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La dose di esposizione al Sole che mantiene la produzione di vitamina D nel corpo umano a livelli accettabili rappresenta la minima dose al fine di minimizzare i rischi connessi all'esposizione alla radiazione ultravioletta. Tale dose non è ancora stata definita in maniera esatta in quanto varia in base all'età, al sesso, al fototipo e al tipo di dieta. Per tale motivo, conoscere le dosi di esposizione alla radiazione UV, ricevuta dai lavoratori nei cantieri edili, è essenziale per valutarne il rischio di sovraesposizione ai raggi solari UV e per valutare le eventuali contromisure da prendere per evitarne gli effetti negativi. Per proteggere i lavoratori dai possibili danni causati da una sovraesposizione ai raggi UV è consigliabile non superare la dose limite di esposizione di 30 J/m^2 in un arco di tempo di 8 ore così come indicato nelle linee guida ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) [12].
La radiazione solare ultravioletta è una porzione dello spettro della radiazione elettromagnetica emessa dal Sole. Lo spettro elettromagnetico solare comprende le lunghezze d'onda dell'infrarosso (IR, da 770 nm a 3500 nm), del visibile (da 380 nm a 780 nm) e dell'UV (da 100 nm a 400 nm). La radiazione UV rappresenta il maggior rischio per la salute umana perché capace di provocare i più severi effetti fotobiologici provocando danni acuti o cronici sulla pelle [4], [5]. Quando si considerano gli effetti fotobiologici è utile utilizzare la convenzione per le bande spettrali definite dalla CIE (Commission Internationale de l’Éclairage) che ha designato le lunghezze d'onda da 315 a 400 nm come UV-A, da 280 a 315 nm come UV-B e da 100 a 280 nm come UV-C [6].
Per procedere alla a stima della dose di radiazione solare UV eritemale a cui il lavoratore nel cantiere edile è esposto si calcola la distribuzione spettrale della radiazione solare UV sulla superficie terrestre, a partire dalla sola conoscenza dell'irradianza solare globale E_h. Questo dato è stato argomento di ricerca per il presente lavoro, sviluppato durante il tirocinio curriculare svolto presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi, delle Costruzioni e del Territorio dell’Università di Pisa. La ricerca era finalizzata alla raccolta di dati sulla radiazione solare UV resi disponibili su piattaforme web. Tra le diverse piattaforme (discusse nel capitolo 4) il dato di radiazione solare globale E_h è stato estratto dal database CAMS radiation time series di Copernicus [17].
Per conoscere l’entità di dose di radiazione solare UV eritemale a cui il lavoratore nel cantiere edile è esposto si è quindi proceduto seguendo l’ algoritmo di calcolo mostrato al paragrafo 3.5. Per abbracciare un’ampia casistica sono state prese in esame le più comuni attività lavorative svolte nei cantieri edili in cui il lavoratore si trova all’aperto in assenza di elementi schermanti o che proiettano ombre: lavorazioni sulla copertura dell’edificio su superfici tipo guaina bituminosa (asfalto), attività che prevedono il getto di calcestruzzo o la realizzazione di carpenteria in elevazione e lavorazioni di movimento terra. La scelta di queste attività lavorative ha portato ad una precisa definizione delle superfici su cui il lavoratore si trova ad operare. Queste superfici sono dotate di un potere riflettente (albedo, ρ_UV) da cui dipende la componente diffusa riflessa dal terreno dell’irradianza solare UV eritemale I_(dA,g) (il cui calcolo è mostrato al paragrafo 2.17), che incide sul calcolo dell’ irradianza UV eritemale incidente su una superficie (I_A). Il lavoratore è stato schematizzato come un’area A appartenente ad una superficie π rivolta verso i quattro punti cardinali (nord, sud, ovest, est) e avente un angolo di inclinazione β variabile da 0° a 90° (gli angoli considerati per β sono 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°) rispetto al terreno che viene schematizzato con una superficie orizzontale. Ai fini del calcolo della dose di radiazione solare UV eritemale ricevuta dal lavoratore deve essere definita la superficie eritemale del corpo umano (BSA, Body Surface Area) esposta alla radiazione UV, che dipende da altezza, peso e dal relativo indice di massa corporea BMI del lavoratore (vedi paragrafo 3.1). La superficie eritemale del lavoratore effettivamente esposta alla radiazione UV (A_exp) si ottiene sottraendo alla BSA la quantità di area coperta dai vestiti, A_cov (calcolata come percentuale della superficie eritemale totale). Seguendo i punti dell’algoritmo mostrato nel sottoparagrafo 3.5.1 (per superfici orizzontali) e nel sottoparagrafo 3.5.2 (per superfici con qualsiasi inclinazione) si arriva a calcolare la Dose Eritemale Standard, SED, alla quale il lavoratore è esposto. Nel capitolo 5 vengono mostrati i calcoli effettuati eseguendo l’algoritmo e i risultati ottenuti di SED in tre giorni significativi dell’anno calcolati al mezzogiorno solare: solstizio d’inverno (21/12/2017), equinozio di primavera (22/03/2018) e solstizio d’estate (21/06/2018).
Nel capitolo 6 sono state effettuate valutazioni e confronti dei risultati ottenuti di dose di radiazione solare UV eritemale nelle diverse casistiche: inclinazioni e posizioni del lavoratore (paragrafo 6.1), albedo delle diverse superfici (paragrafo 6.2), variazione dell’indice di massa corporea del lavoratore (paragrafo 6.4). Al paragrafo 6.1 sono inoltre confrontati i valori di SED (Dose Standard Eritemale) ottenuti dal calcolo con i valori limite raccomandati per evitare l’insorgenza di eritemi solari per le pelli in base al fototipo (vedi Tabella 3.4).
Si può affermare che la dose di radiazione solare UV eritemale calcolata al mezzogiorno solare nelle tre giornate in esame è massima quando il lavoratore è rivolto verso sud. Il lavoratore rivolto verso sud riceve la dose maggiore di radiazione solare UV eritemale quando assume un’inclinazione di 60° nella giornata di solstizio d’inverno, di 45° nella giornata di equinozio di primavera e di 30° nella giornata di solstizio d’estate. Si evince che la dose di radiazione solare UV eritemale aumenta all’aumentare del valore del potere riflettente delle superfici (albedo, ρ_UV) e dell’indice di massa corporea BMI.