CC BY
17
к ХАРАКТЕРИСТИКЕ ЩАВЕЛЕВСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ
Научный сотрудник .4. А. Генералов Из Военно-медицинской ордена Ленина академии имени С. М. Кирова
В журнале «Гигиена и Санитария» № 8 за 1955 г. помещена статья научного сотрудника Киевского медицинского института Г. С. Яцулы «Ультрафиолетовая радиация в Киеве и ее гигиеническая характери-стика».
Весь материал, характеризующий ультрафиолетовую радиацию и ее •биологическое действие в Киеве, собран с помощью щавелевокислого метода. В своих исследованиях автор применял растворы щавелевой кислоты для измерения всей ультрафиолетовой радиации и участка спектра длин волн 290—350 т^. Биологическая оценка радиации выражалась з эри-темных дозах путем перевода количеств разложившейся щавелевой кислоты на ее эритемный эквивалент, равный 3,7—-4,1 ■
На указанном методе автор остановился не случайно: он был рекомендован объединенным пленумом Светотехнической комиссии Академии наук СССР и Комитета гигиены освещения Академии медицинских наук СССР еще в 1948 г. С помощью его «а протяжении многих лет проводились исследования под руководством А. Н. Бойко, Н. Ф. Галанина, Н. М. Данцига и Я. Э. Нейштадта и др. по изучению ультрафиолетового климата различных пунктов СССР.
Эти наблюдения имеют большое значение, так как они хотя и в относительных единицах дают характеристику ультрафиолетовой радиации, ее сезонный ход, что очень важно для суждения о степени обеспеченности населения естественными ультрафиолетовыми лучами, о степени загрязнения ^атмосферного воздуха городов по сравнению с загородными пунктами, влияния облачности на степень прозрачности воздуха для ультрафиолетовой радиации.
Признавая важность проведенных исследований, мы все же считаем своим долгом высказать на страницах журнала ряд критических замечаний о методе и результатах, установленных с его помощью. Свои высказывания мы будем делать на основании работ, проведенных нами по изучению наиболее распространенных методов измерения ультрафиолетовой радиации.
При исследовании щавелевокислого метода мы остановились на уточнении его спектральной чувствительности, поскольку она является главным критерием любого метода, используемого для указанной цели. В литературе по этому поводу имеются различные суждения. В. Анри (1919) определил козфициент спектрального поглощения щавелевой кислоты, и солей уранила для участка спектра 219,5—330,5 л •. Ф. Бюхи (1924), В. Т. Андерсон и Т. В. Робинсон (1925) подтвердили высокую чувствительность метода к коротким длинам волн до 360 .п^ и незначительную к •синим и фиолетовым. В. Г. Лейггон и Г. С. Форбс (1930) установили козфициент поглощения лучей растворами щавелевой кислоты с солями уранила в различных участках спектра от 250 до 470 т^. А. Н. Бойко и 3. Н. Куличкоза (1947) на основании своих исследований пришли к заключению, что щавелевокислый метод чувствителен не только к ультрафиолетовым лучам, но и к лучам видимой области: синим и фиолетовым. Однако они считали, что последние растворов не разлагают.
В качестве источников излучения при исследовании щавелевокислого метода мы использовали естественную радиацию солнца и неба и искусственную ртутно-кварцевых ламп. Интенсивность радиации определяли фильтрарадиометрическим методом и отградуированным счетчиком-
интегратором лучистой энергии, приемная часть которого состояла из сурьмяно-цезиевого фотоэлемента с флльтром УФС-2 и шаром Ульбрихта. Использовали мы и эрметр, изготовленный Ленинградским оптическим институтом. Параллельно с замерами ультрафиолетовой радиации определяли ?ритему «а коже живота и внутренней поверхности плача. При исследовании применяли раствор, содержащий в 1 л дестиллирован-ной воды 6,3 г щавелевой кислоты и 5,02 г азотнокислого уранила (децинормальный раствор) и 0,63 г щавелевой кислоты л 0,502 г азотнокислого уранила (сантинормальный раствор). Растворы облучали в плоских кварцевых кюветах объемом в 40 мл при толщине слоя жидкости 15 мм, в кварцевых пробирках диаметром 25 мм и в затемненных с боков и со стороны дна чашках Петри при толщине слоя раствора 15 мм. Спектральную чувствительность методов определяли с помощью светофильтров, позволявших выделять отдельные участки спектра.
Проведенные исследования показали, что растворы различных концентраций щавелевой кислоты и азотнокислого уранила чувствительны не только к коротковолновым и длинноволновым ультрафиолетовым лучам, но и к видимым. Границей чувствительности растворов в видимой области спектра является длина волн около 500 m;j-. Децинормальные растворы щавелевой кислоты в незначительных количествах разлагаются и длинами волн более 500 m и-, тогда как сантинормальные на этот участок спектра почти совсем не реагируют.
Следует иметь в виду, что через фильтры только некоторая часть изучаемого лучистого потока достигает раствора, разлагая щавелевую кислоту, тогда как другая его часть поглощается или рассеивается, не достигая, таким образом, раствора щавелевой кислоты. Если учесть ту часть энергии, которая поглощается фильтром, т. е. внести поправку на комплексный фактор пропускания фильтра, тогда действительная вели-
. г
чина разложения дешшормального раствора щавелевой кислоты в ¡^^
видимым участком спектра составит от 46 до 60% по отношению всего лучистого потока, на который реагирует раствор, и разложение сантинормального раствора окажется равным 40% к потоку, подействовавшему «а раствор.
По количеству разложившейся щавелевой кислоты при облучении ее с фильтром и без фильтра с учетом величины энергии, подействовавшей на растворы, и поправочного коэфициента на потери радиации, связанные с применением фильтров, устанавливается чувствительность растворов щавелевой кислоты к отдельным участкам спектра солнечной радиации.
Исследования показали, что децинормальный растБор имеет максимальную чувствительность к участку спектра 365—392 mj* и минимальную к видимой области спектра в диапазоне длин волн 400—500 m р Сантинормальные растворы в отличие от децинормальных наибольшую чувствительность проявляют к участку спектра 295—365 ш(а и наименьшую к 400—500 mu-
Доля участия отдельных участков спектра излучения в разложении растворов щавелевой кислоты зависит, помимо спектральной чувствительности растворов, также еще и от спектрального распределения энергии в источнике излучения. При облучении растворов щавелевой кислоты источником излучения, богатым коротковолновой ультрафиолетовой радиацией и бедным видимыми лучами, например, ртутно-кварцевыми лампами, разложение растворов будет происходить в основном за счет действия коротковолновых лучей. В том случае, когда на растворы щавелевой кислоты будет действовать излучение источника, содержащего в своем составе большое количество видимых и незначительное количество ультрафиолетовых лучей, что имеет место при облучении естествен-
ной радиацией, растворы будут разлагаться в большей степени видимыми лучами и в меньшей — ультрафиолетовыми.
На приводимых диаграммах (рис. 1 и 2) показано разложение деци-и сактинормалыюго растворов щавелевой кислоты отдельными участками солнечного спектра (в процентах). Спектральная чувствительность кожи и растворов щавелевой кислоты с разной концентрацией азотнокислого уранила в виде кривых, составленных по разложению этих растворов отдельными участками солнечного спектра, приведена на рис. 3. Ход кривых показывает, насколько спектральная чувствительность метода далека от эритем ной чувствительности кожи, а это в свою очередь является серьезным аргументом к внесению существенных поправок в величины ультрафиолетовой радиации и ее биологического действия, полученные с помощью щавелевокислого метода.
I 1295-365т/1 М 392-ЬООт//. ¡ШЗ, 355 -392ГП/л ЪШ 500т/и
Рис. 1. Разложение децинор-мального раствора щавелевой кислоты (в процентах) участками солнечного спектра.
СИЗ295-365т// ^ 392-Шт/1 Ш&365-392т/1. && Ш-500/ПЦ
Рис. 2. Разложение сантинормаль-ного раствора щавелевой кислоты (в процентах) участками солнечного спектра.
Некоторые авторы, в том числе и Г. С. Яиула, при установлении эритемных доз исходили из недостаточно верных соотношений между эритемным эффектом и количеством разложившейся щавелевой кислоты. Эритемный эквивалент, полученный ими в ясные дни при большой высоте солнца, они использовали для определения количества биодоз по разложению щавелевой кислоты, происходившему при меньшей высоте солнца и в пасмурные дни. Следовательно, авторы не принимали в расчет колебания в спектральном распределении естественной ультрафиолетовой радиации, связанные с изменением высоты солнца и сменой ясных дней пасмурными. Они не учитывали также свойства щавелевой кислоты разлагаться и при облучении ее потоком, не содержащим эритемных лучей. Поэтому в осенне-зимний период, в дни с малой полуденной высотой солнца, когда в потоке естественной радиации отсутствуют лучи эритемного действия, а облучаемые в этот период растворы продолжают разлагаться, авторы получали значительное количество биодоз.
Как известно, Е. В. Данецкая и Т. А. Свидерская в Ленинграде при высоте солнца 49—52; установили эритемный эквивалент, равный
3,7—4,1 -^г разложившейся щавелевой кислоты, который и был принят
Г. С. Яцулой в ого расчетах. При этом растворы щавелевой кислоты, облучались в кварцевых кюветах. Следовательно, принятый эритемный эквивалент может быть использован для перевода разложившейся щавелевой кислоты в эритемные дозы только в том случае, если облучение растворов производили при соблюдении условий тождественных тем, при которых он установлен. Однако Г. С. Яцула без достаточного основания применил указанный эритемный эквивалент для вычисления эритемных
3 1««У*£К!> .юцаивмиитг*«* [ 17
БИБ; ИОТ£"КА Мавистерст щ Здрамодаы,
СССР
доз по количеству щавелевой кислоты, разложение которой производилось не в кюветах, а в кварцевых пробирках. Если бы автор сам попытался определить эритемный эквивалент в климатических условиях Киева, применяя в одном случае кварцевую кюветку, а в другом — пробирку, он отметил бы значительную разницу между величинами эритем-ного эквивалента, полученными в первом и во втором случаях.
Наши исследования показали, что эритемный эквивалент разложения щавелевой кислоты не является одинаковым при всех условиях измерения ультрафиолетовой радиации. Он завиоит от концентрации щавелевой кислоты и главным образом азотнокислого уранила, от формы и размера кварцевой посуды, в которой облучается растЕор, а также от расположения последней по отношению
¡30 90
во
70 60
I 50 1 ^
А 20 4 'О О
ГТ
300
т
500 тр
--Чувствительность сантинормаль-
ного раствора щавелевой кислоты
---Чувствительность децинормально-
го раствора щавелевой кислоты -.—.- Чувствительность кожи
Рис. 3. Чувствительность деци- и сан-тинормального раствора щавелевой кислоты по разложению ее отдельными участками солнечного спектра.
к лучам солнца. Кроме того, эритемный эквивалент зависит от широты места, высоты солнца и факторов, влияющих на прозрачность атмосферы. Если мы будем его устанавливать в летний период года, определяя эритему у одного и того же человека, т. е. при сравнительно постоянной спектральной чувствительности кожи, то на его величину будет влиять расположение облучаемой поверхности тела по отношению к лучам солнца. В подтверждение сказанного мы приведем некоторые данные (табл. 1 и 2), полученные нами при определении эритемного эквивалента у лиц, имеющих одинаковую спектральную чувствительность кожи, но в различных условиях влияющих на его величину.
Таблица 1
Величина эритемного эквивалента разложения децинормального раствора щавелевой
мг
кислоты в --т, при облучении его и поверхности тела солнечной радиацией на
перпендикулярную поверхность
Дата Пункт наблю- Широта Высота Время наступления Эритемный эквивалент для раствора, облучаемою
дения солнца эритемы (в минутах) в проОнрье на вертикальную поверхность и кк.вете на перпендикулярную порерхносн,
25/У1 Ленинград 60э 24,5—38° 110 2,6 5,7
18/VI э 60° 37—44° 65 2,2 4
10/У » 60° 47° 40 1,85 3,68
12/УП Заполярье 69° 42,5° 50—55 2,5-2,7 4,2—4,6
3/У111 Гурзуф 44,5° 42,8° 36 1,37 3,2
2/VIII » 44,5° 56,6° 25 1 2,2
1/УШ » 44,5° 62° 18 0,75 1,7
Приведенные данные указывают на то, что эритемный эквивалент щавелевой кислоты непостоянен. Он значительно изменяется от многих условий и поэтому трудно найти какую-то его величину с тем, чтобы
Таблица 2
Величина эритемного эквивалента разложения децинормального раствора щавелевой
мг
кислоты в —2 при облучении его и поверхности тела суммарной солнечной радиацией на горизонтальную поверхность
Дата Пункт наблюдения Широта Высота Время наступления эритемы (в минутах) Эритемный эквивалент для раствора, облучаемого
в пробирке на вертикальную поверхность в кювете на перпендикулярную поверхно ть
7/V11 1/VII1 Заполярье Гурзуф 69° 44,5° 44° 62—63° 70—80 18—24 2,7-3.1 0,75—1 5,9—6,7 1,7—2,1
с помощью ее по количеству разложившейся щавелевой кислоты за длительное время определить число эритемных доз за тот же период. Тем более не следует применять эритемный эквивалент для перевода щавелевой кислоты в биодозы при измерении ультрафиолетовой радиации
0 12 3 4 5 S 7 8 3 1011 12131!, 15 1617 1813 202122Z3 2t
Время (в часах) — По щавелевой тс/готе ---Ло счетчику
Рис. 4. Дневной ход ультрафиолетовой радиации на вертикальную поверхность по разложению децинормального раствора щавелевой кислоты и горизонтальную поверхность по счетчику в ясный день 18/VI.
в осенне-зимний период, когда солнце в полдень достигает высоты менее 15—20°, т. е. тогда, когда в ультрафиолетовом потоке нет или почти отсутствуют лучи эритемного действия.
Чтобы показать, насколько данные автора о количестве эритемных доз, установленных в яоные дни в Киеве, оказались заниженными, мы для сопоставления приведем результаты наших измерений, полученные в Ленинграде и Гурзуфе.
Автор е ясный июньский день с помощью щавелевокислого метода определил количество эритемного облучения, равное 7 биодозам, тогда как в Ленинграде на большей широте и при сравнительно высокой степени загрязнения воздуха с помощью эрметра и счетчика было установлено на перпендикулярную поверхность за ясный летний день 12,5 эритемных биодоз, а в Гурзуфе на ту же поверхность — 22 биодозы.
Не учитывая особенностей разложения щавелевой кислоты в пробирке на вертикальную поверхность в ясные дни при большой высоте «оляца, когда часть солнечной и небесной радиации, падая на пробку
V
19
пробирки и под очень острым углом на ее стенки, теряется, автор пришел к не совсем верному заключению о том, что в весенние месяцы увеличение радиации идет в основном за счет увеличения высоты солнца, тогда как в летний период ультрафиолетовый поток нарастает вследствие увеличения продолжительности дня.
Это рассуждение противоречит общеизвестному положению о том, что интенсивность радиации в основном определяется высотой стояния солнца, т. е. чем она больше, тем напряжение лучистого потока выше, и наоборот.
В подтверждение этого мы помещаем график суточного хода ультрафиолетовой радиации в ясные дни в Ленинграде по замерам, произведенным щавелевокислым методом и счетчиком-интегратором лучистой энергии (рис. 4). Ход кривых показывает, во-первых, насколько величины ультрафиолетовой радиации, полученные щавелевокислым методом, отличаются от истинных ее величин, установленных с помощью счетчика, и, Ео-вторых, какой степени достигают потери ультрафиолетовой радиации в полуденные и околополуденные часы при большой высоте солнца в том случае, когда она определяется путем разложения щавелевой кислоты в пробирках.
После сказанного возникает вопрос, можно ли щавелевокислый метод в дальнейшем рекомендовать для измерения ультрафиолетовой радиации?
Поскольку в настоящее время у нас имеются лучшие методы, как фильтррадиометрический с приемником в виде термостолбика и фотоэлектрический со счетчиком, которые позволяют величины ультрафиолетовой радиации выражать в абсолютных и биологически приведенных единицах, мы обязаны отдавать им предпочтение и рекомендовать их для широкого использования в метрике и дозиметрии ультрафиолетового излучения.
ЛИТЕРАТУРА
Анри В., в кн.: Труды Гос. оптич. ин-та, т. 1, в. 2, стр. 179—201, Пг., 1919. — Бойко А. Н.. в кн.: Ультрафиолетовое излучение и гигиена, стр. 60—62, М., 1950.— Anderson W. Т. u. Robinson Т. W., J. Am. ehem. Soc., 1925, v. 47, p. 718—725.— Büch i F., Ztschr. physik. Chem., 1924, Bd. Ill, p. 269. — Leig-ton W. G. a. Forbes G. S.. J. Am chem. Soc., 1930, v. 52, p. 3139—3152.
Поступила 14/XII 1955 r.
-ir -k
О НОРМИРОВАНИИ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМ ВЫПУСКОМ ВОЗДУХА
Кандидат технических наук Н. Н. Санкович, государственный санитарный инспектор С. С. Фрыкин.
Из Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехнических и санитарнэ-технических работ и Государственной санитарной инспекции Ленинграда
Производственные помещения больших объемов в настоящее время оборудуются воздушным отоплением с сосредоточенным выпуском воздуха. При устройстве такого отопления наиболее сложным является обеспечение равномерного распределения температур по площади и высоте цеха. Несмотря на широкое внедрение таких систем отопления, обоснованные общесоюзные санитарно-технические нормы по проектированию воздушного отопления до настоящего времени отсутствуют. Суще-
