Что такое ультрафиолетовое излучение
Что такое ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение
Каждый из нас подвергается воздействию солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения, и все возрастающее число людей испытывает воздействие искусственных источников УФ-излучения – в промышленности, торговле и на отдыхе. Излучение солнца включает видимый свет, тепловую энергию и УФ-излучение.
Спектр УФ-излучения охватывает волны длиной от 100 до 400 нм. При этом различают три участка спектра:
Когда солнечный свет проходит сквозь атмосферу, все УФ-С лучи и примерно 90% УФ-В лучей поглощаются озоном, парами воды, кислородом и углекислым газом. На УФ-А лучи атмосфера влияет в меньшей степени. Поэтому УФ-излучение, достигающее поверхности Земли, в основном состоит из УФ-А лучей и незначительного количества УФ-В лучей.
Истощение озонового слоя, вероятно, еще более усугубит отрицательные эффекты для здоровья от воздействия УФ-излучения, поскольку стратосферный озон особенно эффективно поглощает УФ-лучи. По мере того, как озоновый слой истончается, атмосферный защитный фильтр становится все слабее и слабее. В результате, люди и окружающая среда оказываются под воздействием более высоких уровней УФ-излучения, особенно УФ-В излучения, а ведь именно УФ-В лучи оказывают наиболее сильное неблагоприятное воздействие на здоровье людей, животных, морские организмы и жизнь растений.
Согласно прогнозам, составленным с использованием компьютерных моделей, 10%-е снижение концентрации стратосферного озона может стать причиной ежегодного увеличения заболеваемости меланомой (на 4 500 случаев), другими разновидностями рака кожи (на 300 000 случаев), а также дополнительно вызывать 1,6-1,75 миллионов случаев заболевания катарактой во всем мире.
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение в медицине используется в оптическом диапазоне 180-380 нм (интегральный спектр), который подразделяется на коротковолновую область (С или КУФ) — 180-280 нм, средневолновую (В) — 280-315 нм и длинноволновую (А) — 315-380 нм (ДУФ).
Физическое и физиологическое действие ультрафиолетового излучения
Проникает в биологические ткани на глубину 0,1-1 мм, поглощается молекулами нуклеиновых кислот, белков и липидов, обладает энергией фотонов достаточной для разрыва ковалентных связей, электронного возбуждения, диссоциации и ионизации молекул (фотоэлектрический эффект), что приводит к образованию свободных радикалов, ионов, перекисей (фотохимический эффект), т.е. происходит последовательное превращение энергии электромагнитных волн в энергию химическую.
Механизм действия УФ-излучения — биофизический, гуморальный и нервно-рефлекторный:
Ультрафиолетовое излучение оказывает действие на функциональное состояние различных органов и систем человека:
Лечебное действие ультрафиолетового излучения
Реакция со стороны органов и систем находится в зависимости от длины волны, дозы и методики воздействия У Ф-излучения.
Местное облучение:
Ультрафиолетовое излучение
Что такое ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между рентгеновским и видимым излучением.
Открытие УФ-излучения стало следующим этапом после обнаружения инфракрасного. Немецкий ученый Иоганн Риттер продолжил поиски излучения далее конца видимого спектра, с более короткими длинами волн, чем у излучения фиолетового цвета.
В 1801 году ему удалось заметить ускорение разложения хлорида серебра при воздействии света за границами фиолетовой области спектра: в течение нескольких минут вещество темнело на свету.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
При этом физик понял, что разные зоны спектра оказывают различное влияние на скорость потемнения, а быстрее всего процесс идет на участках, располагающихся непосредственно перед фиолетовой областью.
Это наблюдение Риттер воспринял как знак того, что свет включает 3 компонента:
В тот период большинство физиков поддержали коллегу. И лишь в 1842 году появились гипотезы о единстве этих трех частей. Они нашли отражение в научных трудах итальянца Мачедонио Меллони и француза Александра Беккереля.
Длина волны ультрафиолетового излучения
Ультрафиолетовое излучение бывает:
Каждый из видов имеет свои свойства, особенности, области применения, характерную только для него длину волны. Так, для ближнего спектра характерна длина волны 380-200 нм. Для дальнего — от 200 до 2 нм.
Единицей измерения длины волны ультрафиолетового излучения является нанометр — нм.
Источники ультрафиолетового излучения, основные виды
Все источники ультрафиолетового излучения подразделяются на 2 основных вида:
К искусственным источникам относят еще одну категорию — лазеры. Их работа основана на генерации газов:
Существует также лазер, функционирующий на свободных электронах, позволяющий получать длину волны равную той, что наблюдается в условиях вакуума.
Биологическое воздействие на организмы
Ультрафиолетовые лучи способны изменять химическую структуру клеток и состоящих из них тканей. При этом большей активностью отличаются лучи с длиной волны 280-200 нм: они способы вызывать гемолиз, влиять на липоиды, тканевые белки.
Чрезмерное нагревание вызывает специфическую реакцию со стороны находящихся в коже сосудов. В медицине она называется ультрафиолетовой эритемой. Ее визуальным проявлением выступает появление бурой пигментации. В плане ощущений человек чувствует жжение и боль.
Стандартным ответом на облучение является синтез в коже красящего пигмента меланина. При этом длинноволновые лучи образуют интенсивный загар. Коротковолновые дают менее значительный эффект.
Частота воздействия обуславливает интенсивность выработки меланина: чем чаще кожа подвергается воздействию, тем меньше пигмента она вырабатывает.
Положительное действие ультрафиолета выражается в стимуляции:
Позитивным фактором в биологии признается благоприятное воздействие лучей на иммунную систему организма, выработку антител, сопротивляемость вирусам. Кроме того, без ультрафиолета в организме не вырабатывается витамин D, необходимый для развития костных тканей.
Применение УФ-излучения на практике
На практике используют такие характеристики УФ-излучения, как:
Благодаря им, лучи используют для:
С их помощью можно воздействовать на неживую природу:
Применение в медицине
Применение ультрафиолета в медицине обусловлено его способностью наносить вред живым организмам — вирусам и бактериям. Примером такого применения является лечение инфекционных заболеваний кожи, горла, носа, ушей.
Не менее активно врачи используют УФ-лучи при лечении рахита. В этом случае используют их способность стимулировать образование в организме витамина D.
Также ультрафиолет применяется при:
В некоторых случаях врачи прописывают лучевое лечение пациентам с почечной недостаточностью, атеросклерозом.
Ультрафиолетовое излучение
ОСНОВНЫЕ ФАКТЫ
Общая информация
Ультрафиолетовое (УФ) излучение нельзя увидеть или почувствовать. Воздействию солнечного УФ-излучения подвергается каждый человек, а некоторые люди также контактируют с его искусственными источниками (медицинскими, промышленными, устройствами для дезинфекции и косметическими приборами). На уровень солнечного УФ-излучения влияет несколько факторов:
Влияние на здоровье
В небольших дозах УФ-излучение полезно для здоровья и играет важнейшую роль в выработке витамина D. В то же время избыток УФ-излучения может приводить к негативным последствиям для здоровья, поскольку оно является канцерогенным для человека.
Последствия для кожи
К острым последствиям УФ-излучения относятся повреждения ДНК, солнечные ожоги, фототоксические и фотоаллергические реакции и угнетение иммунной системы. Снижение эффективности иммунитета может быть отнесено к факторам риска онкологических заболеваний и может также приводить к реактивации вирусов (например, лихорадки на губах).
К хроническим последствиям воздействия УФ-излучения для кожи и губ относятся:
В 2020 г. из-за чрезмерного воздействия УФ-излучения произошло примерно 1,2 млн новых случаев развития немеланомных опухолей кожи (ПКК и БКК) и 325 000 случаев меланомы кожи, а также 64 000 случаев преждевременной смерти от немеланомных опухолей кожи и 57 000 случаев смерти от меланомы.
Последствия для глаз
Острые последствия УФ-излучения включают фотокератит и фотоконъюнктивит (воспаление роговицы и конъюнктивы соответственно). Эти последствия обратимы, легко поддаются профилактике путем ношения солнцезащитных очков и обычно не приводят к длительным повреждениям, но сопровождаются болезненными ощущениями и могут требовать медицинского вмешательства.
К хроническим последствиям УФ-излучения относятся:
Ультрафиолетовое облучение также предположительно способствует развитию возрастной макулярной дегенерации (ВМД).
Согласно оценкам, около 15 млн человек в мире страдают слепотой по причине катаракты; порядка 10% таких случаев могут быть вызваны воздействием УФ-излучения.
Выработка витамина D
В малых дозах УФ-излучение имеет важное значение для здоровья, поскольку стимулирует выработку витамина D в организме. Витамин D укрепляет костные ткани и опорно-двигательный аппарат. Людям, получающим крайне мало солнечных лучей, в частности проживающим в закрытых учреждениях или не имеющим возможность выходить их дому, обладателям сильно пигментированной кожи в высокоширотных районах, а также лицам, которые по религиозным или культурным причинам носят полностью закрывающую тело одежду на улице, рекомендуется принимать пероральные препараты, восполняющие нехватку витамина D.
Группы повышенного риска
Дети и подростки в силу особенностей строения кожи и органов зрения особенно подвержены вредному воздействию УФ-изучения. Солнечные ожоги в детском возрасте повышают риск развития рака кожи в течение дальнейшей жизни. Кроме того, сетчатка глаза ребенка более восприимчива к УФ-излучению и вызываемым им повреждениям.
Люди со светлой кожей чаще получают солнечные ожоги и подвергаются повышенному риску развития рака кожи по сравнению с темнокожими людьми; однако рак кожи встречается и у людей с более темной кожей. При этом всем людям важно принимать во внимание риск повреждения глаз.
В группу повышенного риска входят люди с большим числом родинок на теле, пациенты, которые принимают повышающие фоточувствительность препараты, и люди, родственники которых болели раком кожи.
Повышенный риск развития немеланомных злокачественных опухолей кожи угрожает лицам, которые подвергаются солнечному УФ-облучению в связи работой на улице.
Меры защиты
Рак кожи во многом поддается профилактике. Для защиты от переизбытка УФ-излучения ВОЗ рекомендует соблюдать следующие правила:
Следует поощрять соблюдение указанных выше простых правил детьми, поскольку это поможет им избежать кратко- и долгосрочных последствий для здоровья без ущерба для увлекательного уличного досуга.
Деятельность ВОЗ
Деятельность ВОЗ направлена на сокращение бремени болезней, вызываемых воздействием УФ‑излучения. Организация стимулирует проведение научных исследований, вырабатывает рекомендации и распространяет инструменты, позволяющие информировать общественность, лиц, подвергающихся УФ-излучению по роду занятий, и пациентов об эффективных мерах защиты от ультрафиолета.
ВОЗ, Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП), Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (МКЗНИ) разработали глобальный солнечный ультрафиолетовый индекс (УФИ) — информативный показатель, характеризующий уровень солнечного УФ‑излучения на поверхности Земли.
УФИ позволяет оценить опасность вредного воздействия УФ-излучения на кожу человека. Он сигнализирует о необходимости соблюдать правила защиты от воздействия УФ. Чем выше значение УФИ, тем выше вероятность повреждения кожи и глаз, и тем меньше время, в течение которого причиняется вред здоровью. При УФИ, равном 3 и выше, рекомендуется защита от солнца.
Роспотребнадзор (стенд)
Роспотребнадзор (стенд)
Ультрафиолетовое излучение и его влияние на организм
Ультрафиолетовое излучение и его влияние на организм
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
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.
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 коротко
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
В бытовых условиях рекомендуется использование солнцезащитных кремов, лосьонов, спреев с высоким фактором защиты, ношение солнцезащитных очков и закрытой одежды из натуральных тканей.
Ультрафиолет на двух пальцах
Хомяки приветствуют все народы вселенной.
В сегодняшнем посте мы выйдем за пределы видимого света, и окунемся в мир ультрафиолета. Выясним его природу, узнаем какие источники существуют, а затем отправимся на поиски неизведанного. Проведя три месяца с волшебным фонарём, нам удалось запечатлеть явления, которые редко встретишь в повседневной жизни. Эксперименты над собой и веществами показали, что в жизни всё не так просто, как кажется на самом деле.
Слыхали историю про то, что пчёлы умеют видеть мир в ультрафиолетовом спектре?
Это неспроста! Для того чтобы вести свой повседневный образ жизни, пчёлы должны выполнить большой план работ, который заключается в собирательстве пыльцы из самых отборных цветов, которые попадутся на пути.
Для визуализации подобного восприятия мира, возьмём ультрафиолетовый фонарик и посветим на обыкновенные полевые ромашки. Видно как белые лепестки цветка поглощают излучение и особо не выделяются, а вот с пыльцой ситуация обстоит несколько иначе, она начинает красиво светиться в желтом диапазоне видимого для нас света. Помимо ультрафиолета пчёлы еще видят нормальные цвета, как мы с вами, поэтому можно только предполагать, как на самом деле выглядит картинка у них в голове.
Ультрафиолетовых источников на самом деле существует целое множество. Все они отличаются друг от друга формами, назначениями и длиной волны. Если взять к примеру весь спектр волн от коротко-метрового радиодиапазона и до гамма-излучения, то человеческое зрение способно увидеть лишь крохотную часть из всего этого ассортимента.
Ультрафиолетовое излучение в зависимости от длины волны подразделяется на три диапазона:
Тип УФ-А называют длинноволновым тёмным светом, так как он уже не распознается нашими глазами. Интенсивность ультрафиолетового излучения УФ-В диапазона (280-315 нм) сравнительно невелика (лучи этого диапазона частично задерживаются атмосферой), однако оно обладает сильным повреждающим действием. В малых дозах ультрафиолетовое излучение УФ-В диапазона вызывает потемнение кожи — называемое загаром; в больших – солнечный ожог, что приводит к увеличению риска рака кожи. Самый коротковолновый и опасный диапазон излучения типа УФ-С и вакуумный ультрафиолет не успевают достигнуть поверхности Земли и полностью отфильтровываются атмосферой.
Установлено: чем короче длина волны, тем опаснее ультрафиолетовое излучение.
Переходим к источникам ультрафиолета. Это лампа EBT-01, излучение у неё в районе 370 нм. Стеклянная колба тут черного цвета, она служит фильтром пропускающим только ультрафиолет. Как по мне, это самый дешевый источник для проверки денег на защищающие знаки. Также в этом спектре светится одежда, пуговицы, леденцы и прочие вещи.
Китай сейчас в полную мощность производит ультрафиолетовые светодиоды с разной длиной волны. Тут видно светодиод с волной 420 нм, для проверки денег он не годятся. Защитные денежные знаки откликаются на 365 нм. Вот два одинаковых по виду светодиода. Чёрный стоит 1$, а белый в 10 раз дороже. Оба покупались на местном радиорынке. Можно посмотреть как они выглядят друг напротив друга. Вначале мне хотелось сэкономить и сделать детектор валют самому, так как нормальный фонарь стоил целых 26$, но идея эта оказалась провальной. В общем, пришлось сдавать бутылки и на вырученную сумму заказать правильный фонарь. Те, кто в теме, сразу догадались, о чём идет речь.
Это ультрафиолетовый фонарь — «Конвой S2+». Светодиод расположенный на борту с 365 нм от компании Nichia, мощность 3 Вт. Алюминиевый корпус, анодирование и полная водонепроницаемость. То, что нужно. Его излучение, как и всех последующих источников ультрафиолета, лежит в опасном для глаз спектре. Поэтому проводить опыты желательно в защитных очках. Можно и без них, если вы уже слепой.
Как узнать какие очки подходят для этих целей, а какие нет?! Сейчас продемонстрирую.
На местном рынке продавалось аж 3 вариации защитных очков, но какие выбрать?! Итак, берём нужный экземпляр и проверяем. Подносим пластик к фонарю, и видим, как место излучения превратилось в темное пятно. Потрясающе, то что нужно!
Поляризационные очки за 90$ работают по тому же принципу, но для работы в лаборатории они вообще не годятся, во-первых — темные, во-вторых — разобьются при столкновении с шальными пулями. Годятся только для пляжа. С этим пунктом разобрались, надеваем защиту и двигаемся дальше.
Следующий источник ультрафиолета используется над головой практически в каждом дворе. Это лампа ДРЛ, мощность 250 Вт, используется в фонарях уличного освещения. Для сравнения, рядом обычная лампа накаливания на такую же мощность. В отличие от этого старого барахла, ДРЛ имеет больший световой поток люменов. Внутренние стенки колбы покрыты тонким слоем люминофора, который светится от воздействия жёстких сил, которые царствуют внутри колбы.
ДРЛ выходит на свой режим работы в течении 7 минут после включения, в то время как лампочка Ильича вспыхивает на полную яркость почти мгновенно. Итак, возьмём молоток и попробуем добраться до самого вкусного. Нас интересует внутренняя колба.
Эта ртутная лампа высокого давления, которая является источником жесткого ультрафиолета. По некоторым данным, возбужденные атомы ртути излучают свет с длиной волн в 184, 254, 300, 313, 365, 405 нм, более длинные волны из продолжения списка нас не интересуют. Тут целая куча-мала в комплексе с излучением в 254 нм, которая как раз интенсивней всего убивает различные микробы. Спектр излучения светящихся паров ртути зависит от давления в колбе. Их можно разделить на несколько типов. Обычные лампы дневного света имеют низкое давление в колбе. ДРЛ имеет высокое давление, около 100 кПа. Но это всё ничего, по сравнению с лампами сверхвысокого давления, грубо говоря, это ртутная граната в руках.
Почему лампа ДРЛ выходит на режим целых 7 минут?! Всё дело в каплях ртути, которые внутри колбы. За 7 минут в плазме они разогреваются и испаряются, что приводит к увеличению проводимости дуги, увеличению мощности и увеличению ультрафиолетового излучения. Уже спустя несколько минут после включения лампы смерти в помещении активно пахнет озоном. По сути, мы сейчас проводим кварцевание, обеззараживаем помещение путём обогащения бактерий высокоэнергетической волной, что активно ведёт к их преждевременной гибели. Выделяющийся озон желательно проветрить после процедур. Этим методом обеззараживания помещений активно пользуются в больницах, куда каждый день приходит куча подозрительного народу.
Специально для съёмок выпуска, мне одолжили интересное устройство, название которого УФО-Б. Конструктивно, артефакт состоит из ультрафиолетового излучателя и двух нагревательных элементов по бокам. Полагаю, у лампы будут другие спектральные характеристики. Сбоку на корпусе есть таймер от нуля до 24 минут. При включении зажигается лампа и нагреватели. Работают они всегда вместе. В руководстве написано, что облучатель УФО-Б представляет собой портативный прибор, имитирующий ультрафиолетовое излучение солнца. Облучатель предназначен для профилактических облучений в домашних условиях только практически здоровых людей.
Облучение проводить по рекомендации врача. Между курсами облучения перерыв должен быть не менее 2-х месяцев. В комплекте должны идти защитные очки. И большими буквами написан: прибором с поврежденным фильтром пользоваться запрещено. Спектральные характеристики лампы найти не удалось. А раз данных по лампе нет, значит всё в порядке, бояться нечего.
Человек, который дал прибор, говорит что приобрел его в СССР с целью очистки и перезаписи микросхем. Когда-то не было ардуино и прочих современных контроллеров, программирование было целым ритуальным процессом, с которым приходилось немало повозиться. Кстати, ножки у микросхемы позолоченные, наверно она целое состояние стоила в свое время.
Конструктивно фонарь состоит из алюминиевого корпуса, светодиода с драйвером, рефлектора и кучкой уплотнительных резинок, которые обеспечивают водонепроницаемость фонарю.
Светодиод тут японский, трехваттный. Фирма Nichia, в 1993 году впервые родил на свет синий светодиод, с тех пор всё пошло, поехало. Светодиод тут прилично греется, потому его подложка плотно прижата к латунному корпусу, внутри которого находится драйвер, ограничивающий ток до значения в 700 мА. Но светодиод ещё не показатель качества, когда рядом нет хорошего рефлектора, выполнен он из алюминия, покрытый внутри отражающим слоем.
Для демонстрации фокусировки луча света, опустим фонарь в воду и посмотрим на картину.Видим достаточно прямой сфокусированный луч, также небольшая часть света расходится по бокам. Это расширяет видимую область во время поиска различных светящихся артефактов.
Изначально фонарь поставляется с обычным стеклом, для прокачки отдельно продается фильтр Вуда — стекло пропускающее только определенный спектр излучения. Обычно такие светодиоды кроме ультрафиолета имеют ещё и некоторое паразитное свечение, которое необходимо отфильтровать. На конвое этот фильтр практически не влияет на восприятие засвечиваемых предметов. Интенсивность света немного уменьшается, но в принципе, разницы нет.
В какой-то момент нам стало интересно, возможно ли получить загар от 365 нм фонаря?! Он должен хорошо влиять на кожу. Почему бы не поставить на себе эксперимент. Если свет фонаря направить прямиком в руку, то можно почувствовать небольшой нагрев, при этом фильтр Вуда остается холодным. Для опыта пришлось набить себе татуировку, современную, гламурную, в позолоте. Направляем фонарик в сторону рисунка и начинаем медленно водить источником со стороны в сторону.
Спустя два дня получилось около 10 сеансов облучения Каждый был длительностью не более 5 минут. В общем, за 50 минут с перерывами, засвечиваемый участок кожи значительно изменил свой цвет. Он стал красноватый, при попытке стереть наклейку чувствовалось небольшое жжение, как после загара на солнце. Интересно, но рисунок полностью перебился на кожу, все сложные формы и детали замечательно просматриваются на красном фоне. Спустя 2 дня этот участок приобрел коричневые тона. Отсюда вывод что под 365 нм фонариком можно спокойно загорать.
Теперь переходим к самой денежной части. С этого момента и до конца рассказа в качестве источника ультрафиолетового излучения будем использовать фонарь «Конвой S2+», так как от него лучше всего заметна люминесценция различных материалов. Разбирая сложность и разнообразие цветов защитных рисунков, был сделан вывод, что украинские деньги самая защищённая валюта в мире. Евро с баксами не так защищают.
За десяток лет у меня накопилась небольшая коллекция разных денег мира. Тут есть даже царские банкноты. С помощью фонаря были отобраны самые интересные экземпляры. На карбованцах слева засветилась скромная цифра с номиналом банкноты. 10 баксов по сравнению с евро вообще пустое место. А вот кто больше всего удивил, так это дядька Ленин, который отдыхал на 50-ти и 100 рублевой купюре. Вы посмотрите, какие сложные формы защитного рисунка. И это 1991 год. Евро на этом фоне нервно курит в сторонке. Более скромные знаки ставили на десятирублевых бумажках. Интересно, но 90% всей денежной коллекции не имеет ни единой светящейся метки.
Подобная сфера коллекционирования затронула также марки. Защита тут более скромная.
Из всех марок процентов 10 имеют защиту, все остальные образцы просто бумага с краской.
Прогуливаясь ночью по окрестностям района, в поле зрения фонаря попалось нечто необычное, что флюоресцировало ярко-желтым цветом. Обычного фонаря под рукой не было. Но это точно были какие-то растения, поэтому пришлось рвать их на месте для дальнейшего изучения. Каким было удивление, когда увидел свои руки. Они светились ярким желто-оранжевым цветом. Позже стало ясно, что это чистотел. Когда он попал в лабораторию, сразу было решено сделать из него узвар, листья и прочие составные растения были помещены в пробирку, и залиты дистиллированной водой. Дальнейшая процедура заключалась в вываривании растения в течение 10 минут. Получившийся состав фильтруем и получаем коричневую, горькую на вкус жидкость.
Опустим туда палец, говорят чистотел обладает целебными свойствами. Сейчас будем лечиться, одновременно проверяя качество флюоресценции. Покрашенная рука вышла на охоту…
Если раствор попадет на одежду, его трудно выстирать, при обычном свете будет всё нормально, а в ультрафиолете будут видны пятна. В общем, применений такой жидкости можно найти целое море.
Следующий образец является предметом коллекционирования настоящих гурманов. Это урановое стекло предположительно Богемское, возраст около ста лет, стоимость предмета даже озвучивать не буду. Нам пришлось немало повозиться, чтобы найти такой экземпляр. Урановое стекло получают путём добавления солей и оксидов урана в стекольную массу. Эта вещь является радиоактивной, её фон составляет 400 микрорентген в час, что в 20 раз выше нормы, потому его производство давно прекратили. Стекло, окрашенное соединениями урана, обладает зелёной флюоресценцией. Коллекционеры такой посуды практически опустошили рынок уранового стекла.
Со временем нам удалось достать еще пару экземпляров, они немного отличаются цветом, более салатовые по сравнению с Богемским образцом. Но стоит посветить на посуду, как свечение становится абсолютно одинаковым. На самом деле существует очень мало видов стекла, которое обладает подобным свечением.
Теперь посмотрим на кулинарные моменты, которые смогли удивить. Это обычный жареный кунжут, был подготовлен для приготовления суши. Его семечки обладают фосфоресцирующими способностями. Если водить по пакету фонарём, можно видеть затухающий шлейф света. Послесвечение имеют только кончики семечек. Интересно, что у них там в составе.
Природа в плане генных модификаций пошла намного дальше человека, понаблюдать за этим вы можете в следующих видео. Три месяца с ультрафиолетовым фонарем позволили заснять необычных насекомых в ночное время, параллельно заглянем в мир растений и всевозможной ботаники. За время съемок неоднократно приходилось совать нос в чужой огород. Надеюсь, моя жена это не слышит…
Посмотреть флору можете перейдя по ссылке.
Посмотреть фауну можете перейдя по ссылке.
Как гласит поговорка: Чем дальше влез, тем ближе вылез.
Роспотребнадзор (стенд)
Роспотребнадзор (стенд)
Ультрафиолетовое излучение и его влияние на организм
Ультрафиолетовое излучение и его влияние на организм
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
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.
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 коротко
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
В бытовых условиях рекомендуется использование солнцезащитных кремов, лосьонов, спреев с высоким фактором защиты, ношение солнцезащитных очков и закрытой одежды из натуральных тканей.
Ультрафиолет и влияние УФ-лучей на глаза человека
Ультрафиолетовое излучение – невидимое для глаз электромагнитное излучение волн света в диапазоне менее 400 нанометров (нм). В умеренных количествах УФ-лучи не приносят вреда и даже полезны. Но при интенсивном и длительном воздействии вызывают заболевания глаз.
Защитить глаза от ультрафиолета помогут солнцезащитные очки со специальным УФ-фильтром. Такие можно приобрести в салонах оптики.
Разберем подробнее, что такое УФ-излучение и почему от него важно беречь глаза.
Содержание
Виды ультрафиолетовых лучей
Ультрафиолетовый свет находится в диапазоне 100-400 нм. Его невозможно увидеть или почувствовать, но заметны последствия его воздействия на глаза.
Существует 3 типа ультрафиолета:
Таким образом, чем короче длина волны ультрафиолета, тем она опаснее для глаз.
Большую часть опасных UVB и UVC-лучей поглощает озон, кислород и углекислый газ. Однако есть «озоновые дыры», через которые они проходят. Частично воздействие UVC-лучей возможно в горах. Поэтому в таком месте без очков с защитой от ультрафиолета не обойтись.
Источники УФ-излучения
Солнце – естественный источник ультрафиолета. В разных географических местах интенсивность его воздействия отличается. В южных регионах организм человека получает больше излучения, чем в условиях северного климата.
Искусственных источников ультрафиолета намного больше. Например, человек ощущает УФ-излучение от разных ламп:
При правильном использовании ультрафиолетовые лампы не наносят вред глазам.
Опасное жесткое UVC-излучение образуется в процессе сварки, поэтому для защиты глаз надевают специальные очки.
Свет от некоторых бытовых приборов приравнивают к ультрафиолетовому:
В их конструкцию встроены LED-подсветки, которые излучают синий свет примерно в диапазоне 380-500 нанометров. Сине-фиолетовый спектр не менее опасен: при длительном воздействии происходит постепенное разрушение сетчатки. Со временем человек начинает хуже видеть. Поэтому люди, работающие за компьютером, обязательно должны ежегодно проверять зрение.
Интенсивность ультрафиолетового излучения
Воздействие ультрафиолетовых лучей на человека не всегда одинаково. На интенсивность излучения влияют разные факторы:
Интенсивность воздействия ультрафиолета зависит от положения солнца. В течение дня оно меняется, поэтому лучи будут падать на глаза человека под разным углом:
И хотя после полудня глаза человека менее подвержены прямому воздействию солнечных лучей, свет отражается от стеклянных витрин, капотов машин и других блестящих предметов. Защитить глаза от солнца и отражений помогут солнцезащитные очки.
Вред ультрафиолетового излучения для глаз
Интенсивные ультрафиолетовые лучи могут повредить конъюнктиву, роговицу, сетчатку и хрусталик.
При повреждении структур глаза возникают различные заболевания:
Фотокератит (ожог роговицы) наиболее часто развивается из-за воздействия ультрафиолета. Симптомы заболевания проявляются в течение нескольких часов, реже через 1-2 дня. Обычно человек получает ожог во время отдыха на пляже, в горах или длительной работе на открытом солнечном пространстве. В таких условиях понадобятся солнцезащитные очки с УФ-фильтром. Если у вас их еще нет, загляните в оптику.
Польза ультрафиолета для глаз
В небольших количествах УФ-лучи необходимы для здоровья глаз. Под воздействием ультрафиолета в них стимулируются обменные процессы и кровообращение, повышается иммунитет, улучшается работа ресничных мышц. В организме образуется витамин D, полезный для мышечной ткани.
Защита глаз от ультрафиолета с помощью очков
Солнцезащитные очки станут надежной защитой от ультрафиолета. Однако перед покупкой стоит убедиться, что в них есть УФ-фильтр. Просто затемненные линзы на очках не защищают от ультрафиолета. Они бесполезны и даже опасны. Из-за темных линз глаза еще больше поглощают свет: зрачок расширяется и пропускает ультрафиолетовые лучи. Они беспрепятственно попадают в хрусталик.
Полноценную защиту от ультрафиолета обеспечивают очки только со специальным УФ-покрытием с пометкой UV. Очки блокируют ультрафиолетовые лучи в диапазоне от 350 до 400 мн. Чем меньше показатель, тем слабее защита. Иногда на очках дополнительно указывают пометки о том, от каких УФ-лучей они защищают – UVA или UVB.
При выборе солнцезащитных очков также важно учитывать степень затемнения линз. В условиях облачной или туманной погоды более комфортным вариантом станут модели с полупрозрачными оттеночными линзами. При умеренном дневном свете – со средним затемнением. От яркого света стоит защитить глаза очками с темными линзами, а в горах – зеркальными.
Цвет линз также важен при выборе солнцезащитных очков. В яркие солнечные дни выберите аксессуар с линзами темно-серых, коричневых или зеленоватых оттенков. При сумерках, пасмурной и туманной погоде – очки желтого цвета. Он дает больше контрастности изображениям.
С осторожностью стоит носить очки с линзами голубого, красного или розового оттенка. Они выглядят стильно, но не слишком подходят для защиты глаз от солнца.
Отличную защиту обеспечивают поляризационные линзы: они фильтруют блики солнечных лучей, отраженных от стекла, снега, льда, воды, блестящих предметов и т.д.
Если человек носит очки с диоптриями, то ему понадобятся очковые линзы с УФ-фильтром или фотохромным покрытием. Уф-барьер защищает глаза от ультрафиолета. А фотохромные линзы затемняются от солнечного света и уменьшает его яркость для глаз. В помещении они снова становятся прозрачными.
Преимущества солнцезащитных очков:
Однако есть у солнцезащитных очков недостаток – они запотевают на холоде.
Очки с УФ-барьером следует носить и летом, и зимой: они защитят глаза от отраженных солнечных лучей от снега.
УФ-излучение: вопросы и ответы
Опубликовано: 27.11.2018 Обновлено: 27.11.2018
Пожалуй, первый вопрос, на который нужно ответить – что такое вообще ультрафиолетовые лучи и как они работают. Обычно так называют электромагнитное излучение, которое находится в диапазоне между видимым и рентгеновским излучением. Ультрафиолет характеризуется длиной волны от 10 до 400 нанометров. Открыли его еще в 19 веке, и произошло это благодаря открытию инфракрасного излучения. Обнаружив ИК-спектр, в 1801 г. И.В. Риттер обратил внимание на противоположный конец светового диапазона в процессе опытов с хлоридом серебра. А затем сразу несколько ученых пришли к выводу о неоднородности ультрафиолета.
Сегодня его разделяют на три группы:
Такое разделение во многом обусловлено именно воздействием лучей на человека. Естественным и основным источником ультрафиолета на Земле является Солнце. По сути, именно от этого излучения мы спасаемся солнцезащитными кремами. При этом дальний ультрафиолет полностью поглощается атмосферой Земли, а УФ-А как раз доходит до поверхности, вызывая приятный загар. А в среднем 10% УФ-Б провоцируют те самые солнечные ожоги, а также могут приводить к образованию мутаций и кожных заболеваний.
Применение ультрафиолетового излучения
Искусственные источники ультрафиолета создаются и используются в медицине, сельском хозяйстве, косметологии и различных санитарных учреждениях. Генерирование ультрафиолетового излучения возможно несколькими способами: температурой (лампы накаливания), движением газов (газовые лампы) или металлических паров (ртутные лампы). При этом мощность таких источников варьируется от нескольких ватт, обычно это небольшие мобильные излучатели, до киловатта. Последние монтируются в объемные стационарные установки. Сферы применения УФ-лучей обусловлены их свойствами: способностью ускорять химические и биологические процессы, бактерицидным эффектом и люминесценцией некоторых веществ.
Ультрафиолет широко применяется для решения самых различных задач. В косметологии использование искусственного УФ-излучения используется прежде всего для загара. Солярии создают довольно мягкий ультрафиолет-А согласно введенным нормам, а доля УФ-В в лампах для загара составляет не более 5%. Современные психологи рекомендуют солярии для лечения «зимней депрессии», которая в основном вызвана дефицитом витамина D, так как он образуется под влиянием УФ-лучей. Также УФ-лампы используют в маникюре, так как именно в этом спектре высыхают особо стойкие гель-лаки, шеллак и подобные им.
Ультрафиолетовые лампы используют для создания фотоснимков в нестандартных ситуациях, например, для запечатления космических объектов, которые невидимы в обычный телескоп.
Широко применяется ультрафиолет в экспертной деятельности. С его помощью проверяют подлинность картин, так как более свежие краски и лаки в таких лучах выглядят темнее, а значит можно установить реальный возраст произведения. Криминалисты также используют УФ-лучи для обнаружения следов крови на предметах. Кроме того, ультрафиолет широко используется для проявления скрытых печатей, защитных элементов и нитей, подтверждающих подлинность документов, а также в световом оформлении шоу, вывесок заведений или декораций.
Ультрафиолетовые лампы для обеззараживания
В медицинских учреждениях ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации хирургических инструментов. Помимо этого, все еще широко распространено обеззараживание воздуха с помощью УФ-лучей. Существует несколько видов такого оборудования.
Бактерицидные лампы
Так называют ртутные лампы высокого и низкого давления, а также ксеноновые импульсные лампы. Колба такой лампы изготавливается из кварцевого стекла. Основной плюс бактерицидных ламп – долгий срок службы и мгновенная способность к работе. Примерно 60% их лучей находятся в бактерицидном спектре. Ртутные лампы достаточно опасны в эксплуатации, при случайном повреждении корпуса необходима тщательная очистка и демеркуризация помещения. Ксеноновые лампы менее опасны при повреждении и отличаются более высокой бактерицидной активностью. Также бактерицидные лампы разделяют на озоновые и безозоновые. Первые характеризуются наличием в своем спектре волны длиной 185 нанометров, которая взаимодействует с находящимся в воздухе кислородом и превращает его в озон. Высокие концентрации озона опасны для человека, и использование таких ламп строго ограничено во времени и рекомендуется только в проветриваемом помещении. Все это привело к созданию безозоновых ламп, на колбу которых нанесено специальное покрытие, не пропускающее волну в 185 нм наружу.
Вне зависимости от вида бактерицидные лампы имеют общие недостатки: они работают в сложной и дорогостоящей аппаратуре, средний ресурс работы излучателя – 1,5 года, а сами лампы после перегорания должны храниться упакованными в отдельном помещении и утилизироваться специальным образом согласно действующим нормативам.
Бактерицидные облучатели
Состоят из лампы, отражателей и других вспомогательных элементов. Такие устройства бывают двух видов – открытые и закрытые, в зависимости от того, проходят УФ-лучи наружу или нет. Открытые выпускают ультрафиолет, усиленный отражателями, в пространство вокруг, захватывая сразу практически всю комнату, если установлены на потолке или стене. Проводить обработку помещения таким облучателем в присутствии людей строго запрещено. Закрытые облучатели работают по принципу рециркулятора, внутри которого установлена лампа, а вентилятор втягивает в прибор воздух и выпускает уже облученный наружу. Их размещают на стенах на высоте не менее 2 м от пола. Их возможно использовать в присутствии людей, однако длительное воздействие не рекомендуется производителем, так как часть УФ-лучей может проходить наружу. Из недостатков таких приборов можно отметить невосприимчивость к спорам плесени, а также все сложности утилизации ламп и строгий регламент использования в зависимости от типа излучателя.
Бактерицидные установки
Группа облучателей, объединенная в один прибор, использующийся в одном помещении, называется бактерицидной установкой. Обычно они достаточно крупногабаритные и отличаются высоким энергопотреблением. Обработка воздуха бактерицидными установками производится строго в отсутствие людей в комнате и отслеживается по Акту ввода в эксплуатацию и Журналу регистрации и контроля. Используется только в медицинских и гигиенических учреждениях для обеззараживания как воздуха, так и воды.
Недостатки ультрафиолетового обеззараживания воздуха
Помимо уже перечисленного, использование УФ-излучателей имеет и другие минусы. Прежде всего, сам ультрафиолет опасен для человеческого организма, он может не только вызывать ожоги кожи, но и сказываться на работе сердечно-сосудистой системы, опасен для сетчатки глаза. Кроме того, он может вызывать появление озона, а с ним и присущие этому газу неприятные симптомы: раздражение дыхательных путей, стимуляция атеросклероза, обострение аллергии.
Эффективность работы УФ-ламп достаточно спорная: инактивация болезнетворных микроорганизмов в воздухе разрешенными дозами ультрафиолета происходит только при статичности этих вредителей. Если микроорганизмы двигаются, взаимодействуют с пылью и воздухом, то необходимая доза облучения возрастает в 4 раза, чего не может создать обычная УФ-лампа. Поэтому эффективность работы облучателя рассчитывается отдельно с учетом всех параметров, и крайне сложно подобрать подходящие для воздействия на все типы микроорганизмов сразу.
Проникновение УФ-лучей относительно неглубокое, и если даже неподвижные вирусы находятся под слоем пыли, верхние слои защищают нижние, отражая от себя ультрафиолет. А значит, после уборки обеззараживание нужно проводить еще раз. УФ-облучатели не могут фильтровать воздух, они борются только с микроорганизмами, сохраняя все механические загрязнители и аллергены в первозданном виде.
Постоянное воздействие ультрафиолетом на микроорганизмы вызывает мутацию у последних, так что после нескольких облучений вирусы и инфекции становятся стойкими к УФ-обработке и переживают ее.
Естественно, чистый и обеззараженный воздух необходим в каждом доме, особенно в периоды эпидемии гриппа. Однако получить его можно и без сопутствующих сложностей и строгих ограничений в эксплуатации, используя для обеззараживания воздуха оборудование, работающее по принципу инактивации болезнетворных микроорганизмов, такое как очиститель-обеззараживатель Tion Clever. Внутри прибора продуцируется озон, который полностью уничтожает вирусы и инфекции, а потом сам разлагается до кислорода, так что содержание озона на выходе из прибора даже меньше, чем на входе. При этом включенные в систему очистки фильтры HEPA и АК убирают мельчайшие частицы механических загрязнителей, включая пыль, шерсть и аллергены, а также уничтожают молекулы вредных газов и неприятные запахи.
Определенно, УФ-излучение имеет свои плюсы – широта его применения тому лучшее доказательство. Однако стоит ли наполнять таким “светом” свой дом – вопрос открытый. Сегодня многие медицинские учреждения отказываются от этой технологии в пользу более современных методов обеззараживания, и, возможно, их пример будет наиболее показателен и для бытовых приборов.
Ультрафиолет
| Электромагнитное излучение |
|---|
| Синхротронное |
| Циклотронное |
| Тормозное |
| Равновесное |
| Монохроматическое |
| Черенковское |
| Переходное |
| Радиоизлучение |
| Микроволновое |
| Терагерцевое |
| Инфракрасное |
| Видимое |
| Ультрафиолетовое |
| Рентгеновское |
| Гамма-излучение |
| Ионизирующее |
| Реликтовое |
| Магнито-дрейфовое |
| Двухфотонное |
| Вынужденное |
Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9×10 14 — 3×10 16 Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200—10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.
Содержание
История открытия
Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века Shri Madhvacharya в его труде Anuvyakhyana. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть обычным глазом.
Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета. В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Тогда, многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также «актиническим излучением».
Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Македонио Меллони и др.
Виды ультрафиолетового излучения
| Наименование | Аббревиатура | Длина волны в нанометрах | Количество энергии на фотон |
|---|---|---|---|
| Ближний | NUV | 400 нм — 300 нм | 3.10 — 4.13 эВ |
| Средний | MUV | 300 нм — 200 нм | 4.13 — 6.20 эВ |
| Дальний | FUV | 200 нм — 122 нм | 6.20 — 10.2 эВ |
| Экстремальный | EUV, XUV | 121 нм — 10 нм | 10.2 — 124 эВ |
| Вакуумный | VUV | 200 нм — 10 нм | 6.20 — 124 эВ |
| Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон, Чёрный свет | UVA | 400 нм — 315 нм | 3.10 — 3.94 эВ |
| Ультрафиолет B (средний диапазон) | UVB | 315 нм — 280 нм | 3.94 — 4.43 эВ |
| Ультрафиолет С, коротковолновой, гермицидный диапазон | UVC | 280 нм — 100 нм | 4.43 — 12.4 эВ |
Чёрный свет
Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «чёрным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом.
Воздействие на здоровье человека
Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:
Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA, и, в небольшой доле — UVB.
Положительные эффекты
В ХХ веке было впервые показано, почему УФ — излучение оказывает благотворное воздействие на человека. Физиологическое действие Уф-лучей было исследовано отечественными и зарубежными исследователями в середине прошлого столетия (Г. Варшавер. Г. Франк. Н. Данциг, Н. Галанин. Н. Каплун, А. Парфенов, Е. Беликова. В. Dugger. J. Hassesser. Н. Ronge, Е. Biekford и др.) |1-3|. Было убедительно доказано в сотнях экспериментов, что излучение в УФ области спектра (290—400 нм) повышает тонус симпатико-адреналиновой системы, активирует защитные механизмы, повышает уровень неспецифического иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов. Под воздействием УФ излучения (УФИ) образуются гистамин и подобные ему вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов. Изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме. Действие оптического излучения изменяет легочную вентиляцию — частоту и ритм дыхания; повышается газообмен, потребление кислорода, активизируется деятельность эндокринной системы. Особенно значительна роль УФ излучения в образовании в организме витамина Д, укрепляющего костно-мышечную систему и обладающего антирахитным действием. Особо следует отметить, что длительная недостаточность УФИ может иметь неблагоприятные последствия для человеческого организма, называемые «световым голоданием». Наиболее частым проявлением этого заболевания является нарушение минерального обмена веществ, снижение иммунитета, быстрая утомляемость и т. п.
Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефедов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панферова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полетов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надежной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.
Отрицательное действие на кожу
Действие ультрафиолетового облучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи (загар) приводит к ожогам.
Длительное действие ультрафиолета способствует развитию меланомы, различных видов рака кожи.
Действие на сетчатку глаза
Источники ультрафиолета
Природные источники
Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:
Искусственные источники
В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.
Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ Сфера применения
Чёрный свет
Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт очень немного видимого света.
Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.
Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека.
Стерилизация
Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей
Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако кварцевое стекло, ранее используемое для изготовления колбы лампы, также как и другие природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ. Степень дезинфекции зависит от дозы, которая равна произведению интенсивности на время. Излучение «ненужных» для дезинфекции длин волн приводит к тому, что для облучения объекта необходимой дозой УФ лампе требуется большее количество времени, а следовательно снижается КПД устройства. Вот почему в настоящее время на замену морально устаревших кварцевых бактерицидных ламп, которые имели сравнительно низкий КПД по причине низкой пропускной способности, а также из-за того, что излучали весь спектр УФ при необходимой длине волны равной исключительно 254 нм, приходят УФ лампы нового поколения, в которых с внутренней стороны стекла нанесено покрытие, разработанное с применением нано-технологий, позволяющее увеличить пропускную способность стекла только для УФ волн с длиной равной 254 нм. Это позволяет в разы уменьшить энергопотребление УФ лампами и увеличить их эффективность.
Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.
Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.
Дезинфекция питьевой воды
Метод дезинфекции с использованием УФ-излучения [1] доказал свою эффективность при дезактивации переносимых водой болезнетворных микроорганизмов и вирусов без ухудшения вкуса и запаха воды и без внесения в воду нежелательных побочных продуктов. Такой метод дезинфекции завоёвывает популярность в качестве альтернативы или дополнения к традиционным средствам дезинфекции, таким как хлор, из-за своей безопасности, экономичности и эффективности.
Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов.
Хотя по эффективности обеззараживаня воды УФ обработка в десятки раз уступает озонированию, на сегодняшний день использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды не велик.
Химический анализ
УФ — спектрометрия
УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс- длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.
Анализ минералов
Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.» (с. 11).
Качественный хроматографический анализ
Хроматограммы, полученные методом ТСХ, нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.
Ловля насекомых
Ультрафиолетовое излучение нередко применяются при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.
Искусственный загар и «Горное солнце»
При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D. В настоящее время популярны солярии.
УФ в реставрации
Один из главных инструментов экспертов – ультрафиолетовое, рентгеновское и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовые лучи позволяют определить старение лаковой пленки – более свежий лак в ультрафиолете выглядит темнее. В свете большой лабораторной ультрафиолетовой лампы более темными пятнами проступают отреставрированные участки и кустарно переписанные подписи. Рентгеновские лучи задерживаются наиболее тяжелыми элементами. В человеческом теле это костная ткань, а на картине – белила. Основой белил в большинстве случаев является свинец, в XIX веке стали применять цинк, а в XX-м – титан. Все это тяжелые металлы. В конечном счете, на пленке мы получаем изображение белильного подмалевка. Подмалевок – это индивидуальный «почерк» художника, элемент его собственной уникальной техники. Для анализа подмалевка используются базы рентгенограмм картин великих мастеров. Также эти снимки применяются для распознания подлинности картины.
Ультрафиолетовое излучение и его воздействие на организм человека
Врач-анестезиолог-реаниматолог
отделения анестезиологии и реанимации №2
Кутасевич Т.В.
Основная часть УФ излучения три защитных механизма :
2. Образование урокановой (уроканиновой) кислоты.
Это соединение выделяется с потом человека и, находясь на поверхности кожи способно захватываить кванты УФ, ослабляя, тем самым их действие на кожу человека. Вспомните, как трудно загорать вдали от водоема. Именно пот, с находящейся в нем урокановой кислотой обуславливает этот эффект. Зато, когда человек купается и смывает пот, загар «пристает» гораздо легче и быстрее. Эта кислота часто входит в состав некоторых солнезащитных косметических средств.
3. Ороговение верхнего слоя кожи.
Первоначально УФ-радиация тормозит деление клеток в коже. Немедленно после облучения отмечается прекращение деления клеток. Последующее ускорение деления клеток вызывается потерей лишнего клеточного материала (шелушение). Именно поэтому загорелая кожа на ощупь более груба.
Кожа любого человека отличается своей чувствительностью к действию ультрафиолета. В разных странах мира по-разному осуществляют классификацию типов чувствительности кожи к действию УФ. Для европейской популяции наиболее распространенной является деление на 4 типа кожи. Отличаются типы чувствительности по количеству меланоцитов в коже, а также их способности синтезировать меланин.
I тип. Особо чувствительная светлая кожа. Сюда относится примерно 2% европейцев. Эти индивидуумы почти не загорают. При действии ультрафиолетового излучения быстро образуется покраснение (эритема). Отличаются голубым или зеленым цветом глаз, наличием веснушек, рыжим цветом волос. Сюда же относятся природные блондины. Обратите внимание, в силу определенных особенностей к этой группе следует причислить детей. Это связано с тем, что детей кожа более тонкая и, следовательно, УФ может глубже в нее проникать, нанося гораздо больше повреждений клеточным элементам.
II тип. Чувствительная кожа. В этой группе находится 0примерно 12% европейцев. Люди с данной чувствительностью кожи характеризуются голубым, зелёным или серым цветом глаз, светло-русыми или каштановыми волосами. Загар образуется, но с трудом.
III тип. Нормальная кожа. В европейской популяции их больше всего, около 78 %. У индивидуумов тёмно-русые, каштановые волосы. Глаза серые или светло-карие. Они легко загорают.
IV тип. Нечувствительная кожа. В этой группе 8% европейцев. Люди с этим типом кожи отличаются смуглой кожей, тёмными глазами и темным цветом волос.
Правила «безопасного» загара.
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10 14 — 3·10 16 Герц).
Содержание
История открытия
Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века в его труде. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть невооружённым глазом.
Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета.В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также актиническим излучением. Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Македонио Меллони и др.
Подтипы
Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348) [1] даёт следующие определения:
| Наименование | Аббревиатура | Длина волны в нанометрах | Количество энергии на фотон |
|---|---|---|---|
| Ближний | NUV | 400 нм — 300 нм | 3.10 — 4.13 эВ |
| Средний | MUV | 300 нм — 200 нм | 4.13 — 6.20 эВ |
| Дальний | FUV | 200 нм — 122 нм | 6.20 — 10.2 эВ |
| Экстремальный | EUV, XUV | 121 нм — 10 нм | 10.2 — 124 эВ |
| Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон | UVA | 400 нм — 315 нм | 3.10 — 3.94 эВ |
| Ультрафиолет B, средневолновой | UVB | 315 нм — 280 нм | 3.94 — 4.43 эВ |
| Ультрафиолет С, коротковолновой | UVC | 280 нм — 100 нм | 4.43 — 12.4 эВ |
Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.
Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.
Воздействие на здоровье человека
Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:
Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.
Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.
Действие на кожу
Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.
Длительное воздействие ультрафиолетового излучения может способствовать развитию меланомы и преждевременному старению.
Действие на сетчатку глаза
Защита глаз
Источники ультрафиолета
Природные источники
Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:
Искусственные источники
Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др.).Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:
В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.
Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ Лазерные источники
Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.
Деградация полимеров и красителей
Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.
Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата. [10]
Сфера применения
Чёрный свет
Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.
Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.
Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.
Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением
Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей
Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.
Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.
Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.
Дезинфекция питьевой воды
Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.
Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию, на сегодняшний день использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды невелик.
Химический анализ
УФ — спектрометрия
УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс — длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.
Анализ минералов
Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.» (с. 11).
Качественный хроматографический анализ
Хроматограммы, полученные методом ТСХ, нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.
Ловля насекомых
Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.
Искусственный загар и «Горное солнце»
При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D. В настоящее время популярны фотарии, которые в быту часто называют соляриями.
Ультрафиолет в реставрации
Один из главных инструментов экспертов — ультрафиолетовое, рентгеновское и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовые лучи позволяют определить старение лаковой пленки — более свежий лак в ультрафиолете выглядит темнее. В свете большой лабораторной ультрафиолетовой лампы более темными пятнами проступают отреставрированные участки и кустарно переписанные подписи. Рентгеновские лучи задерживаются наиболее тяжелыми элементами. В человеческом теле это костная ткань, а на картине — белила. Основой белил в большинстве случаев является свинец, в XIX веке стали применять цинк, а в XX-м — титан. Все это тяжелые металлы. В конечном счете, на пленке мы получаем изображение белильного подмалевка. Подмалевок — это индивидуальный «почерк» художника, элемент его собственной уникальной техники. Для анализа подмалевка используются базы рентгенограмм картин великих мастеров. Также эти снимки применяются для распознания подлинности картины.