Главная Права потребителей Длина волны уф излучения. Ультрафиолетовое излучение в природе и медицине

Длина волны уф излучения. Ультрафиолетовое излучение в природе и медицине

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) - электромагнитное излучение оптического диапазона, которое условно подразделяется на коротковолновое (УФИ С - с длиной волны 200-280 нм), средневолновое (УФИ В - с длиной волны 280-320 нм) и длинноволновое (УФИ А - с длиной волны 320-400 нм).

УФИ генерируют как естественные, так и искусственные источники. Основной естественный источник УФИ - Солнце. До поверхности Земли доходит УФИ в диапазоне 280-400 нм, так как более короткие волны поглощаются в верхних слоях стратосферы.

Искусственные источники УФИ широко применяются в промышленности, медицине и др.

Фактически любой материал, нагретый до температуры, превышающей 2500 еК, генерирует УФИ. Источниками УФИ является сварка кислородно-ацетиленовыми, кислородно-водородными, плазменными горелками.

Источники биологически эффективного УФИ можно подразделить на газоразрядные и флюоресцентные. К газоразрядным относятся ртутные лампы низкого давления с максимумом излучения на длине волны 253,7 нм, т.е. соответствующие максимуму бактерицидной эффективности, и высокого давления с длинами волн 254, 297, 303, 313 нм. Последние широко используются в фотохимических реакторах, в печатном деле, для фототерапии кожных заболеваний. Ксеноновые лампы применяются для тех же целей, что и ртутные. Оптические спектры импульсных ламп зависят от используемого в них газа - ксенон, криптон, аргон, неон и др.

В люминесцентных лампах спектр зависит от использованного ртутного люминофора.

Избыточному воздействию УФИ могут подвергаться работники промышленных предприятий и медицинских учреждений, где используются выше перечисленные источники, а также люди, работающие на открытом воздухе за счет солнечной радиации (сельскохозяйственные, строительные, железнодорожные рабочие, рыбаки и др.).

Установлено, что как недостаток, так и избыток УФИ отрицательно сказываются на состоянии здоровья человека. При недостаточности УФИ у детей развивается рахит вследствие нехватки витамина Д и нарушения фосфорно-кальциевого обмена, снижается активность защитных систем организма, в первую очередь - иммунной, что делает его более уязвимым к воздействию неблагоприятных факторов.

Критическими органами к восприятию УФИ являются кожа и глаза. Острые поражения глаз, так называемые электроофтальмии (фотоофтальмии), представляют собой острые конъюнктивиты. Заболеванию предшествует латентный период, продолжительность которого около 12 часов. С хроническими поражениями глаз связывают хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту хрусталика.

Поражения кожи протекают в форме острых дерматитов с эритемой, иногда отеком, вплоть до образования пузырей. Наряду с местной реакцией могут отмечаться общетоксические явления. В дальнейшем наблюдаются гиперпигментация и шелушение. Хронические изменения кожных покровов, вызванных УФИ, выражаются в старении кожи, развитии кератоза, атрофии эпидермиса, возможны злокачественные новообразования.

В последнее время интерес к укреплению здоровья населения путем профилактического ультрафиолетового облучения значительно возрос. Действительно, ультрафиолетовое голодание, наблюдаемое обычно в зимнее время года и особенно у жителей Севера России, ведет к значительному снижению защитных сил организма и повышению уровня заболеваемости. В первую очередь страдают дети.

Наша страна является родоначальницей движения за компенсацию ультрафиолетовой недостаточности у населения с исполь- зованием искусственных источников ультрафиолетовой радиации, спектр которых приближается к естественному. Опыт использования искусственных источников ультрафиолетовой радиации требует соответствующей коррекции в отношении дозы и методов использования.

Территория России с юга на север простирается от 40 до 80? с.ш. и условно делится на пять климатических районов страны. Оценим естественный ультрафиолетовый климат двух крайних и одного среднего географических районов. Это районы Севера (70? с.ш. - Мурманск, Норильск, Дудинка и др.), Средней полосы (55? с.ш. - Москва и др.) и Юга (40? с.ш. - Сочи и др.) нашей страны.

Напомним, что по биологическому действию спектр ультрафиолетового излучения Солнца делится на две области: «А» - излучение с длиной волны 400-315 нм, и «В» - излучение с длиной волны менее 315 нм (до 280 нм). Однако практически земной поверхности лучи короче 290 нм не достигают. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 280 нм, которое имеется только в спектре искусственных источников, относится к области «C» ультрафиолетовой радиации. У человека отсутствуют рецепторы, которые срочно (с малым латентным периодом) реагируют на ультрафиолетовую радиацию. Особенностью естественного УФ-излучения является его способность вызывать (с относительно длинным латентным периодом) эритему, являющуюся специфической реакцией организма на действие УФ-радиации солнечного спектра. В наибольшей степени образовывать эритему способна УФ-радиация с длиной волны максимум 296,7 нм (табл. 10.1).

Таблица 10.1. Эритемная эффективность монохроматического УФ-излучения

Как видно из табл. 10.1, излучение с длиной волны 285 нм в 10 раз, а лучи с длиной волны 290 нм и 310 нм в 3 раза менее активно образуют эритему, чем излучение с длиной волны 297 нм.

Приход суточной УФ-радиации солнца для указанных выше районов страны в летний период (табл. 10.2) относительно высок 35- 52 эр-ч/м -2 (1 эр-ч/м -2 = 6000 мкВт-мин/см 2). Однако в другие периоды года имеется существенное различие, и зимой, особенно на Севере, естественная радиация солнца отсутствует.

Таблица 10.2. Среднее распределение эритемной радиации области (эр-ч/м -2)

Северная широта	Месяц
Северная широта	III	VI	IX	XII

			18,2
	26,7		46,5

Величина суммарной радиации в различных широтах отражает суточный приход излучения. Однако при учете количества излуче- ния, поступающего в среднем не за 24, а лишь за 1 час, выявляется следующая картина. Так, в июне на широте 70? с.ш. за сутки поступает 35 эр-ч/м -2 . Солнце при этом все 24 часа не уходит с небосвода, следовательно, в час эритемная радиация будет составлять 1,5 эр-ч/м -2 . В этот же период года на широте 40? Солнце излучает 77 эр-ч/м -2 и сияет 15 часов, следовательно, часовая эритемная облученность составит 5,13 эр-ч/м -2 , т.е. величину в 3 раза большую, чем на широте 70?. Для определения режима облучения целесообразно проводить оценку прихода суммарной УФ солнечной радиации не за 24, а за 15 часов, т.е. за период бодрствования человека, так как в конечном итоге нас интересует количество естественной радиации, влияющей на человека, а не количество энергии Солнца, падающей на поверхность Земли вообще.

Важной особенностью действия на человека естественной УФрадиации является способность предупреждать так называемую D-витаминную недостаточность. В отличие от обычных витаминов, витамин D фактически не содержится в естественных продуктах питания (исключение составляют печень некоторых рыб, особенно трески и палтуса, а также яичный желток и молоко). Этот витамин синтезируется в коже под воздействием УФ радиации.

Недостаточное воздействие УФ-излучения без одновременного действия видимой радиации на организм человека приводит к разно- образным проявлениям D-авитаминоза.

В процессе D-витаминной недостаточности в первую очередь нарушаются трофика центральной нервной системе и клеточное дыхание, как субстрат нервной трофики. Это нарушение, ведущее к ослаблению окислительно-восстановительных процессов, следует, очевидно, считать основным, в то время как все остальные многообразные проявления будут вторичными. Наиболее чувствительны к отсутствию УФ-радиации маленькие дети, у которых в результате D-авитаминоза может развиться рахит и, как следствие рахита, - близорукость.

Способностью предупреждать и излечивать рахит в наибольшей степени обладает УФ-излучение области В.

Процесс синтеза витамина D под воздействием УФ-излучения довольно сложен.

В нашей стране витамин D был получен синтетическим путем в 1952 г. Исходным сырьем для синтеза послужил холестерин. В процессе превращения холестерина в провитамин образовывалась двойная связь в кольце В стерина путем последовательного бромирования. Полученный бензонат 7-дегидрохолестерина омыляется в Г-дегидрохолестерин, который уже под воздействием УФ-излучения превращается в витамин. Сложные процессы перехода провитамина в витамин зависят от спектрального состава УФ-радиации. Так, лучи с длиной волны максимум 310 нм способны превращать эргостерин в люмистерин, который переходит в техистерин, и, наконец, под действием лучей с длиной волны 280-313 нм техистерин превращается в витамин D.

Витамин D в организме осуществляет регуляцию содержания кальция и фосфора в крови. При недостаточности этого витамина нарушается фосфорно-кальциевый обмен, тесно связанный с процессами окостенения скелета, кислотно-щелочным равновесием, свертываемостью крови и т.д.

При рахите нарушается условно-рефлекторная деятельность, при этом образование условных рефлексов происходит медленнее, чем у здоровых людей, и они быстро исчезают, т.е. возбудимость коры головного мозга у детей, страдающих рахитом, значительно понижена. При этом клетки коры функционируют слабо и легко истощаются. Кроме того, наблюдается расстройство тормозной функции больших полушарий.

Торможение в течение длительного времени может широко распространяться по коре мозга.

Совершенно ясно, что необходимо проводить соответствующие профилактические мероприятия, т.е. использовать полноценный УФ-климат.

Тип источника	Мощность, Вт	Облученность в энергетических единицах на расстоянии 1 м
		УФ-радиация область А		УФ-радиация область В		УФ-радиация область С
		мкВт/см 2	%	мкВт/см 2	%	мкВт/см 2	%
ПРК-7 (ДРК-7)	1000
ЛЭР-40		28,6		22,6

Однако следует заметить, что спектральный состав искусственного радиационного климата, имеющий место в условиях фотария с лампой типа ПРК, значительно отличается от естественного наличием коротковолновой УФ-радиации.

С выпуском в нашей стране эритемных люминесцентных ламп небольшой мощности стало возможным использование искусст- венных источников УФ-радиации в условиях фотария и в системе общего освещения.

Доза профилактического УФ-облучения. Несколько слов из истории. Профилактическое облучение шахтеров было начато в 30-х годах ХХ столетия. В то время не было соответствующего опыта и необходимой теоретической базы в отношении выбора дозы именно

профилактического облучения. Было решено использовать опыт лечебный, применяемый в физиотерапевтической практике при лечении разного рода заболеваний. Заимствованы были не только источники УФ-радиации, но и схема облучения. Биологический эффект облучения лампами ПРК, в спектре которых имеется бактерицидное излучение, был весьма сомнителен. Так, нами установлено, что соотношение биологической активности областей «В» и «С», участвующих в образовании эритемы, составляет 1:8. Первые методические указания по эксплуатации фотариев были разработаны преимущественно физиотерапевтами. В дальнейшем вопросами профилактического облучения занимались гигиенисты, биологи. В 50-х годах прошлого столетия проблема профилактического облучения приобрела гигиеническую направленность. Были проведены многочисленные исследования в разных городах и климатических районах России, которые позволили по-новому подойти к дозе профилактического УФ-облучения.

Установление профилактической дозы УФ-радиации является весьма трудной задачей, ибо следует решать и учитывать ряд связанных между собой факторов, таких как:

Источник УФ-радиации;

Способ его использования;

Площадь облучаемой поверхности;

Сезон начала облучения;

Фоточувствительность кожи (биодоза);

Интенсивность облучения (облученность);

Время облучения.

В работе использовались эритемные лампы, в спектре которых отсутствует бактерицидное УФ-излучение. Эритемная биодоза

Таблица 10.4. Взаимосвязь физических и приведенных единиц для

выражения дозы УФ-радиации области В (280-350 нм)

	мкВт/см 2	мЭр-ч/м 2	мкЭр-ч/см 2	мЭр-мин/м 2
мкВт/см 2		0,0314
мЭр-ч/м 2
мкЭр-ч/м 2		0,157
мЭр-мин/м 2		0,0157

выражена в физических (мкВт/см 2) или приведенных (мкЭр/см 2) величинах, соотношения которых представлены в табл. 10.4.

Следует особо подчеркнуть, что облученность эритемного потока УФ излучения оценивать в эффективных (или приведенных) еди- ницах - эрах (Эр - эритемный поток излучения с длиной волны 296,7 нм мощностью 1 Вт) можно лишь при излучении области «В».

Для выражения облученности участка «В» УФ-спектра в эрах следует его облученность, выраженную в физических единицах (Вт), умножить на коэффициент эритемной чувствительности кожи. Коэффициент эритемной чувствительности кожи для лучей с длиной волны 296,7 нм принят в 1935 г. Международной комиссией по освещению за единицу.

Используя лампы ЛЭР, мы приступили к нахождению оптимальной профилактической дозы УФ-радиации и оценке «метода облучения», под которым имеется в виду главным образом длительность ежедневного облучения, продолжающегося от минуты до нескольких часов.

В свою очередь длительность профилактического облучения зависит от способа использования искусственных излучателей (исполь- зования излучателей в системе общего освещения или в условиях фотария) и от фоточувствительности кожи (от значения эритемной биодозы).

Разумеется, что при разных способах применения искусственных излучателей облучению подвергаются разные по площади поверхности тела. Так, при использовании люминесцентных ламп в системе общего освещения облучаются лишь открытые части тела - лицо, руки, шея, волосистая часть головы, а в фотарии - практически все тело.

УФ-облученность в помещении при использовании эритемных ламп небольшая, отсюда длительность облучения составляет 6-8 ч, тогда как в фотарии, где облученность достигает значительной величины, действие радиации не превышает 5-6 мин.

При нахождении оптимальной дозы профилактического облучения следует руководствоваться тем, что начальная дозы профилактического облучения должна быть ниже биодозы, т.е. субэритемной. В противном случае возможен ожог кожи. Профилактическая доза УФ-составляющей должна выражаться в абсолютных величинах.

Постановка вопроса о выражении профилактической дозы в абсолютных физических (приведенных) величинах отнюдь не

означает отказа от необходимости определения индивидуальной чувствительности кожи к УФ-радиации. Определение биодозы перед началом облучения необходимо, но лишь для того, чтобы выяснить, не меньше ли она рекомендуемой профилактической дозы. Практически при определении биодозы (по Горбачеву) можно использовать биодизиметр, имеющий не 8 или 10 отверстий, как это имеет место в лечебной практике, а значительно меньше или даже одно, которое может быть облучено дозой, равной профилактической. Если облучаемый участок кожи покраснел, т.е. биодоза меньше профилактической, то начальная доза облучения должна быть уменьшена, а облучение проводится возрастающими дозами при начальной дозе равной биодозе.

Сравнительный анализ таких физиологических показателей, как эритемная биодоза, фагоцитарная активность лейкоцитов крови, ломкость капилляров, активность щелочной фосфотазы свидетельствовал о том, что дополнительное искусственное облучение УФ-радиацией эритемными лампами, проводимое зимой, вызывая весьма положительное действие, не способствует в полной мере поддержанию изучаемых физиологических реакций на том уровне, который наблюдается осенью после длительного воздействия природной УФ-радиации.

Анализ уровней физиологических показателей облучающихся дозой УФ-радиации при разном методе облучения, обусловленном способом использования искусственных излучателей, позволил сделать заключение, что биологический эффект воздействия УФ-радиации не зависит от примененных методов облучения.

Динамика чувствительности кожи к УФ-радиации известным образом отражает процессы, происходящие в организме в результате длительного отсутствия природной УФ-радиации.

При профилактическом УФ-облучении необходимо учитывать климатические особенности местности, где проживают облучаемые (для определения сроков облучения), среднее значение их эритемной биодозы (для выбора начальной дозы облучения) и то, что профилактическая доза облучения, нормируемая в абсолютных величинах, не должна быть ниже 2000 мкВт-мин/см 2 (60-62 мЭр-ч/м 2).

Профилактические мероприятия по предупреждению острого конъюнктивита при воздействии УФИ сводятся к применению светозащитных очков или щитков при электросварочных и других работах с источниками УФИ. Для защиты кожи от УФИ используются

защитная одежда, противосолнечные экраны (навесы), специальные кремы.

Основная роль в профилактике неблагоприятного воздействия УФИ на организм принадлежит гигиеническим нормативам. В настоящее время действуют «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» СН? 4557-88. Нормируемой величиной является облученность, Вт/м1. Указанные нормативы регламентируют допустимые величины УФИ для кожи с учетом длительности облучения в течение рабочей смены и площади облучаемой поверхности кожи.

Энергия Солнца представляет собой электромагнитные волны, которые подразделяются на несколько частей спектра:

рентгеновские лучи - с самой короткой длиной волны (ниже 2 нм);
длина волны ультрафиолетового излучения составляет от 2 до 400 нм;
видимая часть света, которая улавливается глазом человека и животных (400-750 нм);
теплое окислительное (свыше 750 нм).

Каждая часть находит свое применение и имеет большое значение в жизни планеты и всей ее биомассы. Мы же рассмотрим, что представляют собой лучи в диапазоне от 2 до 400 нм, где они используются и какую роль играют в жизни людей.

История открытия УФ-излучения

Первые упоминания относятся еще к XIII веку в описаниях философа из Индии. Он писал о невидимом глазу фиолетовом свете, который был им обнаружен. Однако технических возможностей того времени явно недоставало, чтобы подтвердить это экспериментально и изучить подробно.

Удалось же это пять веков спустя физику из Германии Риттеру. Именно он проводил опыты над хлоридом серебра по распаду его под воздействием электромагнитного излучения. Ученый увидел, что быстрее данный процесс идет не в той области света, которая была к тому времени уже открыта и называлась инфракрасной, а в противоположной. Выяснилось, что это новая область, до сих пор не исследованная.

Таким образом, в 1842 году было открыто ультрафиолетовое излучение, свойства и применение которого в последствии подверглись тщательному разбору и изучению со стороны разных ученых. Большой вклад в это внесли такие люди, как: Александр Беккерель, Варшавер, Данциг, Македонио Меллони, Франк, Парфенов, Галанин и другие.

Общая характеристика

Что же представляет собой применение которого на сегодняшний день столь широко в различных отраслях деятельности человека? Во-первых, следует обозначить, что появляется данный света только при очень высоких температурах от 1500 до 2000 0 С. Именно в таком интервале УФ достигает пика активности по воздействию.

По физической природе это электромагнитная волна, длина которой колеблется в довольно широких пределах - от 10 (иногда от 2) до 400 нм. Весь диапазон данного излучения условно делится на две области:

Ближний спектр. Доходит до Земли через атмосферу и озоновый слой от Солнца. Длина волны - 380-200 нм.
Далекий (вакуумный). Активно поглощается озоном, кислородом воздуха, компонентами атмосферы. Исследовать удается только специальными вакуумными устройствами, за что и получил свое название. Длина волны - 200-2 нм.

Существует своя классификация видов, которые имеет ультрафиолетовое излучение. Свойства и применение находит каждый из них.

Ближний.
Дальний.
Экстремальный.
Средний.
Вакуумный.
Длинноволновой черный свет (УФ-А).
Коротковолновой гермицидный (УФ-С).
Средневолновой УФ-В.

Длина волны ультрафиолетового излучения у каждого вида своя, но все они находятся в общих уже обозначенных ранее пределах.

Интересным является УФ-А, или, так называемый, черный свет. Дело в том, что данный спектр имеет длину волны от 400-315 нм. Это находится на границе с видимым светом, который человеческий глаз способен улавливать. Поэтому такое излучение, проходя через определенные предметы или ткани, способно переходить в область видимого фиолетового света, и люди различают его как черный, темно-синий или темно-фиолетовый оттенок.

Спектры, которые дают источники ультрафиолетового излучения, могут быть трех типов:

линейчатые;
непрерывные;
молекулярные (полосные).

Первые характерны для атомов, ионов, газов. Вторая группа - для рекомбинационного, тормозного излучения. Источники третьего типа чаще всего встречаются при изучении разреженных молекулярных газов.

Источники ультрафиолетового излучения

Основные источники УФ-лучей делятся на три большие категории:

естественные или природные;
искусственные, созданные человеком;
лазерные.

Первая группа включает в себя единственный вид концентратора и излучателя - Солнце. Именно небесное светило дает мощнейший заряд данного типа волн, которые способны проходить через и достигать поверхности Земли. Однако не всей своей массой. Учеными выдвигается теория о том, что жизнь на Земле зародилась только тогда, когда озоновый экран стал защищать ее от избыточного проникновения вредного в больших концентрациях УФ-излучения.

Именно в этот период стали способны существовать белковые молекулы, нуклеиновые кислоты и АТФ. До сегодняшнего дня слой озона вступает в тесное взаимодействие с основной массой УФ-А, УФ-В и УФ-С, обезвреживая их, и не давая пройти через себя. Поэтому защита от ультрафиолетового излучения всей планеты - исключительно его заслуга.

От чего зависит концентрация проникающего на Землю ультрафиолета? Есть несколько основных факторов:

озоновые дыры;
высота над уровнем моря;
высота солнцестояния;
атмосферное рассеивание;
степень отражения лучей от земных природных поверхностей;
состояние облачных паров.

Диапазон ультрафиолетового излучения, проникающего на Землю от Солнца, колеблется в пределах от 200 до 400 нм.

Следующие источники - это искусственные. К ним можно отнести все те приборы, устройства, технические средства, которые были сконструированы человеком для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны. Это было сделано с целью получать ультрафиолетовое излучение, применение которого может быть крайне полезным в разных областях деятельности. К искусственным источникам относятся:

Эритемные лампы, обладающие способностью активизировать синтез витамина D в коже. Это предохраняет от заболеваний рахитом и лечит его.
Аппараты для соляриев, в которых люди получают не только красивый естественный загар, но и лечатся от заболеваний, возникающих при недостатке открытого солнечного света (так называемая, зимняя депрессия).
Лампы-аттрактанты, позволяющие бороться с насекомыми в условиях помещений безопасно для человека.
Ртутно-кварцевые устройства.
Эксилампа.
Люминесцентные устройства.
Ксеноновые лампы.
Газоразрядные устройства.
Высокотемпературная плазма.
Синхротронное излучение в ускорителях.

Еще один тип источников - лазеры. Их работа основана на генерации различных газов - как инертных, так и нет. Источниками могут быть:

азот;
аргон;
неон;
ксенон;
органические сцинтилляторы;
кристаллы.

Совсем недавно, около 4 лет назад, был изобретен лазер, работающий на свободных электронах. Длина ультрафиолетового излучения в нем равна той, которая наблюдается в условиях вакуума. Лазерные поставщики УФ используются в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и так далее.

Биологическое воздействие на организмы

Действие ультрафиолетового излучения на живых существ двояко. С одной стороны, при его недостатке могут возникать заболевания. Это выяснилось только в начале прошлого столетия. Искусственное облучение специальным УФ-А в необходимых нормах способно:

активизировать работу иммунитета;
вызвать образование важных сосудорасширяющих соединений (гистамин, например);
укрепить кожно-мышечную систему;
улучшить работу легких, повысить интенсивность газообмена;
повлиять на скорость и качество метаболизма;
повысить тонус организма, активизировав выработку гормонов;
увеличить проницаемость стенок сосудов на коже.

Если УФ-А в достаточном количестве попадает в организм человека, то у него не возникает таких заболеваний, как зимняя депрессия или световое голодание, а также значительно снижается риск развития рахита.

Влияние ультрафиолетового излучения на организм бывает следующих типов:

бактерицидное;
противовоспалительное;
регенерирующее;
болеутоляющее.

Эти свойства во многом объясняют широкое применение УФ в медицинских учреждениях любого типа.

Однако, помимо перечисленных плюсов, есть и отрицательные стороны. Существует ряд заболеваний и недугов, которые можно приобрести, если не дополучать или, напротив, принимать в избыточном количестве рассматриваемые волны.

Рак кожи. Это самое опасное воздействие ультрафиолетового излучения. Меланома способна образоваться при избыточном влиянии волн от любого источника - как природного, так и созданного людьми. Это особенно касается любителей загара в солярии. Во всем необходима мера и осторожность.
Разрушительное действие на сетчатку глазных яблок. Другими словами, может развиться катаракта, птеригиум или ожег оболочки. Вредное избыточное воздействие УФ на глаза было доказано учеными уже давно и подтверждено экспериментальными данными. Поэтому при работе с такими источниками следует соблюдать На улице оградить себя можно при помощи темных очков. Однако в этом случае следует опасаться подделок, ведь если стекла не снабжены УФ-отталкивающими фильтрами, то разрушающее действие будет еще сильнее.
Ожоги на коже. В летнее время их можно заработать, если долгое время неконтролируемо подвергать себя воздействию УФ. Зимой же можно получить их из-за особенности снега отражать практически полностью данные волны. Поэтому облучение происходит и со стороны Солнца, и со стороны снега.
Старение. Если люди долгое время находятся под воздействием УФ, то у них начинают очень рано проявляться признаки старения кожи: вялость, морщины, дряблость. Это происходит от того, что защитные барьерные функции покровов ослабевают и нарушаются.
Воздействие с последствиями во времени. Заключаются в проявлениях негативных воздействий не в молодом возрасте, а ближе к старости.

Все эти результаты являются последствиями нарушения дозировок УФ, т.е. они возникают, когда использование ультрафиолетового излучения проводится нерационально, неправильно, и без соблюдения мер безопасности.

Ультрафиолетовое излучение: применение

Основные области использования отталкиваются от свойств вещества. Это справедливо и для спектральных волновых излучений. Так, главными характеристиками УФ, на которых базируется его применение, являются:

химическая активность высокого уровня;
бактерицидное воздействие на организмы;
способность вызывать свечение различных веществ разными оттенками, видимыми глазом человека (люминесценция).

Это позволяет широко использовать ультрафиолетовое излучение. Применение возможно в:

спектрометрических анализах;
астрономических исследованиях;
медицине;
стерилизации;
обеззараживании питьевой воды;
фотолитографии;
аналитическом исследовании минералов;
УФ-фильтрах;
для ловли насекомых;
для избавления от бактерий и вирусов.

Каждая из перечисленных областей использует определенный тип УФ со своим спектром и длиной волны. В последнее время данный тип излучения активно используется в физических и химических исследованиях (установление электронной конфигурации атомов, кристаллической структуры молекул и различных соединений, работа с ионами, анализ физических превращений на различных космических объектах).

Есть еще одна особенность воздействия УФ на вещества. Некоторые полимерные материалы способны разлагаться под воздействием интенсивного постоянного источника данных волн. Например, такие, как:

полиэтилен любого давления;
полипропилен;
полиметилметакрилат или органическое стекло.

В чем выражается воздействие? Изделия из перечисленных материалов теряют окраску, трескаются, тускнеют и, в конечном итоге, разрушаются. Поэтому их принято называть чувствительными полимерами. Эту особенность деградации углеродной цепи при условиях солнечной освещенности активно используют в нанотехнологиях, рентгенолитографии, трансплантологии и прочих областях. Делается это в основном для сглаживания шероховатостей поверхности изделий.

Спектрометрия - основная область аналитической химии, которая специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. Получается, что спектры уникальны для каждого вещества, поэтому можно их классифицировать по результатам спектрометрии.

Также применение ультрафиолетового бактерицидного излучения осуществляется для привлечения и уничтожения насекомых. Действие основано на способности глаза насекомого улавливать невидимые человеку коротковолновые спектры. Поэтому животные летят на источник, где и подвергаются уничтожению.

Использование в соляриях - специальных установках вертикального и горизонтального типа, в которых человеческое тело подвергается воздействию УФ-А. Делается это для активизации выработки в коже меланина, придающего ей более темный цвет, гладкость. Кроме того, при этом подсушиваются воспаления и уничтожаются вредные бактерии на поверхности покровов. Особое внимание следует уделять защите глаз, чувствительных зон.

Медицинская область

Применение ультрафиолетового излучения в медицине основано также на его способностях уничтожать невидимые глазу живые организмы - бактерии и вирусы, и на особенностях, происходящих в организме во время грамотного освещения искусственным или естественным облучением.

Основные показания к лечению УФ можно обозначить в нескольких пунктах:

Все виды воспалительных процессов, ран открытого типа, нагноений и открытых швов.
При травмах тканей, костей.
При ожогах, обморожениях и кожных заболеваниях.
При респираторных недугах, туберкулезе, бронхиальной астме.
При возникновении и развитии различных видов инфекционных заболеваний.
При недугах, сопровождающихся сильными болевыми ощущениями, невралгии.
Заболевания горла и носовой полости.
Рахиты и трофическая
Стоматологические заболевания.
Регуляция давления кровяного русла, нормализация работы сердца.
Развитие раковых опухолей.
Атеросклероз, почечная недостаточность и некоторые другие состояния.

Все эти заболевания могут иметь весьма серьезные последствия для организма. Поэтому лечение и профилактика использованием УФ - это настоящее медицинское открытие, спасающее тысячи и миллионы людских жизней, сохраняющее и возвращающее им здоровье.

Еще один вариант использования УФ с медицинской и биологической точки зрения - это обеззараживание помещений, стерилизация рабочих поверхностей и инструментов. Действие основано на способности УФ угнетать развитие и репликацию молекул ДНК, что приводит к их вымиранию. Бактерии, грибки, простейшие и вирусы гибнут.

Основной проблемой при использовании такого излучения для стерилизации и обеззараживания помещения является область освещения. Ведь организмы уничтожаются только при непосредственном воздействии прямых волн. Все, что остается за пределами, продолжает свое существование.

Аналитическая работа с минералами

Способность вызывать у веществ люминесценцию позволяет применять УФ для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород. В этом плане очень интересными бывают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. Каких только оттенков они не дают при облучении их катодными волнами! Очень интересно об этом писал Малахов, знаменитый геолог. В его труде рассказывается о наблюдениях за свечением цветовой палитры, которое способны давать минералы в разных источниках облучения.

Так, например, топаз, который в видимом спектре имеет красивый насыщенный голубой цвет, при облучении высвечивается ярко-зеленым, а изумруд - красным. Жемчуг вообще не может дать какой-то определенный цвет и переливается многоцветьем. Зрелище в результате получается просто фантастическое.

Если в состав исследуемой породы входят примеси урана, то высвечивание покажет зеленый цвет. Примеси мелита дают синий, а морганита - сиреневый или бледно-фиолетовый оттенок.

Использование в фильтрах

Для использования в фильтрах также применяется ультрафиолетовое бактерицидное излучение. Типы таких структур могут быть разные:

твердые;
газообразные;
жидкие.

Основное применение такие устройства находят в химической отрасли, в частности, в хроматографии. С их помощью можно провести качественный анализ состава вещества и идентифицировать его по принадлежности к тому или иному классу органических соединений.

Обработка питьевой воды

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением питьевой воды является одним из самых современных и качественных методов ее очистки от биологических примесей. Преимущества этого метода следующие:

надежность;
эффективность;
отсутствие посторонних продуктов в воде;
безопасность;
экономичность;
сохранение органолептических свойств воды.

Именно поэтому на сегодняшний день такая методика обеззараживания идет в ногу с традиционным хлорированием. Действие основано на тех же особенностях - разрушение ДНК вредоносных живых организмов в составе воды. Используют УФ с длиной волны около 260 нм.

Помимо прямого воздействия на вредителей, ультрафиолет используется также для разрушения остатков химических соединений, которые применяются для смягчения, очищения воды: таких, как, например, хлор или хлорамин.

Лампа черного света

Такие устройства снабжены специальными излучателями, способными давать волны большой длинны, близкой к видимому. Однако они все равно остаются неразличимы для человеческого глаза. Используются такие лампы в качестве устройств, читающих тайные знаки из УФ: например, в паспортах, документах, денежных купюрах и так далее. То есть, такие метки могут быть различимы только под действием определенного спектра. Таким образом построен принцип работы детекторов валюты, устройств для проверки натуральности денежных купюр.

Реставрация и определение подлинности картины

И в этой области находит применение УФ. Каждый художник использовал белила, содержащие в каждый эпохальный промежуток времени разные тяжелые металлы. Благодаря облучению возможно получение так называемых подмалевков, которые дают информацию о подлинности картины, а также о специфической технике, манере письма каждого художника.

Кроме того, лаковая пленка на поверхности изделий относится к чувствительным полимерам. Поэтому она способна стареть под воздействием света. Это позволяет определять возраст композиций и шедевров художественного мира.

Общая характеристика

Наибольшей биологической активностью обладают ультрафиолетовые лучи. В естественных условиях мощным источником ультрафиолетовых лучей является солнце. Однако лишь длинноволновая его часть достигает земной поверхности. Более коротковолновая радиация поглощается атмосферой уже на высоте 30-50 км от поверхности земли.

Наибольшая интенсивность потока ультрафиолетовой радиации наблюдается незадолго до полудня с максимумом в весенние месяцы.

Как уже указывалось, ультрафиолетовые лучи обладают значительной фотохимической активностью, что широко используется в практике. Ультрафиолетовое облучение применяется при синтезе ряда веществ, отбеливании тканей, изготовлении лакированной кожи, светокопировании чертежей, получении витамина D и других производственных процессах.

Важным свойством ультрафиолетовых лучей является их способность вызывать люминесценцию.

При некоторых процессах имеет место воздействие на работающих ультрафиолетовых лучей, например электросварка вольтовой дугой, автогенная резка и сварка, производство радиоламп и ртутных выпрямителей, литье и плавка металлов и некоторых минералов, светокопировка, стерилизация воды и т. д. Этому же воздействию подвергаются медицинский и технический персонал, обслуживающий ртутно-кварцевые лампы.

Ультрафиолетовые лучи обладают способностью изменять химическую структуру тканей и клеток.

Длина волны ультрафиолетового излучения

Биологическая активность ультрафиолетовых лучей различной длины волны неодинакова. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 400 до 315 mμ. оказывают относительно слабое биологическое действие. Лучи с меньшей длиной волны отличаются большей биологической активностью. Ультрафиолетовые лучи длиной 315-280 mμ оказывают сильное кожное и антирахитическое действие. Особенно большой активностью обладает излучение с длиной волн 280-200 mμ. (бактерицидное действие, способность активно воздействовать на тканевые белки и липоиды, а также вызывать гемолиз).

В производственных условиях имеет место воздействие ультрафиолетовых лучей с длиной волны от 36 до 220 mμ. т. е. обладающих значительной биологической активностью.

В отличие от тепловых лучей, основным свойством которых является развитие гиперемии в участках, подвергшихся облучению, действие на организм ультрафиолетовых лучей представляется значительно более сложным.

Ультрафиолетовые лучи относительно мало проникают через кожу и их биологическое действие связано с развитием многих нейрогуморальных процессов, обусловливающих сложный характер влияния их на организм.

Ультрафиолетовая эритема

В зависимости от интенсивности источника света и содержания в его спектре инфракрасных или ультрафиолетовых лучей изменения со стороны кожи будут неодинаковыми.

Воздействие ультрафиолетовых лучей на кожу вызывает характерную реакцию со стороны сосудов кожи - ультрафиолетовую эритему. Ультрафиолетовая эритема существенно отличается от тепловой эритемы, вызванной инфракрасным облучением.

Обычно при применении инфракрасных лучей выраженных изменений со стороны кожи не наблюдается, так как возникающее чувство жжения и боль препятствуют длительному воздействию этих лучей. Эритема, развивающаяся в результате действия инфракрасных лучей, возникает непосредственно после облучения, является нестойкой, держится недолго (30-60 минут) и носит главным образом гнездный характер. После длительного воздействия инфракрасных лучей появляется бурая пигментация пятнистого вида.

Ультрафиолетовая эритема появляется после облучения вслед за некоторым латентным периодом. Этот период колеблется у разных людей от 2 до 10 часов. Продолжительность латентного периода ультрафиолетовой эритемы находится в известной зависимости от длины волны: эритема от длинноволновых ультрафиолетовых лучей появляется позднее и держится дольше, чем от коротковолновых.

Эритема, вызванная ультрафиолетовыми лучами, имеет ярко-красную окраску с резкими границами, точно соответствующими участку облучения. Кожа становится несколько отечной и болезненной. Наибольшего развития эритема достигает через 6-12 часов после появления, держится в течение 3-5 дней и постепенно бледнеет, приобретая коричневый оттенок, причем происходит равномерное и интенсивное потемнение кожи вследствие образования в ней пигмента. В некоторых случаях в период исчезновения эритемы наблюдается небольшое шелушение.

Степень развития эритемы зависит от величины дозы ультрафиолетовых лучей и индивидуальной чувствительности. При прочих равных условиях, чем больше доза ультрафиолетовых лучей, тем интенсивнее воспалительная реакция кожи. Наиболее выраженная эритема вызывается лучами с длинами волн около 290 mμ. При передозировке ультрафиолетового облучения эритема приобретает синюшный оттенок, края эритемы становятся расплывчатыми, облученный участок отечен и болезнен. Интенсивное облучение может вызвать ожог с развитием пузыря.

Чувствительность различных участков кожи к ультрафиолету

Кожные покровы живота, поясницы, боковых поверхностей грудной клетки обладают наибольшей чувствительностью к ультрафиолетовым лучам. Наименее чувствительна кожа кистей рук и лица.

Лица с нежной, слабопигментированной кожей, дети, а также страдающие базедовой болезнью и вегетативной дистонией обладают большей чувствительностью. Повышенная чувствительность кожи к ультрафиолетовым лучам наблюдается весной.

Установлено, что чувствительность кожи к ультрафиолетовым лучам может изменяться в зависимости от физиологического состояния организма. Развитие эритемной реакции зависит в первую очередь от функционального состояния нервной системы.

В ответ на ультрафиолетовое облучение в коже образуется и откладывается пигмент, являющийся продуктом белкового обмена кожи (органическое красящее вещество - меланин).

Длинноволновые ультрафиолетовые лучи вызывают более интенсивный загар, чем коротковолновые. При повторном ультрафиолетовом облучении кожа становится менее восприимчивой к этим лучам. Пигментация кожи развивается нередко и без предварительно видимой эритемы. В пигментированной коже ультрафиолетовые лучи не вызывают фотоэритемы.

Положительное влияние ультрафиолета

Ультрафиолетовые лучи понижают возбудимость чувствительных нервов (болеутоляющее действие) и оказывают также антиспастическое и антирахитическое действие. Под влиянием ультрафиолетовых лучей происходит образование очень важного для фосфорно-кальциевого обмена витамина D (находящийся в коже эргостерин превращается в витамин D). Под воздействием ультрафиолетовых лучей усиливаются окислительные процессы в организме, увеличивается поглощение тканями кислорода и выделение углекислоты, активируются ферменты, улучшается белковый и углеводный обмен. Повышается содержание кальция и фосфатов в крови. Улучшаются кроветворение, регенеративные процессы, кровоснабжение и трофика тканей. Расширяются сосуды кожи, снижается кровяное давление, повышается общий биотонус организма.

Благоприятное действие ультрафиолетовых лучей выражается в изменении иммунобиологической реактивности организма. Облучение стимулирует выработку антител, повышает фагоцитоз, тонизирует ретикулоэндотелиальную систему. Благодаря этому повышается сопротивляемость организма к инфекциям. Важное значение в этом отношении имеет дозировка облучения.

Ряд веществ животного и растительного происхождения (гематопорфирин, хлорофилл и т. д.), некоторые химические препараты (хинин, стрептоцид, сульфидин и т. д.), особенно флуоресцирующие краски (эозин, метиленовая синька и т. д.), обладают свойством повышать чувствительность организма к свету. В промышленности у лиц, работающих с каменноугольной смолой, отмечаются заболевания кожи открытых частей тела (зуд, жжение, краснота), причем эти явления исчезают по ночам. Это связано с фотосенсибилизирующими свойствами содержащегося в каменноугольной смоле акридина. Сенсибилизация имеет место преимущественно в отношении видимых лучей и в меньшей степени в отношении ультрафиолетовых лучей.

Большое практическое значение имеет способность ультрафиолетовых лучей убивать различные бактерии (так называемое бактерицидное действие). Это действие особенно интенсивно выражено у ультрафиолетовых лучей с длинами волн менее (265 - 200 mμ). Бактерицидное действие света связано с влиянием на протоплазму бактерий. Доказано, что после ультрафиолетового облучения митогенетическое излучение в клетках и крови повышается.

По современным представлениям, в основе действия света на организм лежит главным образом рефлекторный механизм, хотя большое значение придается и гуморальным факторам. Особенно это относится к действию ультрафиолетовых лучей. Нужно также иметь в виду возможность действия видимых лучей через органы зрения на кору и вегетативные центры.

В развитии эритемы, вызванной светом, существенное значение придается влиянию лучей на рецепторный аппарат кожи. При воздействии ультрафиолетовых лучей в результате распада белков в коже образуются гистамин и гистаминоподобные продукты, которые расширяют кожные сосуды и повышают их проницаемость, что ведет к гиперемии и отечности. Образующиеся в коже при воздействии ультрафиолетовых лучей продукты (гистамин, витамин D и др.) поступают в кровь и вызывают те общие сдвиги в организме, которые имеют место при облучении.

Таким образом, развивающиеся в облученном участке процессы ведут нейрогуморальным путем к развитию общей реакции организма. Эта реакция определяется главным образом состоянием высших регулирующих отделов центральной нервной системы, которое, как известно, может меняться под влиянием различных факторов.

Нельзя говорить о биологическом действие ультрафиолетового облучения вообще, вне зависимости от длины волны. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение вызывает денатурацию белковых веществ, длинноволновое - фотолитический распад. Специфическое действие разных участков спектра ультрафиолетового излучения выявляется главным образом в начальной стадии.

Применение ультрафиолетового излучения

Широкое биологическое действие ультрафиолетовых лучей дает возможность в определенных дозах использовать их для профилактических и лечебных целей.

Для ультрафиолетового облучения пользуются солнечным светом, а также искусственными источниками облучения: ртутно-кварцевыми и аргонортутно-кварцевыми лампами. Спектр излучения ртутно-кварцевых ламп характеризуется наличием более коротких ультрафиолетовых лучей, чем в солнечном спектре.

Ультрафиолетовое облучение может быть общим или местным. Дозировка процедур производится по принципу биодоз.

В настоящее время ультрафиолетовое облучение широко используют, прежде всего, для профилактики различных заболеваний. С этой целью ультрафиолетовое облучение применяют для оздоровления окружающей человека внешней среды и изменения его реактивности (в первую очередь - повышения его иммунобиологических свойств).

С помощью специальных бактерицидных ламп может производиться стерилизация воздуха в лечебных учреждениях и жилых помещениях, стерилизация молока, воды и т. д. широко используется ультрафиолетовое облучение для предупреждения рахита, гриппа, в целях общего укрепления организма в лечебных и детских учреждениях, школах, физкультурных залах, фотариях при угольных шахтах, при тренировке спортсменов, для акклиматизации к условиям севера, при работах в горячих цехах (ультрафиолетовое облучение дает больший эффект в сочетании с воздействием инфракрасной радиации).

Ультрафиолетовые лучи особенно широко используются для облучения детей. В первую очередь такое облучение показано, ослабленным, часто болеющим детям, проживающим в северных и средних широтах. При этом улучшается общее состояние детей, сон, нарастает вес, снижается заболеваемость, уменьшается частота катаральных явлений и, длительность заболеваний. Улучшается общее физическое развитие, нормализуется кровь, проницаемость сосудов.

Значительное распространение получило также ультрафиолетовое облучение горнорабочих в фотариях, которые в большом количестве организованы на предприятиях горнорудной промышленности. При систематическом массовом облучении шахтеров, занятых на подземных работах, отмечается улучшение самочувствия, повышение трудоспособности, уменьшение утомляемости, снижение заболеваемости с временной утратой трудоспособности. После облучения шахтеров повышается процентное содержание гемоглобина, появляется моноцитоз, уменьшается число случаев гриппа, снижается заболеваемость опорно-двигательного аппарата, периферической нервной системы, реже наблюдаются гнойничковые заболевания кожи, катары верхних дыхательных путей и ангины, улучшаются показания жизненной емкости, легких.

Применение ультрафиолетового излучения в медицине

Применение ультрафиолетовых лучей с терапевтической целью базируется в основном на противовоспалительном, антиневралгическом и десенсибилизирующем действии этого вида лучистой энергии.

В комплексе с другими лечебными мероприятиями ультрафиолетовое облучение проводится:

1) при лечении рахита;

2) после перенесенных инфекционных заболеваний;

3) при туберкулезных заболеваниях костей, суставов, лимфатических узлов;

4) при фиброзном туберкулезе легких без явлений, указывающих на активацию процесса;

5) при заболеваниях периферической нервной системы, мышц и суставов;

6) при заболеваниях кожи;

7) при ожогах и отморожениях;

8) при гнойных осложнениях ран;

9) при рассасывании инфильтратов;

10) в целях ускорения регенеративных процессов при травмах костей и мягких тканей.

Противопоказаниями к облучению являются:

1) злокачественные новообразования (так как облучение ускоряет их рост);

2) резкое истощение;

3) повышенная функция щитовидной железы;

4) выраженные сердечно-сосудистые заболевания;

5) активный туберкулез легких;

6) заболевания почек;

7) выраженные изменения центральной нервной системы.

Следует помнить, что получение пигментации, особенно в короткий срок, не должно быть целью лечения. В ряде случаев хороший терапевтический эффект наблюдается и при слабой пигментации.

Негативное действие ультрафиолета

Длительное и интенсивное ультрафиолетовое облучение может оказать неблагоприятное влияние на организм и вызвать патологические изменения. При значительном облучении отмечаются быстрая утомляемость, головные боли, сонливость, ухудшение памяти, раздражительность, сердцебиение, понижение аппетита. Чрезмерное облучение может вызвать гиперкальциемию, гемолиз, задержку роста и понижение сопротивляемости инфекциям. При сильном облучении развиваются ожоги и дерматиты (жжение и зуд кожи, диффузная эритема, отечность). При этом отмечается повышение температуры тела, головная боль, разбитость. Ожоги и дерматиты, возникающие под воздействием солнечной радиации, связаны преимущественно с влиянием ультрафиолетовых лучей. У работающих на открытом воздухе под влиянием солнечной радиации могут возникнуть длительно и тяжело протекающие дерматиты. Необходимо помнить о возможности перехода описываемых дерматитов в рак.

В зависимости от глубины проникновения лучей различных участков солнечного спектра могут развиться изменения глаз. Под влиянием инфракрасных и видимых лучей возникает острый ретинит. Хорошо известна так называемая катаракта стеклодувов, развивающаяся в результате длительного поглощения инфракрасных лучей хрусталиком. Помутнение хрусталика происходит медленно, главным образом у рабочих горячих цехов со стажем работы 20-25 лет и больше. В настоящее время профессиональные катаракты в горячих цехах встречаются редко вследствие значительного улучшения условий труда. Роговица и конъюнктива реагируют главным образом на ультрафиолетовые лучи. Эти лучи (особенно с длиной волны менее 320 mμ .) вызывают в ряде случаев заболевание глаз, известное под названием фотоофтальмии или электроофтальмии. Это заболевание наиболее часто встречается у электросварщиков. В таких случаях часто наблюдается острый кератоконъюнктивит, который обычно возникает через 6-8 часов после работы, нередко ночью.

При электроофтальмии отмечается гиперемия и припухание слизистой, блефароспазм, светобоязнь, слезотечение. Часто обнаруживается поражение роговицы. Продолжительность острого периода болезни 1-2 дня. У работающих на открытом воздухе при ярком солнечном освещении широких покрытых снегом пространств фотоофтальмия протекает иногда в виде так называемой снежной слепоты. Лечение фотоофтальмии заключается в пребывании в темноте, применении новокаина и холодных примочек.

Средства защиты от ультрафиолетового излучения

Для защиты глаз от неблагоприятного действия ультрафиолетовых лучей на производствах пользуются щитками или шлемами со специальными темными стеклами, защитными очками, а для защиты остальных частей тела и окружающих лиц - изолирующими ширмами, переносными экранами, спецодеждой.

Свойства ультрафиолетового излучения определяются множеством параметров. Ультрафиолетовым излучением называются невидимое электромагнитное излучение, которое занимает определённую спектральную область между рентгеновским и видимым излучением в пределах соответствующих длин волн. Длина волны ультрафиолетового излучения составляет 400 – 100 нм и оказывает слабые биологические действия.

Чем выше биологическая активность волн данного излучения, тем слабее действие, соответственно, чем ниже длина волны, тем сильнее биологическая активность. Самой сильной активностью обладают волны с длиной 280 – 200 нм, которые оказывают бактерицидные действия и активно воздействуют на ткани организма.

Частота ультрафиолетового излучения тесно связана с длинами волн поэтому чем выше длина волны, тем меньше частоты излучения. Диапазон ультрафиолетового излучения, доходящий до поверхности Земли, составляет 400 – 280 нм, а более короткие волны, исходящие от Солнца поглощаются ещё в стратосфере при помощи озонового слоя .

Область УФ-излучения условно делится на:

Ближнюю – от 400 до 200 нм
Далёкую – от 380 до 200 нм
Вакуумную – от 200 до 10 нм

Спектр же ультрафиолетового излучения зависит от природы происхождения данного излучения и бывает:

Линейчатый (излучение атомов, лёгких молекул и ионов)
Непрерывный (торможение и рекомбинация электронов)
Состоящий из полос (излучение тяжёлых молекул)

Свойства УФ излучения

Свойствами ультрафиолетового излучения является химическая активность, проникающая способность, невидимость, уничтожение микроорганизмов, благотворное влияние на организм человека (в небольших дозах) и отрицательное воздействие на человека (в больших дозах). Свойства ультрафиолетового излучения в оптической области имеют значительные отличия от оптических свойств ультрафиолета видимой области. Наиболее характерной чертой является увеличение особого коэффициента поглощения, который приводит к уменьшению прозрачности многих тел, обладающих прозрачностью в видимой области .

Коэффициент отражения различных тел и материалов уменьшается с учётом уменьшения длины волны самого излучения. Физика ультрафиолетового излучения соответствует современным представлениям и перестаёт быть самостоятельной динамикой при высоких энергиях, а также объединяется в одну теорию со всеми калибровочными полями.

А вы знаете, что различно при разной интенсивности такого излучения? Прочитайте подробную информацию о полезных и вредных дозах УФ излучения в одной из наших статей.

У нас также доступна информация об использовании на приусадебном участке. Многие дачники уже используют солнечные батареи в своих домах. Попробуйте и вы, прочитав наш материал.

История открытия ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение, история открытия которого приходится на 1801 год, было озвучено лишь только в 1842 году. Данное явление было открыто немецким физиком Иоганном Вильгельмом Риттером и получило название «актинического излучения ». Это излучение входило в состав отдельных компонентов света, и играло роль восстановительного элемента.

Само понятие ультрафиолетовых лучей впервые встретилось в истории в 13-ом веке, в труде учёного Шри Мадхачарая, который описал атмосферу местности Бхутакаши, содержащей фиолетовые лучи, невидимые для глаз человека.

В ходе опытов в 1801 году группа учёных выяснила, что свет имеет несколько составляющих отдельных компонентов: окислительный, тепловой (инфракрасный), осветительный (видимый свет) и восстановительный (ультрафиолет).

УФ – излучение является непрерывно действующим фактором окружающей внешней среды и оказывает сильнейшее воздействие на различные физиологические процессы, которые протекают в организмах.

По мнению учёных именно оно сыграло основную роль в протекании эволюционных процессов на Земле. Благодаря данному фактору произошёл абиогенный синтез органических земных соединений, что повлияло на увеличения разнообразия видов жизненных форм.

Выяснилось, что все живые существа, в ходе эволюции приспособились использовать энергию всех частей спектра солнечной энергии. Видимую часть солнечного диапазона — для фотосинтеза, инфракрасную для тепла. Ультрафиолетовые компоненты используются в качестве фотохимического синтеза витамина D , который играет важнейшую роль обменов фосфора и кальция в организме живых существ и человека.

Ультрафиолетовый диапазон располагается от видимого света с коротковолновой стороны, и лучи ближней области воспринимаются человеком в качестве появления на коже загара. Короткие волны вызывают разрушительное воздействие на биологические молекулы.

Ультрафиолетовое излучение солнца имеет биологическую эффективность трёх спектральных участков, которые существенно отличаются один от другого и имеют соответствующие диапазоны, по-разному влияющие на живые организмы.

Данное излучение принимается для лечебных и профилактических целей в определённых дозировках. Для таких лечебных процедур используют специальные искусственные источники облучения, спектр излучения которых состоит из более коротких лучей, что оказывает более интенсивное воздействие на биологические ткани.

Вред от ультрафиолетового излучения приносит сильное воздействие данного источника радиации на организм и может вызвать поражения слизистых оболочек и различные дерматиты кожи . В основном вред от ультрафиолета наблюдается у работников различных сфер деятельности, которые контактируют с искусственными источниками данных волн.

Измерение ультрафиолетового излучения проводится многоканальными радиометрами и спектрорадиометрами непрерывного излучения, которые основаны на использовании вакуумных фотодиодов и фотоидов имеющих ограниченный диапазон длин волн.

Свойства ультрафиолетового излучения фото

Ниже приводим фотографии по теме статьи «Свойства ультрафиолетового излучения». Для открытия галереи фотографий достаточно нажать на миниатюру изображения.

Солнце посылает нам свет, тепло и ультрафиолетовое (УФ) излучение. Все мы подвергаемся воздействию ультрафиолетового излучения, поступающего от солнца, а также от искусственных источников, используемых в промышленности, торговле и других отраслях экономики.

Область ультрафиолетового излучения включает волны диапазоном 100 – 400 нм и условно делится на три группы:

УФ-А (UVA) (315–400 нм)
УФ-В (UVB) (280–315 нм)
УФ-С (UVC) (100–280 нм)

Все UVC излучения и приблизительно 90% UVB излучений при прохождении сквозь атмосферу поглощаются озоном, парами воды, кислородом и углекислым газом. Менее всего подвергается воздействию атмосферы UVA излучение. Таким образом, ультрафиолетовое излучение, достигающее Земную поверхность, в основном состоит из UVA и небольшой части UVB излучений.

Влияние природных факторов на уровень ультрафиолетового излучения:

Высота Солнца

Чем выше в небе находится солнце, тем выше уровень ультрафиолетового излучения. Следовательно,уровень ультрафиолетового излучения меняется в зависимости от времени суток и времени года. Вне тропиков наивысшая степень излучения наблюдается в летние месяцы при нахождении солнца в зените в районе полудня.

Широта

При приближении к экваториальным регионам степень излучения повышается.

Облачность

Степень ультрафиолетового излучения выше при безоблачном небе, но даже при наличии облаков степень ультрафиолетового излучения может быть высока. В этом случае ультрафиолетовое излучение, рассеиваясь, отражается различными поверхностями, и поэтому общий уровень ультрафиолетового излучения может быть достаточно высок.

Высота

При увеличении высоты уменьшающийся слой атмосферы поглощает ультрафиолетовое излучение в меньшей степени. С увеличением высоты на каждые 1000 м уровень ультрафиолетового излучения возрастает на 10% - 12%.

Озон

Озоновый слой поглощает часть ультрафиолетового излучения, направленного на земную поверхность. Толщина озонового слоя меняется в течение года и даже суток.

Отражение от поверхности Земли

Ультрафиолетовое излучение отражается или рассеивается в разной степени различными поверхностями, например, чистый снег может отражать до 80% ультрафиолетового излучения, сухой прибрежный песок около 15%, морская пена около 25%.

Более 90% УФ излучения может проникать сквозь небольшую облачность.
Чистый снег отражает до 80% УФ излучения.
УФ излучение усиливается на 4% при подъеме на каждые 300 м.
Люди, работающие в помещении, за год подвергаются воздействию УФ излучения в 5-10 раз меньше, чем люди, работающие вне помещений.
В воде на глубине 0,5 м уровень УФ излучения составляет 40% от уровня УФ излучения на поверхности.
60% от общего количества УФ излучения мы получаем в промежуток времени от 10-00 до 14-00 ч.
Тень уменьшает уровень УФ-излучения на 50% и более.
Белый песок отражает до 15% УФ излучения.

Влияние ультрафиолетового излучения на здоровье

Небольшое количество ультрафиолетового излучения полезно и необходимо для выработки витамина Д. Ультрафиолетовое излучение также используется для лечения некоторых болезней, в их числе рахит, псориаз и экзема. Лечение проводится под медицинским наблюдением, принимая в расчет пользу лечения и риск от воздействия ультрафиолетового излучения.
Однако длительное воздействие ультрафиолетового излучения на человека может привести к острым и хроническим поражениям кожи, глаз и имунной системы.
Популярным заблуждением является то, что только светлокожое население должно быть обеспокоено чрезмерным "пребыванием на солнце". Более темная кожа имеет большее содержание защитного пигмента меланина. У людей с такой кожей наблюдается меньший процент развития рака кожи. Однако рак кожи диагностируется и у этой группы населения, но часто на более поздней и более опасной стадии.
Риск повреждения глаз и имунной системы ультрафиолетовым излучением не зависит от типа кожи.
Наиболее известными острыми поражениями в результате чрезмерного воздействия ультрафиолетового излучения являются солнечные ожоги и загар, при длительном воздействии ультрафиолетовое излучение вызывает дегенеративные изменения в клетках и кровеносных сосудах, что приводит к преждевременному старению кожи. Ультрафиолетовое излучение может также вызывать острое поражение глаз.
Хронические поражения включают рак кожи и катаракту.
Ежегодно отмечается 2-3 миллиона случаев заболевания незлокачественным раком кожи и 132000 случая заболевания меланомой кожи. Незлокачественный рак кожи может быть удален хирургическим путем и редко приводит к летальному исходу, злокачественная меланома является одним из показателей причин смертности светлокожего населения.
Ежегодно приблизительно 12 – 15 миллионов человек слепнут по причине катаркты. Согласно проведенным исследованиям до 20% случаев слепоты могут быть вызваны или усилены воздействием солнца, особенно в Индии, Пакистане и других странах, близких к экватору.
Также существует предположение, что ультрафиолетовое излучение может увеличивать риск инфекционных болезней и ограничивать эффективность вакцинаций.
Однако, несмотря на все вышеуказанное, многие считают интенсивное загорание нормальным. Дети, подростки и их родители воспринимают загар как показатель привлекательности и хорошего здоровья.

Группа риска

Длительное пребывание на солнце в детстве увеличивает риск развития в дальнейшем рака кожи и может причинить серьезный вред глазам.
Все дети до 15 лет имеют чувствительную кожу и глаза – защищайте их и сами подавайте им хороший пример!
Дети до одного года не должны находиться под прямыми лучами солнца!
Родители, защищайте детей от солнца! Учите их применению солнцезащитных средств и режиму пребывания на солнце!

Влияние истощения озонового слоя на здоровье

Истощение озонового слоя, вероятно, усилит неблагоприятные последствия ультрафиолетового излучения, так как стратосферный озон является его эффективным поглотителем.
С уменьшением озонового слоя защитный фильтр, представляемый атмосферой, уменьшается. Соответственно, население и окружающая среда подвергаются более высокой степени ультрафиолетового излучения, в особенности излучению UVB, которое оказываает большое влияние на здоровье людей, животных, морские организмы и жизнь растений.
Вычислительные модели предсказывают, что уменьшение стратосферного озона на 10% может вызвать дополнительно 300 000 незлокачественных, 4500 злокачественных заболеваний раком кожи и 1,6 – 1,75 миллионов случаев заболевания катарактой ежегодно.

ГЛОБАЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ (УФ) ИНДЕКС

Введение

С 1970-х годов отмечается увеличение количества заболеваний раком кожи среди светлокожего населения. Это увеличение связывается с привычками населения пребывать "на солнце" под его ультрафиолетовым компонентом и общераспространенным мнением о привлекательности и пользе загара.
Таким образом, появляется острая необходимость повышения осведомленности населения о вредном воздействии ультрафиолетового излучения, имеющая целью изменение привычек населения для предотвращения тенденции к увеличению случаев заболевания раком кожи.
Глобальный ультрафиолетовый индекс является упрощенной мерой измерения уровня ультрафиолетовой радиации на поверхности Земли и индикатором потенциальной опасности для кожи. Он служит средством повышения осведомленности населения и предупреждения о необходимости применения защитных мер от воздействия ультрафиолетвого излучения.
УФИ был разработан Всемирной Организацией Здравоохранения при содействии Программы Объединенных Наций об окружающей среде, Всемирной Метеорологической Организации, Международной Комиссии по защите от неионизирующего излучения, Немецкого Федерального Офиса защиты от радиации.
Начиная с первого оглашения в 1995 г., было проведено несколько международных встреч экспертов (Les Diablerets; Baltimore, 1996; Les Diablerets, 1997; Munich, 2000) с целью упорядочения информирования населения об УФИ и активизации использования УФИ как средства защиты от солнца.

Что такое глобальный солнечный ультрафиолетовый индекс?

Глобальный солнечный УФ-индекс (УФИ, UV index, UVI) характеризует уровень солнечного ультрафиолетового излучения у поверхности Земли. УФ-индекс принимает значения от нуля и выше. При этом чем больше значение УФ-индекса, тем больше потенциальная опасность для кожи и глаз человека и тем меньше время, требуемое для причинения вреда здоровью.
Значения УФ-индекса соответствуют уровням воздействия ультрафиолетового излучения солнца по следующим категориям:

Зачем нужен ультрафиолетовый индекс?

УФ-индекс является важным средством повышения осведомленности населения о риске чрезмерного пребывания в зоне ультрафиолетового излучения и предупреждает о необходимости применения солнцезащитных средств. Уровень ультрафиолетового излучения и, следовательно, значения УФ- индекса различны в течение суток. Обычно показывается максимальное значение ультрафиолетового излучения, наблюдаемое в 4-часовой период в районе солнечного полудня. Солнечный полдень длится с 12 часов до 14 часов дня.
Люди, строя планы на день и решая "в чем выйти", обычно руководствуются прогнозом погоды (или видом из окна) и особенно прогнозом температуры воздуха.
Аналогично температурной шкале, УФ-индекс показывает уровень ультрафиолетового излучения и возможную опасность воздействия Солнца.
Зная прогноз УФ-индекса, каждый может сделать выбор, способствующий сохранению здоровья.

Необходимые меры защиты в зависимости от значения УФ-индекса

Защита не требуется	Требуется защита	Требуется повышенная защита
Пребывание вне помещения не представляет опасности	В полуденные часы оставайтесь в тени! Носите одежду с длинными рукавами и шляпу! Пользуйтесь солнцезащитным кремом!	Полуденные часы пережидайте внутри помещения! Вне помещения оставайтесь в тени! Обязательно носите одежду с длинными рукавами, шляпу, пользуйтесь солнцезащитным кремом!

Даже для людей с очень чувствительной светлой кожей риск причинения вреда здоровью минимален при значениях УФ-индекса ниже 3, и при нормальных обстоятельствах применение защитных средств не требуется.
Защита необходима при значениях УФ-индекса выше 3, усиление защитных мер требуется при значении УФ-индекса 8 и выше. В этом случае нужно использовать все защитные средства:

Ограничьте нахождение на солнце в полуденные часы.
Оставайтесь в тени.
Носите одежду с длинными рукавами.
Наденьте широкополую шляпу для защиты глаз, лица и шеи.
Защитите глаза очками с прилегающей оправой.
Используйте солнцезащитный крем с фактором солнечной защиты (SPF)15+. Не применяйте солнцезащитный крем для продления времени пребывания на солнце.
Защитите малышей: это особенно важно.

Мифы и реальность

МИФ	РЕАЛЬНОСТЬ
Солнечный загар полезен.	Загар- это защита организма от дальнейшего повреждения ультрафиолетовым излучением.
Загар предохраняет от солнца.	Темный загар на светлой коже является ограниченной защитой, эквивалентной SPF (солнцезащитному фактору) приблизительно равному 4.
Вы не загорите в облачный день.	До 80 % солнечного ультрафиолетового излучения проникает сквозь облачный покров. Туман может увеличивать уровень ультрафиолетового излучения.
Вы не загорите, находясь в воде.	Вода представляет минимальную защиту от ультрафиолетового излучения, а отражение от воды может увеличивать уровень ультрафиолетового излучения.
Ультрафиолетовое излучение не опасно зимой.	Уровень ультрафиолетового излучения обычно ниже в зимние месяцы, но отражение от снега может его удвоить, особенно на высотах. Будьте особенно осторожны ранней весной, когда температура воздуха невысока, но солнечное УФ-излучение сильно.
Солнцезащитный крем является средством защиты, я могу увеличить время загорания.	Солнцезащитный крем должен использоваться не с целью продления времени пребывания "на солнце", а с целью усиления защиты от ультрафиолетового излучения.
Вы не "сгорите", если будете делать перерывы во время загорания.	Воздействие ультрафиолетового излучения имеет тенденцию к накоплению в течение дня.
Вы не загорите, если солнечное тепло неощутимо.	Солнечный загар вызывается ультрафиолетовым излучением, которое невозможно почувствовать. Ощущая тепло Солнца, мы ощущаем его инфракрасное, а не ультрафиолетовое излучение.

ПОМНИТЕ!

Загар не останавливает ультрафиолетовое излучение! Даже если ваша кожа загорела, ограничьте пребывание на солнце в полуденные часы и применяйте меры солнцезащиты.
Ограничивайте время загорания! Загар – это указание, что Ваша кожа получила передозировку ультрафиолетового излучения! Защитите свою кожу!
Носите солнцезащитные очки, широкополую шляпу и защищающую одежду, пользуйтесь солнцезащитным кремом SPF 15+.
Использование солнцезащитного крема - средство не для продления времени вашего пребывания "на солнце", а уменьшения риска пребывания "на солнце" для здоровья.
Прием некоторых медикаментов, а также использование духов и дезодорантов делают кожу более чувствительной, вызывая серьезные солнечные ожоги.
Пребывание "на солнце" увеличивает риск развития рака кожи, ускоряет старение кожи и вредит глазам. Защитите себя!
Тень - одно из лучших средств защиты от солнечной радиации. Постарайтесь оставаться в тени в полуденные часы, когда степень ультрафиолетового излучения наиболее высока.
Облачность на небе не предохраняет от загара. Ультрафиолетовое излучение проникает сквозь облака.
Помните, что вред коже и глазам наносит ультрафиолетовое излучение, которое нельзя увидеть или почувствовать- НЕ ОБМАНЫВАЙТЕСЬ УМЕРЕННЫМИ ТЕМПЕРАТУРАМИ!
Если вы предполагаете находиться на открытом воздухе в течение дня, не забудьте солнцезащитное средство, шляпу и одежду с длинными рукавами.
Во время пребывания на горнолыжных склонах не забывайте, что высота и чистый снег могут удвоить ультрафиолетовое излучение, не забывайте о солнцезащитных очках и солнцезащитном креме! В горах уровень ультрафиолетового излучения увеличивается приблизительно на 10% каждые 1000 м.

Источники информации:
1.Материалы сайта Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ).
http://www.who.int/uv/intersunprogramme/activities/uv_index/en/index.html
2."Global Solar UV Index. A Practical Guide". "Глобальный солнечный УФ-индекс. Практическое руководство.", ВОЗ 2002
http://www.who.int/uv/publications/globalindex/en/index.html
Руководство рекомендовано Всемирной Организацией Здравоохранения, Всемирной Метеорологической Организацией, Программой ООН по окружающей среде, Международной Комиссией по защите от неионизирующего излучения.
Прогноз УФ-индекса и толщины озонового слоя предоставлен.