Fyzikální faktory poškozující zdraví
a ochrana proti nim
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc.
Ústav veřejného zdraví
24. října 2023
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 1 / 1
Faktory poškozující zdraví
Přehled
Fyzikální
Hluk (a vibrace)
Záření
Další
Chemické
Z hlediska individua
Z hlediska prostředí a jeho vlivů na zdraví
Biologické
Psychosociální
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 2 / 1
Co je to hluk
Fyzikální definice
Chvění vzduchu, případně jiného média, které se může přenést na
sluchový aparát člověka = zvuk
Vznik
Chvěním pevných těles + přenosem na další média
Oprava na subjektivitu
Hluk je zvuk, který je vnímaný negativně; poškozuje zdraví (to druhé
nemusí 100% platit)
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 3 / 1
Vlnění
Vlnění
Jako vlnění je charakterizován vlnovou délkou nebo frekvencí (při
známé rychlosti jsou vzájemně přepočítatelné) a intenzitou, což je při
grafickém znázornění výška vlny.
Vztah k lidskému organismu
Člověk vnímá 16 Hz – 20 kHz (omezení věkem apod.)
Lidský hlas je v rozsahu 2 – 5 kHz
Ale i zvuk mimo uvedené rozmezí může poškodit zdraví
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 4 / 1
Fyzikální charakteristika
Grafické znázornění vlny
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 5 / 1
Měření intenzity
Primárně se jedná o tlak zvukových vln na předměty
Měří se v decibelech, existují i další (ne běžné) jednotky, které
zohledňují různou citlivost ucha pro různé vlnové délky
Lze měřit aktuální hladinu hluku (hlukoměr) a lze měřit vážený
průměr (hlukoměr + hlukový dozimetr), na ten jsou stavěny
normy
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 6 / 1
Příklady intenzity
kapající voda 10 dB
lidský hlas 40 – 50 dB
limit pracovní prostředí 85 dB
školní tělocvična 90 – 100 dB
techno hudba 110 dB
letecké motory 130 dB
práh bolesti 150 dB
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 7 / 1
Typy podle trvání
ustálený
proměnlivý
pulsní
Proč rozlišujeme
Ochrana vnitřního ucha reflexním napětím musculus stapedius,
musculus tensor tympani
funguje hluk ustálený, ne příliš rychle proměnlivý
selhává hluk puslní, proměnlivý s prudkými skoky
Důsledek selhání: Vysoké energie se dostanou do vnitřního ucha ⇒
poškození smyslových buněk
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 8 / 1
Účinky
Fyziologické
pozadí (bylo prokázáno, že 0 vede ke stresu)
informační, komunikační
Škodlivé
Obtěžování, rušení (mírnější intenzity, více závisí na charakteru
činnosti), narušování komunikace
Poškození zprostředkované sluchovýmn ústrojím – různá
psychosomatická a neurotická poškozní.
Poškození sluchového ústrojí (akutní – akutrauma, poškození
středního ucha + bubínku; chronické – poškození smyslových
buněk)
Poškození jiných tkání (u velmi vysokých intenzit)
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 9 / 1
Poškození sluchu
Na hraně poškození, v některých případech může vadit: Vlna o
vyšší intenzitě zabrání vnímání následujících o nižší intenzitě
(úroveň zlomků sekund)
Může zakrýt výstražné akustické signály
Využití – ztrátové zvukové formáty typu mp3
Ohlušení – posun zvukového prahu na desítky minut až hodin
Akutrauma – překročila se fyzická odolnost ucha, především
středního
Chronické nevratné poškození sluchu – dlouhodobé působení
vysokých intenzit (měsíce až léta, velmi vysoké interindividuální
rozdíly): Cílovou tkání je smyslový epitel ve vnitřním uchu
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 10 / 1
Celkové účinky na nervovou soustavu
Může vyvolat
psychický stres (obecně)
neurotické projevy zejména poruchy spánku, pocit napětí, poruchy
soustředění
neurózy pestrá psychická a somatická symptomatologie
Může zhoršit, vyvolat krizi
psychózy obecně zhoršuje průběh
epilepsie může vyvolat akutní záchvat
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 11 / 1
Vztah k úrazům
Úrazy
Sluchového ústrojí – přímo vyvolává
Ostatní – zvyšuje riziko úrazu různými mechanismy, od snižování
schopnosti soustředění až po maskování výstražných signálů a
blokování schpnosti je postřehnout (ztráty sluchu).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 12 / 1
Vztah k psychosomatickým chorobám
Kardiovaskulární nemoci
Především zhoršuje hypertenzi a ischemickou chorobu srdeční,
přeneseně i další.
Nemoci GIT
Především příspěvek k rozvoji vředové choroby žaludku a
dvanáctníku, ale i dalším chronickým onemocněním této soustavy.
Diabetes mellitus
Zhoršuje průběh obou hlavních typů cukrovky „hýbe“ s potřebou
inzulínu, a to oběma směry.
Psoriasis
Zhoršuje průběh lupénky i dalších systémových omemocnění.
Zhoršuje průběh všech závažných chronických chorob.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 13 / 1
Vliv na vývoj plodu
Poškození plodu
Rodí se s nižší porodní hmotností (rizika)
Může dojít k předčasnému porodu (rizika)
Může mít už z prenatálního období poškozený sluch, především
vnitřní ucho
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 14 / 1
Hygienické limity
Pracovní prostředí
Základní hodnota
75 dB
Korekce podle délky expozice
až + 20 dB
Korekce podle psychické náročnosti práce
-40 až + 10 dB
Korekce podle ochranných pomůcek
Kolik pomůcka hluku ubere, o tolik lze korigovat k vyšším
hodnotám
Účinky pomůcek se částečně sčítají
Při vysokých hodnotách je nutno chránit nejen zvukovod, ale i
kost skalní nebo celou lebkuDoc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 15 / 1
Hygienické limity
Životní prostředí
Podle charakteru prostředí
Základní limity jsou stanoveny podle charakteru zástavby – prostředí
(např. obytná zóna, průmyslová a nákupní zóna, rekreační oblast
apod.)
Korekce podle denní doby
V noci je prováděna korekce směrem k nižším hodnotám.
Zdroj problémů a kontraverzí
Hudba, zejména v nočních hodinách.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 16 / 1
Protihluková opatření 1
Technická
Snížit produkci hluku ve zdroji, tento odstranit, přesunout
Snížit vedení hluku od zdroje do prostředí
Organizační
(především průmyslová sféra)
zkrátit expozici hluku
zabránit zbytečným expozicím
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 17 / 1
Protihluková opatření 2
Individuální
chrániče zvukovodu vata, speciální vaty, speciální zátky
chrániče ucha různé typy mušlových chráničů, podobnou ochranu
zčásti poskytnou i mušlová sluchátka
ochrana hlavy protihlukové přílby
Gravidita
Riziko hluku je neslučitelné s přítomností gravidních pracovníků
(přeřazení jinam, předčasný odchod na rodičovskou dovolenou).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 18 / 1
Vibrace
Podobná problematika jako hluk. Poškození se však týká kloubů a
pohybového aparátu. Navíc může vzniknout vasoneuróza (vegetativní
nervstvo reaguje na vibrace vyvoláním stahu cév). Nemoc lze vyléčit
ve smyslu vymizení příznaků, ale je nevratná v tom smyslu, že po
vystavení vibracím se rychle vrací, daleko rychleji než nastává u
zdravého.
Je tedy nutné pracovníka po návratu z léčby přesunout na místo, kde
nebude vibracím vystaven.
Prevence – ochrana pomůckami, zejména rukou speciálními
rukavicemi.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 19 / 1
Mikroklima
Definice
Mikroklima představuje soubor fyzikálních faktorů prostředí, které
ovlivňují výměnu tepla mezi organismem a prostředím.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 20 / 1
Co sem spadá
Faktory mikroklimatu:
teplota ovzduší měřena opravdu teplota vzduchu, ochrana teploměru
před sálavým teplem
přítomnost tepelného sálání měří se výsledná teplota, která je
součtem sálavého tepla a teploty vzduchu
vlhkost vzduchu relativní = kolik vody je schopen vzduch ještě pobrat
proudění vzduchu ovlivňuje jak odpařování, tak výměnu tepla mezi
tělem a vzduchem
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 21 / 1
Ovlivnění ze strany člověka
Produkce tepla organismem
Teplo produkují všechny metabolicky aktivní tkáně, v klidu nejvíc
játra, při pracovní – pohybové aktivitě kosterní svaly.
Metabolismus:
bazální × klidový × při zátěži
Přenos tepla v organismu
Děje se především krevním oběhem, přičemž se transportuje nejen
teplo, ale i voda nutná k ochlazování pocením
Oděv
Výměnu tepla mezi organismem a okolím ovlivňuje Termický odpor
oděvu, závislý nejen na kvalitě oděvu ale i počtu mezivrstev.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 22 / 1
Důsledky mikroklimatu
Mikroklima a aktivita + oděv ovlivňují umístění na škále:
Fatální nedostatek tepla, vedoucí k vychladnutí organismu pod
fyziologický limit a smrti chladem (lze přežít dočasný pobyt)
Dyskomfort z nedostatku tepla, dlouhodobě snesitelný
Tepelný komfort
Dyskomfort z nadbytku tepla, dlouhodobě snesitelný
Fatální nadbytek tepla, vedoucí k přehřátí organismu nad
fyziologický limit a smrti na přehřátí (opět lze přežít dočasný
pobyt)
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 23 / 1
Kdy jsou důsledky neoptimální teploty fatální:
Limity tělesné teploty
Neudrží-li organismus teplotu nad cca 21 – 22 ◦C, dojde k
zástavě srdce
Neudrží-li organismus teplotu pod cca 42 – 43 ◦C, dojde k
denaturaci nejcitlivějších bílkovin
Aktivita
Je nutno zdůraznit, že i produkce tepla má zásadní vliv: Kdo v mrazu
usne, umrzne; už stav „při vědomí“ vede ke zvýšení metabolismu →
zvýšené produkci tepla, tedy přežití i za teploty, kdy by usnutí bylo
fatální; zvýšená aktivita = tolerance ještě nižší teploty.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 24 / 1
Hodnocení únosnosti zátěže
Přímo
Měříme teplotu a extrapolujeme křivku. Pokud má tendenci se ustálit
uvnitř rozumného rozmezí (výše uvedené limity jsou vitální), je zátěž
dlouhodobě únosná, pokud ne, vyčteme z křivky dobu, po niž je zátěž
krátkodobě únosná.
Nepřímo
Přehřívání lze odhadovat prostřednictvím tepové frekvence, která v
sobě integruje jednak tepelnou zátěž, jednak fyzickou zátěž spojenou
s konkrétní prací.
Opět rozlišujeme krátkodobě a dlouhodobě únosnou zátěž z horka
(zda se tepová frekvence ustálí pod fyziologickou hranicí, nebo má
tendenci pokračovat přes ni).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 25 / 1
Výměna tepla 1
mezi organismem a okolím
Organismus se ohřívá
horkým vzduchem který přímo ohřívá povrch těla (dtto horké
předměty – i ohřátý oděv, horká kapalina)
infrazářením z velmi horkých předmětů v okolí
mikrovlnami, proudy jen za zvláštních okolností (např. léčebné –
lázeňské procedury)
horké jídlo a nápoje mohou mírně ovlivnit, limitující je odolnost
sliznic GIT, mohou poškodit GIT
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 26 / 1
Výměna tepla 2
mezi organismem a okolím
Organismus se ochlazuje
chladným vzduchem přímo ochlazujícím povrch těla
sáláním z povrchu těla do chladného okolí
Obojí ovlivňuje oděv
evaporací odpařováním vody na povrchu těla – nejprve
neviditelné, posléze viditelné pocení
Ovlivňuje relativní vlhkost vzduchu a proudění vzduchu
(tím i oděv)
dýcháním a exkrementy nejsme schopni ovlivnit tak, aby to
napomohlo termoregulaci, jen počítáme do tepelné
bilance
studené jídlo a nápoje ochladí, mohou ale mít nepříznivé dopady na
GIT
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 27 / 1
Vliv oděvu
Pojem: Termický odpor oděvu
Představuje odpor proti prostupu tepelné energie skrze oděv, a to
oběma směry. Tj. chrání nejen před chladem, ale i před extrémními
teplotami (kde ovšem hrozí přehřátí vlastním metabolickým teplem).
Za normálních okolností se na t. odporu podílejí jednotlivé vrstvy i
jednotlivé mezery mezi nimi. Některé typy oděvů mají více vrstev,
další mají vrstvy s vlastnostmi mezivrstvy (dutá vlákna apod.). Proti
přehřívání se uplatňuje i odrazová zevní vrstva (Al folie apod.),
případně vrstvy blokující IR záření.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 28 / 1
Řízení termoregulace
Centrum
Nachází se v hypothalamu. V přední části je čidlo, reagující na teplotu
krve, v zadní je nervové centrum se zapojením do vegetativního /
hormonálního / nervového řízení odpovědi na přehřátí nebo
podchlazení.
Umístění čidla
V malé vzdálenosti od klenby nosohltanu, proto může být ovlivněno
studenými nebo horkými nápoji a pokrmy, které zde místně působí. V
některých případech pozitivní, v jiných negativní jev.
Důsledek:
Teplota v ústech (případně zvukovodu), pokud se vyloučí vliv potravy
a nápojů je nejvalidnější vůči teplotě tělesného jádra.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 29 / 1
Mechanismus ochlazování
Periferní vasodilatace
Roztáhnou se cévy v končetinách a na povrchu těla.
Dojde:
přenosu tepla z tělesného jádra na povrch těla (odvod kontaktem
se vzduchem a sáláním)
umožnění pocení
Pocení
Voda, která je součástí potu, se odpařuje a skupenské teplo je
odebíráno povrchu těla (proto jeho záhřev vasodilatací) a
bezprostředního okolí. Nefunguje při vysoké relativní vlhkosti (sauna,
tropy). Vodu a minerály do potu je nutno dodávat nápoji a potravou.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 30 / 1
Vedlejší účinek pocení
Souvislost potních žláz s dalšími
Protože mléčné žlázy jsou přeměněné žlázy potní, všechny podněty
vyvolávající pocení zvyšují aktivitu mléčných žláz (využití pro
„rozkojení“), naopak regulační mechanismy ovlivňující ejekci mléka
mají vedlejší účinek na potní žlázy.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 31 / 1
Regulace mimo rozmezí
V případě velkého přehřívání
Před totálním kolapsem z horka se objevuje paradoxní reakce, která
se projeví periferní vasokonstrikcí.
Jedná se o projev nastupujícího šoku, který se dále může prohlubovat
až k úmrtí. Tedy je nutné postiženého za každou cenu dostat do
chladnějšího prostředí.
Smrt může nastat jednak z hypertermie, jednak z oběhového kolapsu
(šok).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 32 / 1
Důsledky aktivního ochlazování
Pro organismus:
Ochlazování organismu představuje značnou zátěž pro
kardiovaskulární systém
přepumpovávání značného množství vody po těle
kompentace snížení periferního odporu zvýšením srdeční práce
při dlouhodobém stavu mají problémy i ledviny
problémy mohou být i u dětí a těhotných
Pro společnost:
Existuje řada kontraindikací pro práci / pobyt v horku, které jsou
řešeny legislativními úpravami na různé úrovni (zákony, prováděcí
vyhlášky).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 33 / 1
Pomoc zvládat ochlazování 1
Pitný režim 1
Přibližně 2/3 tekutin doplňujeme během směny, 1/3 po jejím
skončení
Tekutiny by měly být různorodé (různé typy nápojů, bujony)
Tekutiny by neměly obsahovat mnoho minerálů (zátěž na
ledviny), ale ani čistá voda není dobrá (má méně minerálů, než
kolik procent minerálů je v potu)
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 34 / 1
Pomoc zvládat ochlazování 2
Pitný režim 2
Tekutiny by neměly obsahovat kofein (odchází z organismu
pomaleji než voda, hrozí předávkování, snižuje pocit žízně).
Snižování pocitu žízně platí i pro některé drogy. Také zvyšuje
produkci moče.
Nemělo by jít o alkoholické nápoje – některá průmyslová
odvětví mají zažito pivo. Naopak nealkoholická piva se blíží
„ideálnímu iontovému nápoji“. Alkohol rovněž snižuje pocit žízně
a zvyšuje produkci moče.
Kolik se vypotí zjistíme vážením (před a po, při zohlednění moče,
případně stolice, a příjmu potravy / tekutin)
Musí se zhodnotit i otoky z hypertermie – váží na sebe vodu,
která pak chybí v krevním řečišti.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 35 / 1
Zvládání zátěže chladem
Fyziologické reakce
1. Zvýšení metabolismu (zevně nepozorujeme)
2. Tvorba tepla svalovým třesem
Na oba tyto body je třeba mít dostatek energie → roste spotřeba
energie, výživový stav se promítá do odolnosti vůči chladu.
3. Centralizace tepla v těle – udržuje se teplota „tělesného jádra“,
zahrnujícího trup od jater včetně nahoru, vnitřek krku a vnitřek
hlavy. V ostatních částech těla teplota klesá
Důsledky: Snadno vznikají omrzliny, případně poškození z
nízkých teplot ale nad nulou – „zákopová noha“
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 36 / 1
Nachlazení
Následky celkového podchlazení
Dojde k omezení imunity.
Vzhledem k nižší teplotě se mohou lavinovitě pomnožit i organismy,
vůči kterým má člověk druhovou imunitu, danou tělesnou teplotou.
Pojem aklimace
Aklimatizace na mikroklima se nazývá aklimace
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 37 / 1
Adaptace na horko
V zásadě podobnými mechanismy jako adaptace na chlad, ale v
opačném gardu termoregulace.
Adaptace objemem
Velká zvířata v tropech (nestačí se v horkém období dne vyhřát na
nebezpečnou teplotu).
U člověka pozor na to, že dítě poloviční výšky má sice 1/4 plochu, přes
kterou do něj vstupuje teplo, ale jen 1/8 objemu, který je vyhříván.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 38 / 1
Ovlivnění aklimace
Faktory
Věk
Fyziologický stav
Otužování
Zdravotní stav
kardiovaskulární soustava
kožní
ledviny a vývodné cesty
celková chronická onemocnění
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 39 / 1
Záření – rozdělení a základní pojmy
Podle typu částic
korpuskulární jedná se o proud částic o definované hmotnosti a
rychlosti
elektromagnetické jedná se o proud fotonů, popsatelných jako
elektromagnetické záření určité vlnové délky a intenzity
Podle působení na hmotu
ionizující vytváří v ozařované hmotě elektricky nabité částice –
ionty
neionizující elektricky nabité částice nejsou vytvářeny
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 40 / 1
Typy záření
Typy ionizujícího záření
Mezi ionizující typy záření patří záření částicová (alespoň běžné typy,
jako jsou proudy jader hélia (α záření), elektronů (β záření), pozitronů
(β+ záření), neutronů, protonů atd.) a elektromagnetická záření s
vlnovou délkou kratší než má ultrafialové světlo.
Typy neionizujícího záření
Mezi neionizující záření patří elektromagnetická záření o vyšší vlnové
délce a některé typy méně obvyklých částic (např. neutrina)
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 41 / 1
Neionizující záření
UV záření
Rozlišujeme UV-A (320 – 400 nm), UV-B (280 – 320 nm) a UV-C (pod
280 nm). UV záření lze považovat za dolní hranici (vzhledem k vlnové
délce) neionizujícího záření, protože při vyšších intenzitách už jeho
vlivem nastává tvorba O3 ve vzduchu a volných radikálů v některých
materiálech. UV-C (které se kolem nás vyskytuje pouze výjimečně) se
dá považovat už za velice slabě ionizující.
Zdroje UV záření
předměty zahřáté na vysokou teplotu, např elektrický oblouk,
Slunce.
různé typy výbojek, LED (pro blízké UVA)
UV-A a UV-B jsou součástí slunečního záření a i při zamračené obloze
pronikají až na zemský povrch. UV-C je atmosférou filtrováno s
vysokou účinností.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 42 / 1
Účinky UV záření
baktericidní účinky
z cholesterolu kolujícím v krvi provitamín D
příznivý vliv na některé kožní infekce i některá neinfekční
onemocnění kůže (např. lupénka)
iritace kůže až zánět a nekróza (důsledek – pigmentace dle
fototypu)
rakovina kůže melanom + karcinomy
poškození spojivky a sítnice
Na produkci provitamínu D plně postačuje denně cca 1 hodina v
lehkém oděvu v polostínu zejména v jižnějších zemích v časném
dopoledni nebo pozdním odpoledni, vyšší expozice žádný další
pozitivní efekt nepřinášejí.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 43 / 1
Viditelné světlo
Má rozmezí vlnových délek přibližně 400 – 760 nm.
Citlivost zrakových receptorů vůči světlu na krátkovlnném konci
spektra velice strmně klesá, na dlouhovlnném je pokles pozvolný.
Osoby adaptované na tmu byly s to detekovat záření o vlnové
délce přes 1000 nm.
Zdrojem mohou být zahřáté předměty (spojité spektrum,
charakterizované stupni Kelvina) i výbojky a LED (čárové
spektrum, deformuje vnímání barev).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 44 / 1
Viditelné světlo
Význam 1
Viditelné světlo se účastní vidění.
Osvětlení se měří v luxech (intenzita světla dopadajícího na
osvětlenou plochu)
Hygienické normy zohledňují:
zrakovou náročnost prováděné činnosti
oslnění, popř. střídání světla a tmy (především pokud pracovníci
musejí přecházet z jednoho místa na druhé)
některé práce je nutno provádět po několik desítek minut trvající
adaptaci na tmu
speciální normy pro práci s lasery
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 45 / 1
Viditelné světlo
Význam 2
U zářivek, výbojek a LED existuje stroboskopický efekt
Barva světla má význam pro psychickou pohodu, barevné řešení
interiéru pro využití světla, na intenzitě přirozeného osvětlení se
podílí i tvar oken
Intenzívní viditelné světlo vyvolává na kůži fotodermatitidu a
může přispívat i k zánětu spojivek (tzv. „sněžná slepota“ při
dlouhodobém pobytu bez ochrany v krajině zapadané sněhem;
na ní se ovšem spolupodílí i UV záření).
Společně s IR zářením se podílí na vzniku úžehu (viz dále).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 46 / 1
Infračervené záření
Opět rozeznáváme pásma IR-A (760 – 1400 nm), IR-B (1400 – 3000
nm) a IR-C (nad 3000 nm)
Pozor: Rozložení je symetrické kolem viditelného světla. Je to tedy
seřazeno podle vlnové délky následovně: UVC – UVB – UVA –
viditelné světlo – IRA – IRB – IRC.
Jeho zdrojem jsou zahřáté předměty, IR-A a IR-B jsou složkou
slunečního záření, dopadajícího na povrch Země, IR LED jsou často v
ovladačích domácí elektroniky
0.1 nm 10 nm 280
320
400
760
1400
3000 nm
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 47 / 1
Infračervené záření
Účinek na zdraví
Při vysokých intenzitách tepelný efekt až akutní popáleniny
Zákal oční čočky. Vyskytoval se především u pracovníků,
vystavených sálání z pecí nebo horkého materiálu sklářská
katarakta.
Úžeh vzniká celkovým přehřátím organismu viditelným i IR
zářením. Podílí rovněž teplota vzduchu, relativní vlhkost a
proudění vzduchu, tedy celý tzv. termický komplex. Vzniká celkové
přehřátí organismu, doprovázené nevolností a zvracením.
Úpal je zapříčiněn především přehřátím hlavy, přičemž
dlouhovlnná složka IR-B může pronikat skrze povrchové
struktury a dráždit mozkové obaly. Příznaky jsou podobné úžehu,
více v popředí je však nevolnost a silné bolesti hlavy.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 48 / 1
Infračervené záření
Účinek na zdraví
Oba stavy mohou u disponovaných jedinců vyvolat epileptické
nebo epileptiformní křeče.
Prevencí obou:
vyhýbání se otevřenému prostranství na slunci
dostatečný pitný režim,
prevencí úpalu pak navíc dbání o nošení pokrývky hlavy
je nutno zvlášť hlídat děti s epilepsií, chorobami ledvin a
kardiovaskulárního systému, cukrovkáře apod.!
Chronické vlivy IR záření: Byly diskutovány možné vlivy
extrémně dlouhých expozic stále stejných míst na kůži, nicméně
riziko nádorů apod. je velice nízké.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 49 / 1
Záření o vyšších vlnových délkách
Mikrovlny a vlny používané v radiokomunikacích, mají účinky
především tepelné (ohřev pokrmů v mikrovlnné troubě).
Diskuse o negativním zdravotním účinku
riziko některých zhoubných nádorů mozku
ohřev a krvácení mozkové tkáně při intenzívní expozici
Příznivé účinky:
nejšetrnější možný ohřev potravy
dostupnost rychlé pomoci při úrazech a v nemoci
Vyšší výskyt nádorů kolem vedení VN a VVN byly vysvětleny
elektrostatickým koncentrováním iontů, nesouvisí s mikrovlnami
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 50 / 1
Ionizující záření
Patří mezi ně:
elektromagnetické záření s vlnovou délkou kratší než UV-C,
rentgenové záření
γ záření
kosmické záření
záření α (jádra atomů helia)
záření β (proud elektronů, popř. jako β+ proud pozitronů)
neutronové záření
Některá částicová záření neionizují, např. neutrina, která volně bez
interakce projdou hmotou celé planety, jiná jsou vysoce exotická.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 51 / 1
Pronikavost záření
Aby záření uškodilo, musí:
Proniknout do živé tkáně
Tam alespoň částečně interagovat se hmotou a předat jí svou
energii (nebo její část)
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 52 / 1
Pronikavost záření – typy
Málo pronikavá záření
Z nejznámějších záření α.
Zastaví je jakákoli pevná hmoty, i list papíru, i mrtvé buňky na
povrchu kůže. Uplatní se jen za specifických okolností.
Vysoce pronikavá záření
Extrémem jsou neutrina.
Projdou hmotou, aniž by s ní interagovaly = nijak neuškodí.
Pronikavost „mezi“
Právě tato záření předají svou energii živé hmotě a jsou zdrojem
rizika. Jsou i zdrojem druhotných fotonů (Comptonův jev) ještě lépe
zachytitelných ve tkáni.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 53 / 1
Comptonův jev
V ozařovaném
materiálu vznikají
sekundární fotony v
náhodných místech a s
náhodnou (ale vždy
nižší než fotony
ozařující materiál)
energií
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 54 / 1
Zdroje ionizujícího záření
Přirozené zdroje ionizujícího záření
Slunce a další podobné astronomické objekty
Sekundární záření z Van Allenových pásů
Exotické vesmírné objekty (γ záblesky apod.)
Radioizotopy
Izotopy těžkých prvků na konci periodické soustavy – pozůstatky
výbuchu supernovy před vznikem sluneční soustavy
Izotopy průběžně vznikající ve vysokých vrstvách atmosféry
vlivem záření z vesmíru, např. 14
C, 40
K.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 55 / 1
Zdroje ionizujícího záření
Umělé zdroje ionizujícího záření
Uměle nakoncentrované přírodní radioizotopy
Uměle vytvořené radioizotopy
RTG zařízení
Další technická zařízení, částicové urychlovače apod.
γ-lasery
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 56 / 1
Charakteristika radioizotopů
Poločas rozpadu
je doba, za niž se rozpadne polovina atomů příslušného radioizotopu.
Aktivita
plyne z poločasu rozpadu atomů příslušného izotopu a jejich
množství obsaženém ve sledovaném materiálu. Vyjadřuje se
jednotkou Becquerel [Bq], což je jeden rozpad za sekundu. Nejčastěji
se však pracuje s měrnou aktivitou, která se vztahuje ke hmotnosti,
popř. objemu (tedy Bq.kg−1, Bq.l−1 (v případě některých kapalin)
nebo Bq.m−3(v případě některých plynů, včetně vzduchu)).
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 57 / 1
Měření ionizujícího záření
Průběžné
Dopady částic (ale i fotonů o dostatečné energii)je možno měřit
různými typy čidel. Velmi známý je Geiger-Müllerův počítač, jehož
čidlo je tvořeno trubicí s velmi zředěným plynem, jehož vodivost se
průletem částice ionizujícího záření na okamžik změní, což navazující
elektronické obvody převedou „klasicky“ do charakteristického
cvakání ve sluchátkách nebo reproduktorku, modernější pak počítají
průlety částic a vztahují je k časové ose. Z principu není podobnými
měřidly možné zjišťovat částice s velmi malou pronikavostí
(především α), protože ty nemohou proletět stěnou trubice.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 58 / 1
Měření ionizujícího záření
α-záření
Průběžně je možné měřit pouze v plynu a podmínkou je vysoká
aktivita. Jinak jen povrchové záření z kapalin nebo pevných materiálů,
přenesených do vakuované komory – měří se záblesky luminiforu ze
ZnS – fotonásobič a příslušná elektronika.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 59 / 1
Měření ionizujícího záření
Dozimetrie 1
Filmové dozimetry
Radiologických pracoviště, nošené na hrudníku. Jde o kousek
speciálního fotografického filmu v obalu nepropouštějícím viditelné
světlo. Části filmu jsou ještě překryty destičkami z kovu. Po expozici
(týdny až měsíce, pokud nedojde např. k nehodě) je film vyvolán a
vyhodnoceno zčernání fotografické emulze. Ze zčernání ploch krytých
kovem je možno odhadnout pronikavost záření, jemuž byl pracovník
vystaven, a z tohoto údaje dávkový ekvivalent pro hluboké tkáně.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 60 / 1
Měření ionizujícího záření
Dozimetrie 2
Termoluminiscenční dozimetry
Lze umístit např. do prstenu a sledovat expozici rukou.
Dozimetry na α-záření
Plastový kotouček, po naleptání se zviditelní dopady α-částic.
Důležité upozornění:
Dozimetry nijak nevarují svého nositele o průběžně obdržované
dávce!
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 61 / 1
Jednotky měření radiace
Záření předává ozařované hmotě energii. Tuto energii nazýváme
dávka a vyjadřujeme ji jednotkou Gray [Gy] (představuje jeden joule
předaný kilogramu ozařované hmoty).
Výpočet dávky
Dávku lze relativně snadno propočíst pro homogenní tělesa
pravidelných geometrických tvarů. Člověk tomu neodpovídá. Pro
modelování sloužící k propočtu dávek, které člověk získá z různých
typů záření v různých režimech ozařování, se používají speciální
loutky z umělé hmoty, napodobující vlastnosti lidských tkání,
umožňující zasunout do jednotlivých částí „těla“ měřící techniku, tzv.
fantomy.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 62 / 1
Biologický účinek
Jednotlivé typy záření mají různý biologický účinek. Proto se pro
hodnocení ozáření živých objektů používá dávkový ekvivalent, jehož
jednotka je Sievert [Sv], což je Gy násobený kvalitativním faktorem
příslušného typu záření. Protože ve zdravotnictví se nejčastěji
setkáváme s rentgenovým a γ zářením, které mají kvalitativní faktor
1, tudíž jsou dávka a dávkový ekvivalent numericky shodné, dochází
někdy k jejich zaměňování.
Pro prognózování účinku je ještě nutno zohlednit různou citlivost
ozářených tkání.
Existují dva typy účinků: stochastické a nestochastické.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 63 / 1
Účinky nestochastické
Mají práh a s dávkou (respektive dávkovým ekvivalentem) narůstá
mohutnost těchto účinků.
Nemoc z ozáření (I. až III. stupeň)
Místní nekróza tkáně („rentgenové vředy“)
Katarakta
Poškození gonád
Poškození zárodku / plodu
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 64 / 1
Nemoc z ozáření
První stupeň : kostní dřeně a orgánů produkujících
imunokompetentní buňky. Dochází k úmrtí na
sekundární infekce, anémie apod. Lehké formy je možné
přežít pod krytím antibiotik, s krevními transfúzemi,
speciální dietou apod. Tuto formu nemoci z ozáření
vytváříme uměle u pacientů s leukémií.
Druhý a třetí stupeň nemoci z ozáření mají infaustní
prognózu.
Druhý stupeň je charakterizován rozpadem sliznic trávicího ústrojí s
následnými stavy podobnými těžkému průběhu cholery,
dysenterie apod. Postižení umírají zpravidla do několika
dnů od ozáření.
Třetí stupeň je charakterizován narušením nervové činnosti, stavy
zmatenosti až ztrátou vědomí. Smrt nastává do několika
hodin, při vysokých intenzitách záření již v minutách.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 65 / 1
Stochastické účinky
Vznikají náhodně, jejich intenzita není závislá na dávce; na dávce je
závislá pravděpodobnost, že účinky nastanou.
nádory u ozářených a jejich potomstva (prakticky se zohledňují
dvě následující generace)
vrozené vývojové vady u potomstva ozářených (opět ve více
generacích).
praktickým projevem může být porucha plodnosti
Horní mez stochastických účinků je dána nástupem nestochastických
účinků. Pod touto mezí byla experimentálně prokázána lineární
závislost mezi dávkou (dávkovým ekvivalentem) a jejími následky.
Dolní mez je dána přirozenou radioaktivitou prostředí.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 66 / 1
Hormeze
Znamená zvýšení vitality po malých dávkách záření (totéž i pro
některé zdraví škodlivé chemikálie).
Byla prokázána u bakterií, jednobuněčných eukaryontů, rostlin a
některých nižších živočichů. U vyšších živočichů prokázána nebyla, ač
se po ní pátralo pokusy dnes z etických důvodů nepřijatelnými (40. a
50. léta min. stol.).
Lineární model
Zatím všeobecně přijímaný, umožňuje odhad poškození zdraví i při
nerovnoměrném ozáření populace.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 67 / 1
Radiační zátěž populace
Zdroje radiační zátěže se liší podle životních podmínek populace. Pro
naši populaci (tu část, která nemá profesionální expozici ionizujícímu
záření) platí, že přibližně třetina celororočního dávkového
ekvivalentu je realizována z radonu, o další třetinu se dělí záření
z okolí (radioizotopy ve stavebních materiálech, vzduchu, půdě apod.)
a radioizotopy z našeho vlastního organismu (včetně zmiňovaného
C14), o zbylou pak kosmické záření a umělé zdroje.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 68 / 1
Radon
Zdroje
Izotopy rádia v uranové rudě. Pro uvolnění je nutno jejich rozptýlení v
pórézní nebo krystalické hornině.
Charakteristika
Izotopy radonu mají poločas rozpadu od několika hodin do několika
dní. Rozpadají se α rozpadem, vzniká z nich izotop s velmi krátkým
poločasem rozpadu a následně opět α rozpadem izotop stabilnější. Z
atomu radonu tedy, když se začne rozpadat, vyjdou dvě částice α.
Nebezpečnost
Hlavně výskyt ve vdechovaném vzduchu, jako inertní plyn se nechytá
do filtrů. Vyvolává rakovinu plic.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 69 / 1
Radon – rizika pro populaci
Výrony radonu z podloží
Velmi významné tehdy, jestliže jdou do nitra budov. Dochází k
nejvyšším známým koncentracím radonu.
Výrony ze stavebního materiálu
Jen některé typy škvár kontaminovaných uranovou rudou.
Voda, plyn
Jen v případě kontaminace podzemních zdrojů.
Měření
Měří se aktivita vzduchu v Bq.m−3, protože Rn má více izotopů o
různé aktivitě, tak jeho obsah (chemicky) roziko necharakterizuje.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 70 / 1
Radon – redukce rizika
Izolace budov
Radonové studny
Sledování Rn ve stavebních materiálech
Sledování Rn v podzemních vodách
Šarže zemního plynu s vyšším obsahem Rn jdou do
průmyslových kotelen a výtopen
Podmínkou redukce rizika je jeho správná detekce.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 71 / 1
Další preventabilní zdroje
Záření z Van Allenových pásů
Dávkový ekvivalent roste s nadmořskou výškou a se vzdáleností od
rovníku.
Černobylské skvrny
Dodnes nebyla zveřejněna mapa černobylských skvrn, kde je vyšší
kontaminace izotopů Sr a Cs, které mají vysokou afinitu k organismu.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 72 / 1
Umělé zdroje
Hlavním zdrojem je RTG vyšetření, prevencí je náhrada za jiné typy
vyšetření a technická opatření, aby při vyšetření byl pacient ozářen co
nejméně.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 73 / 1
Problematika radiofobie
Do značné míry je dána smyslovou nezjistitelností záření.
Mnohdy vyvolávána záměrně z politických důvodů (Temelín). Někdy
jsou vyvolávány fámy na základě jiných účinků než záření (např.
projevy toxicity uranu).
Mnohdy vzniká jako reakce na zatajování a desinformace z
ofociálních zdrojů (Černobyl).
Někdy se za „radiofobii“ označují zcela oprávněné obavy, např. z rizika
útoku teroristů na sklad jaderného odpadu, opět z politických důvodů.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 74 / 1
Fukušima
Charakteristika
Nehodu vyvolal souběh abnormálně rozsáhlého zemětřesení a
vlny tsunami, při projektování JE byla taková událost brána jako
velmi málo pravděpodobná
Reaktory zemětřesení ustály
V zaplavených blocích došlo k postižení záložních zdrojů, které
měly chladit nouzově odstavené reaktory; současně byla
elektrárna v důsledku zemětřesení odpojena od sítě a náhradní
zdroje nebyly dopravitelné na místo
V důsledku radiace nezemřel nikdo
Ztráty na životech pracovníků JE vyvolala tsunami (u jednoho
možná zemětřesení), jeden pracovník zemřel při záchranných
pracech na IM
Byla dočasně vyklizena území s vyšší radiací, úroda nebyla
zasažena
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 75 / 1
Důsledky
Naše podmínky
Výrazně nižší pravděpodobnost i menších zemětřesení
Dost malá pravděpodobnost tsunami sahajícího až na naše území
I tak dochází k revizi bezpečnosti, ale spíš zaměřené na letecké
havárie, teroristické útoky apod.
„Radiace z Fukušimy“ je sice měřitelná, ale jen pro vysokou
citlivost metod. Pro srovnání: Možné rozdíly v expozici, dané
materiálem chodníku, po kterém denně chodíte, jsou řádově
vyšší než ozáření v souvislosti s Fukušimou.
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 76 / 1
Opravdu velké tsunami
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 77 / 1
Děkuji vám za pozornost
Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. ·Fyzikální faktory poškozující zdraví ·24. října 2023 78 / 1