecció individual.
Per a l’exposició a radiacions UV, la utilització de pantalles i els tancaments són la mesura de control més habitual i més eficaç, ja que aquest tipus de radiació és absorbit ràpidament per qualsevol material. Per la mateixa raó, la protecció individual davant les radiacions també és fàcil d’assolir.
Les radiacions visible i infraroja són moderadament perilloses, i generalment la utilització d’apantallaments de les fonts de llum i la utilització de protecció ocular són els procediments més eficaços per reduir les exposicions fins a límits segurs.
Quan es treballa amb làsers les mesures de control varien segons la classe a la qual pertany el làser i poden actuar sobre la font d’emissió (confinament, carcasses protectores, enclavaments, claus d’operació, indicadors d’emissió i de potència, etc.), sobre l’ambient (senyalització), sobre l’organització de treball (limitació en l’ús dels làsers, restricció d’accés, designació d’un responsable del làser, utilització de procediments escrits de treball, etc.), o sobre les persones (informació als usuaris, el manual d’instruccions, els EPI, etc.).