Методи вимірювання УФ радіації

1. Інтегральний (сумарний) потік радіації Сонця вимірюється піранометрами (наприклад, піранометр Янишевського) і виражається в . Сонячна постійна дорівнює 2 на границі атмосфери і 1 на рівні Землі.

2. Біологічний (еритемний) метод – визначення еритемної дози за допомогою біодозиметра М.Ф. Горбачова (мал. 2.2). Еритемна доза (ЕД) або біодоза – найменший термін УФ опромінення не засмаглої шкіри у хвилинах, після якого через 15-20 годин (у дітей через 1-3 години) з¢являється виразне почервоніння шкіри (еритема).

Біодозиметр М.Ф. Горбачова являє собою планшетку з 6-ма отворами (1,5´ ´1,0 см), котрі закриваються рухомою пластинкою. Для визначення еритемної дози біодозиметр закріплюють на незасмаглій частині тіла (внутрішня частина передпліччя). Доцільно помітити на шкірі (кульковою ручкою) розташування і номер віконець. Досліджувану ділянку шкіри розташовують на відстані 0,5 м від штучного джерела УФР (після прогріву лампи 10-15 хв.) і відчиняють кожне віконце на 1 хвилину. Таким чином, віконце № 1 опромінюється 6 хв., № 2 – 5 хв., № 3 – 4 хв., № 4 – 3 хв., № 5 – 2 хв., № 6 – 1 хв. В залежності від потужності джерела та інших умов час опромінення і відстань до джерела можуть бути іншими.

Контроль появи еритеми проводять через 18-20 годин після опромінення. Еритемну дозу визначають у хвилинах за номером віконця, де еритема буде найменшою.

Фізіологічна доза складає ¹/₂ - ¹/₄ еритемної, а профілактична – ¹/₈ еритемної дози.

Профілактичну дозу на необхідній для опромінення пацієнтів відстані розраховують за формулою:

де: В – відстань від лампи до пацієнта в м;

С – стандартна відстань в м, на якій визначається еритемна доза (0,5 м);

А – еритемна доза на стандартній відстані, хв.

Примітка: як відмічено раніш, студенти один у одного на занятті лише опромінюють шкіру через дозиметр Горбачова, на шкірі кульковою ручкою нумерують віконця, а через 18-20 годин самостійно визначають еритемну дозу, розраховують фізіологічну та профілактичну дозу, дані заносять у протокол, про результати роботи звітують на наступному занятті.

Мал. 2.2. Біодозиметр Горбачова.

3. Фотохімічний (щавлевокислий) метод розроблений З.Н.Куличковою і оснований на розкладанні щавлевої кислоти у присутності азотнокислого уранілу пропорційно інтенсивності та тривалості УФ опромінення її титрованого розчину.

Результат вимірювання виражається у кількості міліграмів розкладеної щавлевої кислоти на 1 см² поверхні розчину, яка опромінювалась. Одній еритемній дозі відповідає 3,7- 4,1 ^мг/_см² розкладеної щавлевої кислоти, фізіологічній дозі – 1 ^мг/_см², профілактичній дозі – 0,5 ^мг/_см².

Інтенсивність ультрафіолетової радіації за цим методом визначається в мг розкладеної щавлевої кислоти на 1 см² поверхні розчину за одиницю часу (доба, година).

Реактиви: 0,1 н. розчин щавлевої кислоти (6,3 г на 1 л дистильованої води); робочий 0,1 н розчин перманганату калію (3,16 г КМnО₄ в 1 л дистильованої води): робочий 0,1 н розчин щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом (6,3 г щавлевої кислоти і 5,02 г азотнокислого уранілу в 1 л дистильованої води); 6 % розчин сірчаної кислоти (60 мл концентрованої кислоти на 1 л дистильованої води).

Порядок дослідження:

1. Визначають титр 0,1 н. розчину КМnО₄ точним 0,1 Н розчином щавлевої кислоти (Т). Для цього в колбу для титрування відмірюють 25 мл розчину H₂SO₄, 25 мл 0,1 н. розчину щавлевої кислоти, підігрівають на водяній бані до 70°, титрують із бюретки 0,1 н. розчином КМnО₄ до появи ледь помітного рожевого кольору, не зникаючого на протязі 1 хв. Титр розраховують шляхом ділення кількості мл щавлевої кислоти на кількість мл розчину КМnО₄, використаного на титрування.

2. Визначають початковий об¢єм розчину КМnО₄ по робочому розчину щавлевої кислоти з уранілом (V₁), який буде опромінюватись. Для цього замість розчину чистої щавлевої кислоти береться 25 мл робочого розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом. Титрування проводять аналогічно.

3. Експозиція робочого розчину у досліджуваному місці для визначення інтенсивності УФР. В затемнену чорним папером кварцову пробірку з світловим вікном у папері певного розміру наливають 25 мл робочого розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом.

Закрита корком пробірка виставляється в штативі на відкритій ділянці для вимірювання УФР Сонця і небосхилу на добу або на певну кількість годин, або ж у відповідному місці під джерелом штучної УФР (лампа ЛЕ-30, ПРК та інші). Після експозиції пробірка зберігається у світлонепроникному футлярі.

Примітка: Для прискорення роботи студенти отримують готовий робочий розчин, експонований лабораторією.

4. Визначення об’єму розчину КМnО₄ по робочому розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом після експозиції (V₂) виконується аналогічно описаному вище. Різниця між початковим об’ємом розчину КМnО₄ і його об’ємом після експозиції робочого розчину щавлевої кислоти показує, скільки щавлевої кислоти розклалось під дією УФР.

Інтенсивність УФР вимірюють в мг розкладеної щавлевої кислоти на 1см² поверхні світлового вікна пробірки за годину.

Розрахунок здійснюється за формулою:

Х = ,

де: Т –титр 0,1 н. розчину КМnО₄ по щавлевій кислоті;

V₁ і V₂ – об¢єми розчину КМnО₄, витрачені на титрування щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом, відповідно, до і після опромінення УФР, мл;

6,3 – кількість мг щавлевої кислоти в 1 мл 0,1 н. розчину;

S – площа світлового вікна кварцової пробірки, см²;

t– термін експозиції пробірки під джерелом УФР, годин (від Сонця) чи хвилин (від штучного джерела УФР).

Примітка. При вимірювані дози УФР результат вимірювання виражають у кількості розкладеної щавлевої кислоти на см² за хвилину (від штучного джерела) чи за годину (від Сонця).

Приклад висновку.Інтенсивність УФР Сонця і небосхилу, за результатами визначення складає 1,3 мг/см² × годину розкладеної щавлевої кислоти, що відповідає 0,3 еритемної дози. Людині щодоби потрібно отримати не менше ¹/₈ еритемної дози, для цього вона повинна знаходитись просто неба не менше, ніж 24 хв.

4. Фізичний (фотоелектричний) метод – вимірювання інтенсивності УФ радіації ультрафіолетметром (скорочено – уфіметром). Уфіметр – фізичний прилад з магнієвим (для діапазону 220-290) або сурм’яно-цезієвим (290-340 нм) фотоелементом. Результати вимірювання виражаються в або .

У зв’язку з тим, що еритемний ефект різний при різних довжинах хвиль, а найбільший при l=297 нм, введена еквівалентна цій довжині одиниця – мікроер, тобто 1 мкер =1 при l= 297 нм. При інших довжинах хвиль результат вимірювання в множать на відносну біологічну ефективність (ВБлЕ) (табл. 1).

Наприклад, інтенсивність УФР, виміряна уфіметром, дорівнює 6 , з них 4 при l=297 нм, а 2 при l=310 нм. Звідси доза опромінювання складає: 4´1+2´0,03=4,06 мкер. Встановлено, що 1 ЕД=700-1000 мкер; 1 профілактична доза – 100 мкер.

Таблиця 1