Повітря впливу ультрафіолетових променів та. Ультрафіолетове випромінювання та його вплив на організм

Знезараження за допомогою УФ-ламп я пам'ятаю з дитинства – у садочку, санаторії та навіть у літньому таборі стояли дещо лякаючі конструкції, що світилися гарним фіолетовим світлом у темряві та від яких нас відганяли вихователі. Так що ж таке насправді ультрафіолетове випромінювання і навіщо воно потрібне людині?

Мабуть, перше питання, на яке потрібно відповісти – що таке взагалі ультрафіолетове проміння і як вони працюють. Зазвичай так називають електромагнітне випромінювання, яке знаходиться в діапазоні між видимим та рентгенівським випромінюванням. Ультрафіолет характеризується довжиною хвилі від 10 до 400 нанометрів.
Відкрили його ще в 19 столітті, і це сталося завдяки відкриттю інфрачервоного випромінювання. Виявивши ІЧ-спектр, 1801 р. І.В. Ріттер звернув увагу на протилежний кінець світлового діапазону у процесі дослідів із хлоридом срібла. А потім одразу кілька вчених дійшли висновку про неоднорідність ультрафіолету.

Сьогодні його поділяють на три групи:

• УФ-А-випромінювання – ближній ультрафіолет;
• УФ-Б – середній;
• УФ-С – далекий.

Такий поділ багато в чому зумовлений саме впливом променів на людину. Природним та основним джерелом ультрафіолету на Землі є Сонце. По суті саме від цього випромінювання ми рятуємося сонцезахисними кремами. При цьому далекий ультрафіолет повністю поглинається атмосферою Землі, а УФ-А доходить до поверхні, викликаючи приємну засмагу. А в середньому 10% УФ-Б провокують ті самі сонячні опіки, а також можуть призводити до утворення мутацій та шкірних захворювань.

Штучні джерела ультрафіолету створюються та використовуються в медицині, сільському господарстві, косметології та різних санітарних установах. Генерування ультрафіолетового випромінювання можливе декількома способами: температурою (лампи розжарювання), рухом газів (газові лампи) або металевими парами (ртутні лампи). При цьому потужність таких джерел варіюється від декількох ват, зазвичай це невеликі мобільні випромінювачі, до кіловата. Останні монтуються у об'ємні стаціонарні установки. Сфери застосування УФ-променів обумовлені їх властивостями: здатністю прискорювати хімічні та біологічні процеси, бактерицидним ефектом та люмінесценцією деяких речовин.

Ультрафіолет широко застосовується на вирішення найрізноманітніших завдань. У косметології використання штучного УФ-випромінювання використовується насамперед для засмаги. Солярії створюють досить м'який ультрафіолет-А згідно з введеними нормами, а частка УФ-В лампах для засмаги становить не більше 5%. Сучасні психологи рекомендують солярії для лікування «зимової депресії», яка здебільшого викликана дефіцитом вітаміну D, оскільки він утворюється під впливом УФ-променів. Також УФ-лампи використовують у манікюрі, тому що саме в цьому спектрі висихають особливо стійкі гель-лаки, шелак та подібні до них.

Ультрафіолетові лампи використовують для створення фотографій у нестандартних ситуаціях, наприклад, для зйомки космічних об'єктів, які невидимі у звичайний телескоп.

Широко застосовується ультрафіолет у експертній діяльності. З його допомогою перевіряють справжність картин, оскільки свіжіші фарби та лаки в таких променях виглядають темнішими, а значить можна встановити реальний вік твору. Криміналісти також використовують УФ-промені для виявлення слідів крові на предметах. Крім того, ультрафіолет широко використовується для прояву прихованих печаток, захисних елементів та ниток, що підтверджують справжність документів, а також у світловому оформленні шоу, вивісок закладів чи декорацій.

У медичних установах ультрафіолетові лампи використовують для стерилізації хірургічних інструментів. Крім цього, все ще поширене знезараження повітря за допомогою УФ-променів. Існує декілька видів такого обладнання.

Так називають ртутні лампи високого та низького тиску, а також ксенонові імпульсні лампи. Колба такої лампи виготовляється із кварцового скла. Основний плюс бактерицидних ламп – довгий термін служби та миттєва здатність до роботи. Приблизно 60% їх променів у бактерицидному спектрі. Ртутні лампи досить небезпечні в експлуатації, при випадковому пошкодженні корпусу необхідне ретельне очищення та демеркуризація приміщення. Ксенонові лампи менш небезпечні при пошкодженні та відрізняються вищою бактерицидною активністю. Також бактерицидні лампи поділяють на озонові та безозонові. Перші характеризуються наявністю у своєму спектрі хвилі довжиною 185 нанометрів, яка взаємодіє з киснем, що знаходиться в повітрі, і перетворює його в озон. Високі концентрації озону небезпечні для людини, і використання таких ламп суворо обмежене в часі і рекомендується лише у приміщенні, що провітрюється. Все це призвело до створення безозонових ламп, на колбу яких нанесене спеціальне покриття, яке не пропускає хвилю 185 нм назовні.

Незалежно від виду бактерицидні лампи мають спільні недоліки: вони працюють у складній та дорогій апаратурі, середній ресурс роботи випромінювача – 1,5 роки, а самі лампи після перегорання повинні зберігатися упакованими в окремому приміщенні та утилізуватися спеціальним чином згідно з чинними нормативами.

Складаються з лампи, відбивачів та інших допоміжних елементів. Такі пристрої бувають двох видів – відкриті та закриті, залежно від того, проходять УФ-промені назовні чи ні. Відкриті випускають ультрафіолет, посилений відбивачами, у простір навколо, захоплюючи відразу практично всю кімнату, якщо встановлені на стелі чи стіні. Проводити обробку приміщення таким опромінювачем у присутності людей суворо заборонено.
Закриті опромінювачі працюють за принципом рециркулятора, всередині якого встановлено лампу, а вентилятор втягує в прилад повітря і випускає вже опромінений назовні. Їх розміщують на стінах на висоті не менше ніж 2 м від підлоги. Їх можна використовувати в присутності людей, але тривалий вплив не рекомендується виробником, оскільки частина УФ-променів може проходити назовні.
З недоліків таких приладів можна відзначити несприйнятливість до суперечок плісняви, а також усі складності утилізації ламп та суворий регламент використання залежно від типу випромінювача.

Бактерицидні установки

Група опромінювачів, об'єднана в один прилад, що використовується в одному приміщенні, називається бактерицидною установкою. Зазвичай вони досить великогабаритні та відрізняються високим енергоспоживанням. Обробка повітря бактерицидними установками проводиться суворо за відсутності людей у ​​кімнаті та відстежується за Актом введення в експлуатацію та Журналом реєстрації та контролю. Використовується тільки в медичних та гігієнічних установах для знезараження як повітря, так і води.

Недоліки ультрафіолетового знезараження повітря

Крім перерахованого, використання УФ-випромінювачів має й інші мінуси. Насамперед, сам ультрафіолет небезпечний для людського організму, він може не тільки викликати опіки шкіри, але й позначатися на роботі серцево-судинної системи, небезпечний для сітківки ока. Крім того, він може викликати появу озону, а з ним і притаманні цьому газу неприємні симптоми: подразнення дихальних шляхів, стимуляція атеросклерозу, загострення алергії.

Ефективність роботи УФ-ламп досить спірна: інактивація хвороботворних мікроорганізмів у повітрі дозволеними дозами ультрафіолету відбувається лише за статичності цих шкідників. Якщо мікроорганізми рухаються, взаємодіють з пилом та повітрям, то необхідна доза опромінення зростає в 4 рази, чого не може створити звичайна УФ-лампа. Тому ефективність роботи опромінювача розраховується окремо з урахуванням усіх параметрів, і вкрай складно підібрати відповідні для всіх типи мікроорганізмів відразу.

Проникнення УФ-променів відносно неглибоке, і навіть нерухомі віруси перебувають під шаром пилу, верхні шари захищають нижні, відбиваючи від себе ультрафіолет. Отже, після збирання знезараження потрібно проводити ще раз.
УФ-опромінювачі не можуть фільтрувати повітря, вони борються тільки з мікроорганізмами, зберігаючи всі механічні забруднювачі та алергени у первозданному вигляді.

Спектр променів, видимих ​​оком людини, не має різкого, чітко визначеного кордону. Верхньою межею видимого спектру одні дослідники називають 400 нм, інші 380, треті зрушують до 350...320 нм. Це різною світловою чутливістю зору і свідчить про наявність променів не видимих ​​оком.
У 1801 р. І. Ріттер (Німеччина) та У. Уола-стон (Англія) використовуючи фотопластинку довели наявність ультрафіолетових променів. За фіолетовою межею спектру вона чорніє швидше, ніж під впливом видимих ​​променів. Оскільки почорніння платівки відбувається внаслідок фотохімічної реакції, вчені дійшли висновку, що ультрафіолетові промені дуже активні.
Ультрафіолетові промені охоплюють широкий діапазон випромінювань: 400...20 нм. Область випромінювання 180...127 нм називається вакуумною. За допомогою штучних джерел (ртутно-кварцових, водневих та дугових ламп), що дають як лінійний, так і безперервний спектр, одержують ультрафіолетові промені з довжиною хвилі до 180 нм. У 1914 р. Лайман досліджував діапазон до 50 нм.
Дослідники виявили той факт, що спектр ультрафіолетових променів Сонця, що досягають земної поверхні, дуже вузький – 400...290 нм. Невже сонце не випромінює світло із довжиною хвилі коротшою за 290 нм?
Відповідь це питання знайшов А. Корню (Франція). Він встановив, що озон поглинає ультрафіолетові промені коротше 295 нм, після чого висунув припущення: Сонце випромінює короткохвильове ультрафіолетове випромінювання, під його дією молекули кисню розпадаються на окремі атоми, утворюючи молекули озону, тому у верхніх шарах атмосфери має бути захищений. Гіпотеза Кореню підтвердила тоді, коли люди піднялися у верхні шари атмосфери. Таким чином, у земних умовах спектр сонця обмежений пропусканням озонового шару.
Кількість ультрафіолетових променів, що досягають земної поверхні, залежить від висоти Сонця над обрієм. Протягом періоду нормального освітлення освітленість змінюється на 20%, тоді як кількість ультрафіолетових променів, що досягають земної поверхні, зменшується в 20 разів.
Спеціальними експериментами встановлено, що під час підйому вгору кожні 100 м інтенсивність ультрафіолетового випромінювання зростає на 3...4%. Перед розсіяного ультрафіолету влітку припадає 45...70% випромінювання, а досягає земної поверхні - 30...55%. У похмурі дні, коли диск Сонця закритий хмарами, Землі досягає головним чином розсіяна радіація. Тому можна добре засмагнути не тільки під прямими променями сонця, але і в тіні, і в похмурі дні.
Коли Сонце стоїть у зеніті, в екваторіальній ділянці поверхні землі досягають промені завдовжки 290...289 нм. У середніх широтах короткохвильова межа, у літні місяці, становить приблизно 297 нм. У період ефективного освітлення верхня межа спектру становить близько 300 нм. За полярним колом земної поверхні досягають промені із довжиною хвилі 350...380 нм.

Вплив ультрафіолетового випромінювання на біосферу

Вище діапазону вакуумної радіації ультрафіолетові промені легко поглинаються водою, повітрям, склом, кварцем і досягають біосфери Землі. У діапазоні 400...180 нм вплив живі організми променів різної довжини хвилі не однакова. Найбільш багаті на енергію короткохвильові промені відіграли істотну роль в утворенні перших складних органічних сполук на Землі. Однак ці промені сприяють не тільки освіті, а й розпаду органічних речовин. Тому прогрес життєвих форм Землі настав лише після того, коли завдяки діяльності зелених рослин атмосфера збагатилася киснем і, під впливом ультрафіолетових променів, утворився захисний озоновий шар.
Для нас цікавлять ультрафіолетове випромінювання Сонця та штучних джерел ультрафіолетового випромінювання в діапазоні 400...180 нм. Усередині цього діапазону виділено три області:

А - 400...320 нм;
В – 320...275 нм;
З - 275 ... 180нм.

Дія кожного з цих діапазонів на живий організм є істотні відмінності. Ультрафіолетові промені діють на речовину, у тому числі й живу, за тими ж законами, що й видиме світло. Частина енергії, що поглинається, перетворюється на тепло, але теплова дія ультрафіолетових променів не надає на організм помітного впливу. Інший спосіб передачі енергії – люмінесценція.
Фотохімічні реакції під впливом ультрафіолетових променів проходять найінтенсивніше. Енергія фотонів ультрафіолетового світла дуже велика, тому при їх поглинанні молекула іонізується та розпадається на частини. Іноді фотон вибиває електрон поза атома. Найчастіше відбувається збудження атомів та молекул. При поглинанні одного кванта світла з довжиною хвилі 254 нм енергія молекули зростає до рівня відповідного енергії теплового руху при температурі 38000°С.
Основна частина сонячної енергії досягає землі як видимого світла та інфрачервоного випромінювання і лише незначна частина – у вигляді ультрафіолету. Максимальних значень потік УФ досягає в середині літа на Південній півкулі (Земля на 5% ближче до Сонця) і 50% від добової кількості УФ надходить протягом 4-х годин. Diffey встановив, що для географічних широт з температурою 20-60 ° людина, що загоряє з 10:30 до 11:30 і потім з 16:30 до заходу сонця, отримає тільки 19% від добової дози УФ. Опівдні, інтенсивність УФ (300 нм) у 10 разів вища, ніж трьома годинами раніше чи пізніше: незагорілій людині достатньо 25 хвилин для отримання легкої засмаги опівдні, проте для досягнення цього ж ефекту після 15:00, їй знадобиться лежати на сонці не менше 2-х годин.
Ультрафіолетовий спектр у свою чергу поділяють на ультрафіолет-А (UV-A) з довжиною хвилі 315-400 nm, ультрафіолет-В (UV-B) -280-315 nm та ультрафіолет-С (UV-С)- 100-280 nm які відрізняються за проникаючою здатністю та біологічним впливом на організм.
UV-A не затримується озоновим шаром, проходить крізь скло та роговий шар шкіри. Потік UV-A (середнє значення опівдні) вдвічі вище на рівні Полярного Круга, ніж на екваторі, тому абсолютне його значення більше у високих широтах. Не відзначається і суттєвих коливань в інтенсивності UV-A у різні пори року. За рахунок поглинання, відображення та розсіювання при проходженні через епідерміс, в дерму проникає лише 20-30% UV-A і близько 1% від загальної енергії досягає підшкірної клітковини.
Більшість UV-B поглинається озоновим шаром, який "прозорий" для UV-A. Отже частка UV-B у всій енергії ультрафіолетового випромінювання у літній опівдні становить лише близько 3%. Він практично не проникає крізь скло, на 70% відбивається роговим шаром, на 20% послаблюється при проходженні через епідерміс – у дерму проникає менше 10%.
Однак тривалий час вважалося, що частка UV-В у шкідливій дії ультрафіолету становить 80%, оскільки саме цей спектр відповідає за виникнення еритеми сонячного опіку.
Необхідно враховувати і той факт, що UV-В сильніше (менша довжина хвилі) ніж UV-А розсіюється при проходженні через атмосферу, що призводить до зміни співвідношення між цими фракціями зі збільшенням географічної широти (у північних країнах) і часом доби.
UV-С (200-280 нм) поглинається озоновим шаром. У разі використання штучного джерела ультрафіолету він затримується епідермісом і не проникає в дерму.

Дія ультрафіолетового випромінювання на клітину

У дії короткохвильового випромінювання на живий організм найбільший інтерес становить вплив ультрафіолетових променів на біополімери - білки та нуклеїнові кислоти. Молекули біополімерів містять кільцеві групи молекул, що містять вуглець і азот, що інтенсивно поглинають випромінювання з довжиною хвилі 260...280 нм. Поглинена енергія може мігрувати ланцюгами атомів у межах молекули без істотної втрати, доки досягне слабких зв'язків між атомами і зруйнує зв'язок. Протягом такого процесу, званого фотолізом, утворюються уламки молекул, що надають сильну дію на організм. Так, наприклад, з амінокислоти гістидину утворюється гістамін - речовина, що розширює кровоносні капіляри і збільшує їх проникність. Крім фотолізу під впливом ультрафіолетових променів у біополімерах відбувається денатурація. При опроміненні світлом певної довжини хвилі електричний заряд молекул зменшується, вони злипаються і втрачають свою активність - ферментну, гормональну, антигенну та ін.
Процеси фотолізу та денатурації білків йдуть паралельно та незалежно один від одного. Вони викликаються різними діапазонами випромінювання: промені 280...302 нм викликають переважно фотоліз, а 250...265 нм - переважно денатурацію. Поєднання цих процесів визначає картину на клітину ультрафіолетових променів.
Найчутливіша до дії ультрафіолетових променів функція клітини – розподіл. Опромінення в дозі 10(-19) дж/м2 викликає зупинку поділу близько 90% бактеріальних клітин. Але зростання та життєдіяльність клітин при цьому не припиняється. Згодом відновлюється їх поділ. Щоб спричинити загибель 90% клітин, придушення синтезу нуклеїнових кислот та білків, утворення мутацій необхідно довести дозу опромінення до 10(-18) дж/м2. Ультрафіолетові промені викликають у нуклеїнових кислотах зміни, що впливають на ріст, поділ, спадковість клітин, тобто. основні прояви життєдіяльності.
Значення механізму на нуклеїнову кислоту пояснюється тим, кожна молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоти) унікальна. ДНК – це спадкова пам'ять клітини. У її структурі зашифрована інформація про будову та властивості всіх клітинних білків. Якщо будь-який білок присутній у живій клітині у вигляді десятків і сотень однакових молекул, то ДНК зберігає інформацію про влаштування клітини в цілому, про характер та напрямок процесів обміну речовин у ній. Тому порушення у структурі ДНК можуть виявитися непоправними чи призвести до серйозного порушення життєдіяльності.

Дія ультрафіолетового випромінювання на шкіру

Вплив ультрафіолету на шкіру помітно впливає на метаболізм нашого організму. Загальновідомо, що саме УФ-промені ініціюють процес утворення ергокальциферолу (вітаміну Д), необхідного для всмоктування кальцію в кишечнику та забезпечення нормального розвитку кісткового скелета. Крім того, ультрафіолет активно впливає на синтез мелатоніну та серотоніну – гормонів, які відповідають за циркадний (добовий) біологічний ритм. Дослідження німецьких вчених показали, що при опроміненні УФ-променями сироватки крові в ній на 7% збільшувався вміст серотоніну - "гормону бадьорості", що бере участь у регуляції емоційного стану. Його дефіцит може призводити до депресії, коливань настрою, сезонних функціональних розладів. При цьому кількість мелатоніну, що має гальмуючу дію на ендокринну та центральну нервову системи, знижувалася на 28%. Саме таким подвійним ефектом пояснюється підбадьорлива дія весняного сонця, що піднімає настрій та життєвий тонус.
Дія випромінювання на епідерміс - зовнішній поверхневий шар шкіри хребетних тварин і людини, що складається з багатошарового плоского епітелію людини, є запальною реакцією, яка називається еритемою. Перший науковий опис еритеми дав 1889 р. О.М. Макланов (Росія), який вивчив також дію ультрафіолетових променів на око (фотоофтальмію) і встановив, що в їх основі лежать загальні причини.
Розрізняють калоричну та ультрафіолетову еритему. Калорічна еритема обумовлена ​​впливом видимих ​​та інфрачервоних променів на шкіру та припливу до неї крові. Вона зникає майже одразу після припинення дії опромінення.
Після припинення впливу УФ-опромінення через 2..8 годин з'являється почервоніння шкіри (ультрафіолетова еритема) одночасно з відчуттям печіння. Еритема з'являється після прихованого періоду, в межах опроміненої ділянки шкіри, і змінюється засмагою та лущенням. Тривалість еритеми має тривалість від 10...12 годин до 3...4 днів. Почервоніла шкіра гаряча на дотик, трохи болюча і здається набряклою, злегка набряклою.
По суті еритема є запальною реакцією, опіком шкіри. Це особливе, асептичне (асептичне – безгнилостне) запалення. Якщо доза опромінення занадто велика або шкіра особливо чутлива до них, набрякла рідина, накопичуючись, відшаровує місцями зовнішній покрив шкіри, утворює бульбашки. У важких випадках виникають ділянки некрозу (омертвіння) епідермісу. Через кілька днів після зникнення еритеми шкіра темніє і починає лущитись. У міру лущення злущується частина клітин, що містять меланін (Меланін - основний пігмент тіла людини; надає колір шкірі, волоссю, райдужній оболонці ока. Він міститься і в пігментному шарі сітківки ока, бере участь у сприйнятті світла), засмага блідне. Товщина шкірного покриву людини варіює залежно від статі, віку (у дітей та людей похилого віку - тонше) та локалізації - в середньому 1..2 мм. Його призначення – захистити організм від пошкоджень, коливань температури, тиску.
Основний шар епідермісу прилягає до власне шкіри (дерми), у якій проходять кровоносні судини та нерви. В основному шарі йде безперервний процес розподілу клітин; Старіші витісняються назовні молодими клітинами і відмирають. Пласти мертвих і відмираючих клітин утворюють зовнішній роговий шар епідермісу товщиною 0,07...2,5 мм (На долонях і підошвах, головним чином за рахунок рогового шару, епідерміс товщі, ніж на інших ділянках тіла), який безперервно злущується зовні і відновлюється зсередини.
Якщо промені, що падають на шкіру, поглинаються мертвими клітинами рогового шару, вони не впливають на організм. Ефект опромінення залежить від проникаючої здатності променів та від товщини рогового шару. Чим коротше довжина хвилі випромінювання, тим менше їх проникаюча здатність. Промені коротше 310 нм не проникають глибше за епідерміс. Промені з більшою довжиною хвилі досягають сосочкового шару дерми, в якому проходять кровоносні судини. Таким чином, взаємодія ультрафіолетових променів з речовиною відбувається виключно в шкірі, головним чином епідермісі.
Основна кількість ультрафіолетових променів поглинається в паростковому (основному) шарі епідермісу. Процеси фотолізу та денатурації призводять до загибелі шилоподібних клітин зародкового шару. Активні продукти фотолізу білків викликають розширення судин, набряк шкіри, вихід лейкоцитів та інші типові ознаки еритеми.
Продукти фотолізу, поширюючись по кровоносному руслу, дратують також нервові закінчення шкіри через центральну нервову систему рефлекторно впливають попри всі органи. Встановлено, що в нерві, що відходить від опроміненої ділянки шкіри, частота електричних імпульсів підвищується.
Еритема сприймається як складний рефлекс, у виникненні якого беруть участь активні продукти фотолізу. Ступінь вираженості еритеми та можливість її утворення залежить від стану нервової системи. На уражених ділянках шкіри при обмороженні, запаленні нервів еритема або зовсім не з'являється, або виражена дуже слабо, незважаючи на дію ультрафіолетових променів. Пригнічує утворення еритеми сон, алкоголь, фізична та розумова втома.
Н. Фінзен (Данія) вперше застосував ультрафіолетове випромінювання для лікування низки хвороб у 1899 р. В даний час докладно вивчені прояви дії різних ділянок ультрафіолетового випромінювання на організм. З ультрафіолетових променів, що містяться в сонячному світлі, еритему викликають промені з довжиною хвилі 297 нм. До променів із більшою чи меншою довжиною хвилі еритемна чутливість шкіри знижується.
З допомогою штучних джерел випромінювання еритему вдалося викликати променями діапазону 250...255 нм. Промені з довжиною хвилі 255 нм дає резонансну лінію випромінювання парів ртуті, що використовуються в ртутно-кварцових лампах.
Таким чином, крива еритемної чутливості шкіри має два максимуми. Впадина між двома максимумами забезпечується екрануючою дією ороговілого шару шкіри.

Захисні функції організму

У природних умовах за еритемою розвивається пігментація шкіри - засмагу. Спектральний максимум пігментації (340 нм) не збігається з жодним піком еритемної чутливості. Тому, підбираючи джерело випромінювання, можна викликати пігментацію без еритеми і навпаки.
Еритема і пігментація не є стадіями одного процесу, хоча вони і йдуть одна за одною. Це прояв різних, пов'язаних між собою процесів. У клітинах нижнього шару епідермісу - меланобластах - утворюється шкірний пігмент меланін. Вихідним матеріалом для утворення меланіну служать амінокислоти та продукти розпаду адреналіну.
Меланін - не просто пігмент або пасивний захисний екран, що відгороджує живі тканини. Молекули меланіну є величезними молекулами з сітчастою структурою. У ланках цих молекул зв'язуються і нейтралізуються уламки зруйнованих ультрафіолетом молекул, не пропускаючи їх у кров та внутрішнє середовище організму.
Функція засмаги полягає у захисті клітин дерми, розташованих у ній судинах і нервах від довгохвильових ультрафіолетових, видимих ​​та інфрачервоних променів, що викликають перегрів та тепловий удар. Близькі інфрачервоні промені і видиме світло, особливо його довгохвильова, "червона" частина, можуть проникати в тканини набагато глибше, ніж ультрафіолетові промені, - на глибину 3...4 мм. Гранули меланіну - темно-коричневого, майже чорного пігменту - поглинають випромінювання в широкій області спектру, захищаючи від перегріву ніжні внутрішні органи, що звикли до постійної температури.
Оперативний механізм захисту організму від перегріву – приплив крові до шкіри та розширення кровоносних судин. Це призводить до збільшення тепловіддачі за допомогою випромінювання та конвекції (загальна поверхня шкірного покриву дорослої людини становить 1,6 м2). Якщо повітря та навколишні предмети мають високу температуру, набуває чинності ще один механізм охолодження - випаровування за рахунок потовиділення. Ці механізми терморегуляції призначені для захисту від впливу видимих ​​та інфрачервоних променів Сонця.
Потовиділення поряд з функцією терморегуляції перешкоджає впливу ультрафіолетового випромінювання на людину. Пот містить уроканову кислоту, яка поглинає короткохвильове випромінювання завдяки наявності в її молекулах бензольного кільця.

Світлове голодування (дефіцит природного УФ-опромінення)

Ультрафіолетове випромінювання постачає енергію для фотохімічних реакцій в організмі. У нормальних умовах сонячне світло викликає утворення невеликої кількості активних продуктів фотолізу, які надають благотворну дію на організм. Ультрафіолетові промені в дозах, що викликають утворення еритеми, посилюють роботу кровотворних органів, ретикуло-ендотеліальну систему (Фізіологічна система сполучної тканини, що виробляє антитіла, що руйнують чужорідні організму тіла і мікроби), бар'єрні властивості шкірного покриву, усувають алергію.
Під дією ультрафіолетового випромінювання в шкірі людини зі стероїдних речовин утворюється жиророзчинний вітамін D. На відміну від інших вітамінів, він може надходити в організм не тільки з їжею, але й утворюватися в ньому з провітамінів. Під впливом ультрафіолетових променів з довжиною хвилі 280...313 нм провітаміни, що містяться в шкірному мастилі, що виділяється сальними залозами, перетворюються на вітамін D і всмоктуються в організм.
Фізіологічна роль вітаміну D полягає в тому, що він сприяє засвоєнню кальцію. Кальцій входить до складу кісток, бере участь у згортанні крові, ущільнює клітинні та тканинні мембрани, регулює активність ферментів. Хвороба, що виникає за нестачі вітаміну D у дітей перших років життя, яких дбайливі батьки ховають від Сонця, називається рахітом.
Крім природних джерел вітаміну D використовують і штучні, опромінюючи провітаміни ультрафіолетовими променями. При використанні штучних джерел ультрафіолетового випромінювання слід пам'ятати, що промені коротші за 270 нм руйнують вітамін D. Тому за допомогою фільтрів у світловому потоці ультрафіолетових ламп пригнічується короткохвильова частина спектру. Сонячне голодування проявляється у дратівливості, безсонні, швидкій стомлюваності людини. У великих містах, де повітря забруднене пилом, ультрафіолетові промені, що викликають еритему, майже не досягають поверхні Землі. Тривала робота у шахтах, машинних відділеннях та закритих заводських цехах, праця вночі, а сон у денний час призводять до світлового голодування. Світловому голодуванню сприяє шибка, яка поглинає 90...95% ультрафіолетових променів і не пропускає промені в діапазоні 310...340 нм. Забарвлення стін також має важливе значення. Наприклад, жовте забарвлення повністю поглинає ультрафіолетові промені. Нестачу світла, особливо ультрафіолетового випромінювання, відчувають люди, свійські тварини, птахи та кімнатні рослини в осінній, зимовий та весняний періоди.
Поповнити нестачу ультрафіолетових променів дозволяють лампи, які поряд із видимим світлом випромінюють ультрафіолетові промені в діапазоні довжин хвиль 300...340 нм. Слід мати на увазі, що помилки при призначенні дози опромінення, неувага до таких питань, як спектральний склад ультрафіолетових ламп, напрям випромінювання та висота розміщення ламп, тривалість горіння ламп можуть замість користі принести шкоду.

Бактерицидна дія ультрафіолетового випромінювання

Не можна не відзначити і антибактеріальну функцію УФ-променів. У медичних закладах активно користуються цією властивістю для профілактики внутрішньолікарняної інфекції та забезпечення стерильності оперблоків та перев'язувальних. Вплив ультрафіолету на клітини бактерій, а саме на молекули ДНК, та розвиток у них подальших хімічних реакцій призводить до загибелі мікроорганізмів.
Забруднення повітря пилом, газами, водяними парами шкідливо впливає на організм. Ультрафіолетові промені Сонця посилюють процес природного самоочищення атмосфери від забруднень, сприяючи швидкому окисленню пилу, частинок диму та кіптяви, знищуючи на порошинках мікроорганізми. Природна здатність до самоочищення має межі і при сильному забрудненні повітря виявляється недостатньою.
Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 253...267 нм найефективніше знищує мікроорганізми. Якщо прийняти максимум ефекту за 100%, то активність променів з довжиною хвилі 290 нм становитиме 30%, 300 нм - 6%, а променів лежачих на межі видимого світла 400 нм - 0,01% максимальної.
Мікроорганізми мають різну чутливість до ультрафіолетових променів. Дріжджі, плісняві грибки та суперечки бактерій набагато стійкіші до їх дії, ніж вегетативні форми бактерій. Суперечки окремих грибків, оточені товстою і щільною оболонкою, добре почуваються у високих шарах атмосфери і, не виключена можливість, що вони можуть подорожувати навіть у космосі.
Чутливість мікроорганізмів до ультрафіолетових променів особливо велика в період розподілу та безпосередньо перед ним. Криві бактерицидного ефекту, гальмування та зростання клітин практично збігаються з кривою поглинання нуклеїновими кислотами. Отже, денатурація та фотоліз нуклеїнових кислот призводить до припинення поділу та росту клітин мікроорганізмів, а у великих дозах до їх загибелі.
Бактерицидні властивості ультрафіолетових променів використовуються для дезінфекції повітря, інструменту, посуду, з їх допомогою збільшують термін зберігання харчових продуктів, знезаражують питну воду, інактивують віруси при приготуванні вакцин.

Негативний вплив ультрафіолетового опромінення

Добре відомий і ряд негативних ефектів, що виникають при впливі УФ-випромінювання на організм людини, які можуть призводити до ряду серйозних структурних та функціональних пошкоджень шкіри. Як відомо, ці пошкодження можна поділити на:

гострі, спричинені великою дозою опромінення, одержаної за короткий час (наприклад, сонячний опік або гострі фотодерматози). Вони відбуваються переважно з допомогою променів УФ-В, енергія яких багаторазово перевищує енергію променів УФ-А. Сонячна радіація розподіляється нерівномірно: 70% дози променів УФ-В, одержуваних людиною, припадає на літо та полуденний час дня, коли промені падають майже прямовисно, а не ковзають по дотичній – у цих умовах поглинається максимальна кількість випромінювання. Такі ушкодження викликані безпосереднім впливом УФ-випромінювання на хромофори - саме ці молекули вибірково поглинають УФ-промені.

відстрочені, спричинені тривалим опроміненням помірними (суберитемними) дозами (наприклад, до таких ушкоджень належать фотостаріння, новоутворення шкіри, деякі фотодерматити). Вони виникають переважно за рахунок променів спектру А, які несуть меншу енергію, але здатні глибше проникати в шкіру, та їх інтенсивність мало змінюється протягом дня і практично не залежить від пори року. Як правило, цей тип пошкоджень – результат впливу продуктів вільнорадикальних реакцій (нагадаємо, що вільні радикали – це високореактивні молекули, які активно взаємодіють з білками, ліпідами та генетичним матеріалом клітин).
Роль УФ-променів спектра А в етіології фотостаріння доведена роботами багатьох зарубіжних та російських учених, проте механізми фотостаріння продовжують вивчатися з використанням сучасної науково-технічної бази, клітинної інженерії, біохімії та методів клітинної функціональної діагностики.
Слизова оболонка ока – коньюктива – не має захисного рогового шару, тому вона більш чутлива до ультрафіолетового опромінення, ніж шкіра. Різь в оці, почервоніння, сльозотеча, часткова сліпота з'являються внаслідок дегенерації та загибелі клітин коньюктиви та рогівки. Клітини у своїй стають непрозорими. Довгохвильові ультрафіолетові промені, досягаючи кришталика, у великих дозах можуть спричинити його помутніння - катаракту.

Штучні джерела УФ-випромінювання в медицині

Бактерицидні лампи
Як джерела УФ-випромінювання використовуються розрядні лампи, у яких в процесі електричного розряду генерується випромінювання, що містять у своєму складі діапазон довжин хвиль 205-315 нм (решта спектра випромінювання грає другорядну роль). До таких ламп відносяться ртутні лампи низького та високого тиску, а також ксенонові імпульсні лампи.
Ртутні лампи низького тиску конструктивно та за електричними параметрами практично ні чим не відрізняються від звичайних освітлювальних люмінесцентних ламп, за винятком того, що їхня колба виконана із спеціального кварцового або увіолевого скла з високим коефіцієнтом пропускання УФ-випромінювання, на внутрішній поверхні якої не нанесений шар люмінофора . Ці лампи випускаються у широкому діапазоні потужностей від 8 до 60 Вт. Основна перевага ртутних ламп низького тиску полягає в тому, що більше 60% випромінювання посідає лінію з довжиною хвилі 254 нм, що лежить у спектральній області максимальної бактерицидної дії. Вони мають великий термін служби 5.000-10.000 год та миттєву здатність до роботи після їх запалення.
Колба ртутно-кварцових ламп високого тиску виготовлена ​​з кварцового скла. Достоїнство цих ламп полягає в тому, що вони мають при невеликих габаритах велику одиничну потужність від 100 до 1.000 Вт, що дозволяє зменшити кількість ламп у приміщенні, але мають низьку бактерицидну віддачу і малий термін служби 500-1.000 год. Крім того, нормальний режим горіння настає через 5-10 хвилин після їх запалення.
Суттєвим недоліком безперервних випромінювальних ламп є ризик забруднення парами ртуті навколишнього середовища при руйнуванні лампи. У разі порушення цілісності бактерицидних ламп та попадання ртуті до приміщення має бути проведена ретельна демеркуризація забрудненого приміщення.
В останні роки з'явилося нове покоління випромінювачів - короткоімпульсні, що мають набагато більшу біоцидну активність. Принцип їх дії ґрунтується на високоінтенсивному імпульсному опроміненні повітря та поверхонь УФ-випромінюванням суцільного спектру. Імпульсне випромінювання одержують за допомогою ксенонових ламп, а також за допомогою лазерів. Дані про відміну біоцидної дії імпульсного УФ-випромінювання від такого при традиційному УФ-випромінюванні на сьогоднішній день відсутні.
Перевага ксенонових імпульсних ламп зумовлена ​​вищою бактерицидною активністю та меншим часом експозиції. Перевагою ксенонових ламп є також те, що при їх випадковому руйнуванні навколишнє середовище не забруднюється парами ртуті. Основними недоліками цих ламп, що стримують їх широке застосування, є необхідність використання їх роботи високовольтної, складної і дорогої апаратури, і навіть обмежений ресурс випромінювача (в середньому1-1,5 року).
Бактерицидні лампи поділяються на озонні та безозонні.
У озонних ламп у спектрі випромінювання є спектральна лінія з довжиною хвилі 185 нм, яка в результаті взаємодії з молекулами кисню утворює озон у повітряному середовищі. Високі концентрації озону можуть мати несприятливий вплив на здоров'я людей. Використання цих ламп вимагає контролю вмісту озону в повітряному середовищі та ретельного провітрювання приміщення.
Для унеможливлення генерації озону розроблені так звані бактерицидні "безозонні" лампи. Такі лампи за рахунок виготовлення колби зі спеціального матеріалу (кварцове скло з покриттям) або її конструкції виключають вихід випромінювання лінії 185 нм.
Бактерицидні лампи, які відслужили свій термін служби або вийшли з ладу, повинні зберігатися запакованими в окремому приміщенні та вимагають спеціальної утилізації згідно з вимогами відповідних нормативних документів.

Бактерицидні опромінювачі.
Бактерицидний опромінювач-це електротехнічний пристрій, в якому розміщені: бактерицидна лампа, відбивач та інші допоміжні елементи, а також пристрої для його кріплення. Бактерицидні опромінювачі перерозподіляють потік випромінювання в навколишній простір у заданому напрямку та поділяються на дві групи – відкриті та закриті.
Відкриті опромінювачі використовують прямий бактерицидний потік від ламп та відбивача (або без нього), що охоплює широку зону простору навколо них. Встановлюються на стелі чи стіні. Опромінювачі, що встановлюються у дверних отворах, називаються бар'єрними опромінювачами або ультрафіолетовими завісами, які мають бактерицидний потік обмежений невеликим тілесним кутом.
Особливе місце займають відкриті комбіновані опромінювачі. У цих опромінювачах за рахунок поворотного екрану бактерицидний потік від ламп можна направляти у верхню або нижню зону простору. Однак ефективність таких пристроїв значно нижча через зміну довжини хвилі при відображенні та деяких інших факторів. При використанні комбінованих опромінювачів бактерицидний потік від екранованих ламп повинен прямувати у верхню зону приміщення таким чином, щоб унеможливити вихід прямого потоку від лампи або відбивача в нижню зону. При цьому опроміненість від відбитих потоків від стелі та стін на умовній поверхні на висоті 1,5 м від підлоги не повинна перевищувати 0,001 Вт/м2.
У закритих опромінювачів (рециркуляторів) бактерицидний потік від ламп розподіляється в обмеженому замкнутому невеликому просторі і не має виходу назовні, при цьому знезараження повітря здійснюється в процесі його прокачування через вентиляційні отвори рециркулятора. При застосуванні припливно-витяжної вентиляції бактерицидні лампи розміщуються у вихідній камері. Швидкість повітряного потоку забезпечується або природною конвекцією або примусово за допомогою вентилятора. Опромінювачі закритого типу (рециркулятори) повинні розміщуватися в приміщенні на стінах по ходу основних потоків повітря (зокрема поблизу опалювальних приладів) на висоті не менше 2 м від підлоги.
Відповідно до переліку типових приміщень, розбитих за категоріями (ГОСТ), рекомендується приміщення I та II категорій обладнати як закритими опромінювачами (або припливно-витяжною вентиляцією), так і відкритими чи комбінованими – за їх включення у відсутності людей.
У приміщеннях для дітей та легеневих хворих рекомендується застосовувати опромінювачі з безозонними лампами. Штучне ультрафіолетове опромінення, навіть непряме, протипоказане дітям з активною формою туберкульозу, нефрозо-нефриту, гарячковим станом та різким виснаженням.
Використання ультрафіолетових бактерицидних установок потребує суворого виконання заходів безпеки, що виключають можливий шкідливий вплив на людину ультрафіолетового бактерицидного випромінювання, озону та пари ртуті.

Основні заходи безпеки та протипоказання до використання терапевтичного УФ-опромінення.

Перед використанням УФ-опромінення від штучних джерел необхідно відвідати лікаря з метою підбору та встановлення мінімальної еритемної дози (ПЕД), яка є суто індивідуальним параметром для кожної людини.
Оскільки індивідуальна чутливість людей широко варіюється, рекомендується тривалість першого сеансу скоротити вдвічі порівняно з рекомендованим часом, щоб встановити шкірну реакцію користувача. Якщо після першого сеансу виявиться якась несприятлива реакція, подальше використання УФ-опромінення не рекомендується.
Регулярне опромінення протягом тривалого часу (рік і більше) не повинно перевищувати 2 сеансів на тиждень, причому на рік може бути не більше 30 сеансів або 30 мінімальних еритемних доз (ПЕД), якою б малою не була еритемно-ефективна опроміненість. Рекомендується інколи переривати регулярні сеанси опромінення.
Терапевтичне опромінення необхідно проводити з обов'язковим використанням захисних окулярів для очей.
Шкіра та очі будь-якої людини можуть стати "мішенню" для ультрафіолету. Вважається, що люди зі світлою шкірою сприйнятливіші до пошкодження, проте і смагляві, темношкірі люди теж не можуть почуватися в повній безпеці.

Дуже обережним з природним та штучним УФ-опроміненням всього тіласлід бути наступним категоріям людей:

Гінекологічним хворим (ультрафіолет може посилити запальні явища).

Ті, що мають велику кількість родимих ​​плям, або ділянки скупчення родимих ​​плям, або великі родимі плями

Лікуючись від раку шкіри в минулому

Ті, що працюють протягом тижня у приміщенні, а потім довго засмагають у вихідні дні

Які живуть або відпочивають у тропіках і субтропіках

Ті, хто має ластовиння або опіки

Альбіносам, блондинам, русявим і рудоволосим людям

Які мають серед близьких родичів хворих на рак шкіри, особливо меланомою

Ті, хто живе або відпочиває в горах (кожні 1000 метрів над рівнем моря додають 4% - 5% сонячної активності)

Довго перебуває, через різні причини, на свіжому повітрі

Ті, хто переніс трансплантацію будь-якого органу

Які страждають деякими хронічними захворюваннями, наприклад, системним червоним вовчаком

Приймають такі лікарські препарати: Антибактеріальні (тетрацикліни, сульфаніламіди та деякі інші) Нестероїдні протизапальні засоби, наприклад, напроксен Фенотіазиди, що використовуються як заспокійливі та протинудотні засоби Трициклічні антидепресанти

Особливо небезпечний тривалий неконтрольований вплив ультрафіолету для дітей та підлітків, оскільки може стати причиною розвитку у дорослому віці меланоми, що найбільш швидко прогресує рак шкіри.

ультрафіолетове випромінювання

Відкриття інфрачервоного випромінювання спонукало німецького фізика Йоганна Вільгельма Ріттера розпочати вивчення протилежного кінця спектра, що прилягає до його фіолетової області. Незабаром виявилося, що там розташовується випромінювання з дуже сильною хімічною активністю. Нове випромінювання отримало назву ультрафіолетових променів.

Що таке ультрафіолетове випромінювання? І як його вплив на земні процеси і вплив на живі організми?

Відмінність ультрафіолетового випромінювання від інфрачервоного

Ультрафіолетове випромінювання, як і інфрачервоне, є електромагнітними хвилями. Саме ці випромінювання обмежують спектр видимого світла із двох сторін. Обидва види променів не сприймаються органами зору. Наявні відмінності у властивостях викликано різницею в довжині хвилі.

Діапазон ультрафіолетового випромінювання, що розташовується між видимим і рентгенівським випромінюванням, досить широкий: від 10 до 380 мікрометра (мкм).

Основна властивість інфрачервоного випромінювання - це теплова дія, тоді як найважливішою особливістю ультрафіолету є його хімічна активність. Саме завдяки цій особливості ультрафіолетове випромінювання дуже впливає на організм людини.

Вплив ультрафіолетового випромінювання на людину

Біологічний ефект, що надається різними довжинами ультрафіолетових хвиль, має суттєві відмінності. Тому біологи розділили весь УФ діапазон на 3 ділянки:

• УФ-A промені це ближній ультрафіолет;
• УФ-B – середній;
• УФ-C – далекий.

Атмосфера, що огортає нашу планету, є своєрідним щитом, що захищає Землю від потужного потоку ультрафіолетового випромінювання, що йде від Сонця.

Причому УФ-С промені поглинаються озоном, киснем, водяною парою та вуглекислим газом майже на 90%. Тому поверхні Землі переважно досягає радіація, що містить УФ-A і невелику частку УФ-В.

Найбільш агресивним є короткохвильове випромінювання. Біологічна дія короткохвильового УФ-випромінювання при попаданні на живі тканини могла б мати досить руйнівний вплив. Але, на щастя, озоновий щит планети захищає нас від його впливу. Однак, не слід забувати, що джерелами променів саме цього діапазону є ультрафіолетові лампи та зварювальні апарати.

Біологічна дія довгохвильового УФ-випромінювання полягає переважно в еритемній (що викликає почервоніння шкіри) та загарну дію. Ці промені досить м'яко впливають на шкіру та тканини. Хоча існує індивідуальна залежність шкіри від дії УФ.

Також при дії інтенсивного ультрафіолету можуть постраждати очі.

Про вплив ультрафіолетового випромінювання на людину знають усі. Але здебільшого – це поверхові відомості. Спробуємо детальніше висвітлити цю тему.

Як впливає ультрафіолет на шкіру (ультрафіолетовий мутагенез)

Хронічне сонячне голодування веде до багатьох негативних наслідків. Так само, як і інша крайність - бажання придбати «красивий, шоколадний колір тіла» за рахунок тривалого перебування під палючим сонячним промінням. Як і чому впливає ультрафіолет на шкіру? Чим загрожує неконтрольоване перебування на сонці?

Природно, що почервоніння шкіри далеко не завжди призводить до шоколадної засмаги. Потемніння шкіри відбувається як результат вироблення організмом барвника пігменту - меланіну, як свідчення боротьби нашого організму з травмуючим дією УФ частини сонячного випромінювання. При цьому, якщо почервоніння – це тимчасовий стан шкіри, то втрата її еластичності, розростання клітин епітелію у вигляді ластовиння та пігментних плям – це стійкий косметичний дефект. Ультрафіолет, глибоко проникаючи в шкірні покриви, може стати причиною ультрафіолетового мутагенезу, тобто ушкодження клітин шкіри генетично. Найгрізнішим його ускладненням є меланома – пухлина шкіри. Метастазування меланоми може призвести до смерті.

Захист шкіри від УФ-випромінювання

Чи існує захист шкіри від ультрафіолетового випромінювання? Щоб захистити шкіру від сонця, особливо на пляжі, достатньо дотримуватись кількох правил.

Для захисту шкіри від ультрафіолетового випромінювання необхідно використовувати і спеціально підібраний одяг.

Як впливає ультрафіолет на очі (електроофтальмія)

Ще одним проявом негативної дії ультрафіолетового випромінювання на організм людини є електроофтальмія, тобто ушкодження структур ока під впливом інтенсивного ультрафіолету.

Вражаючим фактором при цьому є середньохвильовий діапазон ультрафіолетових хвиль.

Часто це відбувається за таких умов:

• під час спостереження за сонячними процесами без спеціальних пристроїв;
• за яскравої, сонячної погоди на морі;
• під час перебування у гірському, засніженому районі;
• при кварцуванні приміщень.

При електроофтальмії має місце опік рогівки. Симптомами такої поразки є:

• посилена сльозотеча;
• різь;
• світлобоязнь;
• почервоніння;
• набряк епітелію рогівки та повік.

На щастя, зазвичай глибокі верстви рогівки не уражаються, і після загоєння епітелію зір відновлюється.

Перша допомога при електроофтальмії

Описані вище симптоми можуть завдати людині як дискомфорт, а й справжні страждання. Як надати першу допомогу при електроофтальмії?

Допоможуть такі дії:

• промивання очей чистою водою;
• закопування зволожуючих крапель;
• Сонцезахисні окуляри.

Компреси з вологих пакетиків чорного чаю та сирої, тертої картоплі відмінно знімають різь в очах.

Якщо допомога не вплинула, зверніться до лікаря. Він призначить терапію, спрямовану відновлення рогівки.

Усіх цих неприємностей можна було б уникнути, використовуючи сонцезахисні окуляри зі спеціальним маркуванням – UV 400, які повністю захистять очі від усіх видів ультрафіолетових хвиль.

Застосування ультрафіолетового випромінювання у медицині

У медицині існує термін "ультрафіолетове голодування". Цей стан організму виникає за відсутності або недостатнього впливу сонячного світла на організм людини.

Щоб уникнути патологій, що виникають при цьому, використовують штучні джерела УФ-випромінювання. Їхнє дозоване використання допомагає впоратися із зимовим дефіцитом вітаміну D в організмі та підвищити імунітет.

Поряд із цим ультрафіолетова терапія широко застосовується для лікування суглобів, дерматологічних та алергічних захворювань.

Ультрафіолетове опромінення також допомагає:

• підняти гемоглобін та знизити рівень цукру;
• покращити роботу щитовидної залози;
• відновити роботу дихальної та ендокринної систем;
• знезаражуюча дія УФ-променів широко застосовується для дезінфекції приміщень та хірургічних інструментів;
• дуже корисні його бактерицидні властивості для лікування хворих з тяжкими, гнійними ранами.

Як і за будь-якого серйозного впливу на людський організм необхідно враховувати не тільки користь, а й можливу шкоду від ультрафіолетового випромінювання.

Протипоказаннями для ультрафіолетової терапії є гострі запальні та онкологічні захворювання, кровотечі, ІІ та ІІІ стадія гіпертонічної хвороби, активна форма туберкульозу.

Кожне наукове відкриття несе для людства як потенційні небезпеки, і великі перспективи його використання. Пізнання наслідків впливу ультрафіолету на людський організм дозволило не тільки мінімізувати його негативний вплив, але й повною мірою застосувати ультрафіолетове випромінювання в медицині та інших сферах життя.

Вплив світла сонця на людину важко переоцінити - під його дією в організмі запускаються найважливіші фізіологічні та біохімічні процеси. Сонячний спектр ділиться на інфрачервону та видиму частини, а також на найбільш біологічно активну ультрафіолетову частину, яка дуже впливає на всі живі організми на нашій планеті. Ультрафіолетове випромінювання - це короткохвильова частина сонячного спектру, що не сприймається людським оком, має електромагнітний характер і фотохімічну активність.

Завдяки своїм властивостям ультрафіолет успішно застосовують у різних галузях людського життя. Широке використання УФ-випромінювання отримало в медицині, оскільки воно здатне змінювати хімічну структуру клітин і тканин, надавши різний вплив на людину.

Діапазон довжин хвиль ультрафіолетового випромінювання

Основне джерело УФ-випромінювання – сонце. Частка ультрафіолету у загальному потоці сонячного світла є непостійною. Вона залежить від:

• часу доби;
• пори року;
• сонячної активності;
• географічної широти;
• стани атмосфери.

Незважаючи на те, що небесне світило знаходиться далеко від нас і його активність не завжди однакова, до Землі доходить достатня кількість ультрафіолету. Але і це тільки його мала довгохвильова частина. Короткі хвилі поглинаються атмосферою на відстані близько 50 км. до поверхні нашої планети.

Ультрафіолетовий діапазон спектру, що доходить до земної поверхні, умовно ділять за довжиною хвилі на:

• дальній (400 – 315 нм) – промені УФ – А;
• середній (315 – 280 нм) – промені УФ – В;
• ближній (280 – 100 нм) – промені УФ – З.

Дія кожного УФ-діапазону на людський організм по-різному: чим менша довжина хвилі, тим глибше вона проникає через шкірні покриви. Цим законом і визначається позитивний чи негативний вплив ультрафіолетового випромінювання на організм людини.

УФ-випромінювання ближнього діапазону найбільше несприятливо позначається на здоров'я і несе в собі загрозу виникнення важких захворювань.

Промені УФ-С повинні розсіюватися в озоновому шарі, але через погану екологію доходять до поверхні землі. Ультрафіолетові промені діапазону А і В менш небезпечні, при строгому дозуванні, випромінювання далекого та середнього діапазону сприятливо впливає на організм людини.

Штучні джерела ультрафіолетового випромінювання

Найбільш значущими джерелами УФ-хвиль, що впливають на організм людини, є:

• бактерицидні лампи - джерела хвиль УФ - С, використовуються для знезараження води, повітря або інших об'єктів зовнішнього середовища;
• дуга промислового зварювання - джерела всіх хвиль діапазону сонячного спектру;
• еритемні люмінесцентні лампи – джерела УФ-хвиль діапазону А і В, що застосовуються для терапевтичних цілей та в соляріях;
• промислові лампи – потужні джерела ультрафіолетових хвиль, що використовуються у виробничих процесах для закріплення фарб, чорнила або затвердіння полімерів.

Характеристиками будь-якої УФ-лампи є потужність її випромінювання, діапазон спектру хвиль, тип скла, термін експлуатації. Від цих параметрів залежить, наскільки лампа буде корисною або шкідливою для людини.

Перед опроміненням ультрафіолетовими хвилями від штучних джерел для лікування або профілактики хвороб слід проконсультуватися з фахівцем для підбору необхідної та достатньої еритемної дози, яка є індивідуальною для кожної людини з урахуванням типу її шкіри, віку, наявних захворювань.

Слід розуміти, що ультрафіолет – це електромагнітне випромінювання, яке не лише позитивно впливає на організм людини.

Бактерицидна ультрафіолетова лампа, що використовується для засмаги, принесе істотну шкоду, а не користь для організму. Використовувати штучні джерела УФ-випромінювання повинен тільки професіонал, який добре знається на всіх нюансах подібних приладів.

Позитивний вплив УФ-випромінювання на організм людини

Ультрафіолетове випромінювання широко застосовується у галузі сучасної медицини. І це не дивно, адже УФ-промені виробляють болезаспокійливий, заспокійливий, антирахітичний та антиспастичний ефекти.. Під їх впливом відбувається:

• формування вітаміну D, необхідного для засвоєння кальцію, розвитку та зміцнення кісткової тканини;
• зниження збудливості нервових закінчень;
• підвищення обміну речовин, оскільки спричинює активізацію ферментів;
• розширення судин та покращення циркуляції крові;
• стимулювання вироблення ендорфінів – «гормонів щастя»;
• Збільшення швидкості регенеративних процесів.

Сприятливий вплив ультрафіолетових хвиль на організм людини виявляється також у зміні його імунобіологічної реактивності – здатності організму виявляти захисні функції щодо збудників різних захворювань. Строго дозоване ультрафіолетове опромінення стимулює вироблення антитіл, завдяки чому підвищується опір людського організму до інфекцій.

Вплив УФ-променів на шкіру викликає реакцію – еритему (почервоніння). Відбувається розширення судин, що виражається гіперемією та набряклістю. Продукти розпаду (гістамін і вітамін D), що утворюються в шкірі, надходять у кров, що і викликає загальні зміни в організмі при опроміненні УФ-хвилями.

Ступінь розвитку еритеми залежить від:

• величини дози ультрафіолету;
• діапазону ультрафіолетових променів;
• індивідуальну чутливість.

При надмірному УФ-опроміненні уражена ділянка шкіри дуже болюча і набрякла, виникає опік з появою пухиря і подальшим сходженням епітелію.

Але опіки шкірних покривів - це далеко не найсерйозніші наслідки тривалого впливу ультрафіолетового випромінювання на людину. Нерозумне використання УФ-променів спричиняє патологічні зміни в організмі.

Негативний вплив УФ-випромінювання на людину

Незважаючи на важливу роль у медицині, шкода ультрафіолету на здоров'я перевершує користь. Більшість людей не здатні точно контролювати лікувальну дозу ультрафіолету та вдаватися своєчасно до методів захисту, тому нерідко відбувається його передозування, через що виникають такі явища:

• з'являються головний біль;
• температура тіла підвищується;
• швидка стомлюваність, апатія;
• порушення пам'яті;
• прискорене серцебиття;
• зниження апетиту та нудота.

Надмірна засмага вражає шкірні покриви, очі та імунну (захисну) систему. Відчутні та видимі наслідки надмірного УФ-опромінення (опіки шкіри та слизової оболонки очей, дерматити та алергічні реакції) проходять протягом декількох днів. Ультрафіолетова радіація накопичується протягом тривалого часу та викликає дуже серйозні захворювання.

Вплив ультрафіолету на шкіру

Гарна рівна засмага – мрія кожної людини, особливо представниць слабкої статі. Але слід розуміти, що клітини шкіри темніють під впливом пігменту, що виділяється в них, — меланіну з метою захисту від подальшого опромінення ультрафіолетом. Тому засмага – це захисна реакція нашої шкіри на пошкодження її клітин ультрафіолетовими променями. Але він не захищає шкірні покриви від серйознішого впливу УФ-випромінювання:

1. Фотосенсибілізація – підвищена сприйнятливість ультрафіолету. Навіть невелика його доза викликає сильне печіння, свербіж та сонячний опік шкірних покривів. Часто це пов'язано з використанням медикаментозних препаратів чи вживанням косметичних засобів чи деяких продуктів харчування.
2. Фотостаріння. УФ-промені спектру А проникають у глибокі шари шкіри, ушкоджують структуру сполучної тканини, що призводить до руйнування колагену, втрати еластичності, ранніх зморшок.
3. Меланома – рак шкіри. Захворювання розвивається після частих та тривалих перебування на сонці. Під дією надлишкової дози ультрафіолету відбувається поява злоякісних утворень на шкірі або переродження старих родимок на ракову пухлину.
4. Базальноклітинна та луската карцинома – немеланомне ракове утворення шкіри, що не призводить до летального результату, але потребує видалення уражених ділянок хірургічним шляхом. Помічено, що захворювання набагато частіше виникає у людей, які довго працюють під відкритим сонцем.

Будь-який дерматит чи явища сенсибілізації шкірних покривів під впливом ультрафіолету є провокуючими чинниками у розвиток онкологічних захворювань шкіри.

Вплив УФ-хвиль на очі

Ультрафіолетові промені, залежно від глибини проникнення, можуть негативно відбиватися і на стані очей людини:

1. Фотоофтальмія та електроофтальмія. Виявляється у почервонінні та опуханні слизової оболонки очей, сльозотечі, світлобоязні. Виникає при недотриманні правил техніки безпеки під час роботи зі зварювальним обладнанням або у людей, що знаходяться при яскравому сонячному світлі на покритому снігом просторі (снігова сліпота).
2. Розростання кон'юнктиви ока (птеригіум).
3. Катаракта (помутніння кришталика ока) - захворювання, що виникає різною мірою у переважної більшості людей до старості. Її розвиток пов'язаний із впливом ультрафіолетового випромінювання на очі, що накопичується протягом життя.

Надлишок УФ-променів може призвести до різних форм ракових захворювань очей та повік.

Вплив ультрафіолету на імунну систему

Якщо дозоване застосування УФ-випромінювання сприяє підвищенню захисних сил організму, то надмірна дія ультрафіолету пригнічує імунну систему. Це було доведено у наукових дослідженнях вчених США на вірусі герпесу. Радіація ультрафіолету змінює активність клітин, відповідальних за імунітет в організмі, вони можуть стримувати розмноження вірусів чи бактерій, ракових клітин.

Основні заходи безпеки та захисту від впливу ультрафіолетового випромінювання

Щоб уникнути негативних наслідків впливу УФ-променів на шкірні покриви, очі та здоров'я, кожній людині необхідний захист від ультрафіолетового випромінювання. При вимушеному тривалому знаходженні на сонці або робочому місці, що піддається впливу високих доз ультрафіолетових променів, обов'язково потрібно з'ясувати чи в нормі індекс УФ-випромінювання. На підприємствах при цьому використовується прилад під назвою радіометр.

При підрахунку індексу на метеорологічних станціях враховується:

• довжина хвиль ультрафіолетового діапазону;
• концентрація озонового шару;
• активність сонця та інші показники.

УФ-індекс – це індикатор потенційного ризику для організму людини внаслідок впливу дози ультрафіолету. Значення індексу оцінюється за шкалою від 1 до 11+. Нормою УФ-індексу вважається показник трохи більше 2 одиниць.

При високих значеннях індексу (6 – 11+) підвищується ризик несприятливого на очі і шкіру людини, тому необхідно застосовувати захисні заходи.

1. Використовувати сонцезахисні окуляри (спеціальні маски для зварювальників).
2. Під відкритим сонцем слід обов'язково носити головний убір (при дуже високому індексі – крислатий капелюх).
3. Носити одяг, що закриває руки та ноги.
4. На непокриті одягом ділянки тіла наносити сонцезахисний крем із фактором захисту не менше 30.
5. Уникати перебування на відкритому, не захищеному від потрапляння сонячних променів, просторі в період з полудня до 16 години.

Виконання нескладних правил безпеки дозволить знизити шкідливість УФ-опромінення для людини та уникнути виникнення хвороб, пов'язаних із несприятливим впливом ультрафіолету на його організм.

Кому опромінення ультрафіолетом протипоказане

Слід бути обережними з впливом ультрафіолетового випромінювання наступним категоріям людей:

• з дуже світлою та чутливою шкірою та альбіносами;
• дітям та підліткам;
• тим, хто має багато родимих ​​плям чи невусів;
• страждаючим системними або гінекологічними захворюваннями;
• тим, хто серед близьких родичів спостерігалися онкологічні захворювання шкіри;
• які приймають тривалий час деякі лікарські препарати (необхідна консультація лікаря).

УФ-випромінювання таким людям протипоказане навіть у малих дозах, ступінь захисту від сонячного світла має бути максимальним.

Вплив ультрафіолетового випромінювання на людський організм та його здоров'я не можна однозначно назвати позитивним чи негативним. Занадто багато факторів слід враховувати при його впливі на людину в різних умовах довкілля та при випромінюванні від різних джерел. Головне, запам'ятати правило: будь-який вплив ультрафіолету на людину має бути мінімальним до консультації з фахівцемта суворо дозовано згідно з рекомендаціями лікаря після огляду та обстеження.

Ультрафіолетове світло- це тип електромагнітного випромінювання, який змушує плакати з чорним світлом світитися, відповідає за літню засмагу та сонячні опіки. Однак надто велика дія УФ-випромінювання ушкоджує живу тканину.

Електромагнітне випромінювання походить від сонця і передається хвилями або частинками на різних довжинах хвиль та частотах. Цей широкий діапазон довжин хвиль відомий як електромагнітний спектр. Спектр зазвичай ділиться на сім областей у порядку зменшення довжини хвилі та збільшення енергії та частоти. Загальними позначеннями є радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоні (ІЧ), видимі, ультрафіолетові (УФ), рентгенівські та гамма-промені.

Ультрафіолетове (УФ) світло потрапляє в діапазон ЕМ-спектру між видимим світлом та рентгенівськими променями. Він має частоти приблизно від 8 × 1014 до 3 × 1016 циклів за секунду або герц (Гц) та довжини хвиль близько 380 нанометрів (1,5 × 10-5 дюймів) до приблизно 10 нм (4 × 10-7 дюймів). Відповідно до «Ультрафіолетового випромінювання» У.С. ВМФ, УФ зазвичай ділиться на три піддіапазони:

• UVA або поблизу УФ (315-400 нм)
• UVB або середній УФ (280-315 нм)
• UVC, або далеко УФ (180-280 нм)

Ультрафіолетове світло має достатню енергію для руйнування хімічних зв'язків. Через їх більш високі енергії УФ-фотони можуть викликати іонізацію, процес, в якому відриваються від атомів. Отримана вакансія впливає на хімічні властивості атомів і змушує їх утворювати чи руйнувати хімічні зв'язки, яких вони б інакше не мали. Це може бути корисним для хімічної обробки, або це може пошкодити матеріали і живі тканини. Цей збиток може бути корисним, наприклад, на поверхнях, що дезінфікують, але він також може бути шкідливим, особливо для шкіри і очей, на які найбільш несприятливо впливають ультрафіолетове випромінювання.

Більшість природного світла з ультрафіолетовими променями зустрічаються від сонця. Тим не менш, тільки близько 10 відсотків сонячного світла є ультрафіолетовим випромінюванням, і лише близько третини цього проникає в атмосферу, коли досягає землі. З сонячного світла досягає екватора 95%, а 5% – ультрафіолет. Ніякий вимірний УФК від сонячної радіації не досягає поверхні Землі, тому що озон, молекулярний кисень і водяна пара у верхній атмосфері повністю поглинають найкоротші довжини хвиль УФ. Тим не менш, «ультрафіолетове випромінювання широкого спектру дії є найсильнішим і найруйнівнішим для живих істот», згідно з 13 доповіддю NTP по канцерогенам».

Загар є реакцією на вплив шкідливих променів. По суті, засмага обумовлена ​​природним захисним механізмом організму, який складається з пігменту, званого меланіном, який продукується клітинами в шкірі, званими меланоцитами. Меланін поглинає ультрафіолетове світло та розсіює його як тепло. Коли організм відчуває сонячну шкоду, він посилає меланін у навколишні клітини та намагається захистити їх від подальшого пошкодження. Пігмент змушує шкіру темніти.

"Меланін - природний сонцезахисний крем", - сказав в інтерв'ю 2013 помічник професора дерматології Медичної школи Університету Тафтса. Тим не менш, постійна дія ультрафіолетового світла може придушити захист організму. Коли це відбувається, відбувається токсична реакція, що веде до сонячного опіку. Ультрафіолетове світло може пошкодити ДНК у клітинах організму. Тіло відчуває цю руйнацію і наповнює область кров'ю, щоб допомогти у процесі загоєння. Болюче запалення також відбувається. Зазвичай протягом полудня через перегасіння на сонці характерний червоно-омарний вид сонячного опіку починає відомим і відчуватися.

Іноді клітини з ДНК, мутовані сонячними променями, перетворюються на проблемні клітини, які помирають, а продовжують поширюватися як рак. "Ультрафіолетове світло викликає випадкові пошкодження в процесі відновлення ДНК, так що клітини набувають здатності уникати смерті", - сказав Чжуан.

Результатом є рак шкіри, найпоширеніша форма раку. Люди, які одержують сонячні опіки, піддаються значно вищому ризику. За словами Фонду раку шкіри, ризик смертельної форми раку шкіри, який називають меланомою, подвоюється для тих, хто отримав п'ять або більше сонячних опіків.

Для отримання ультрафіолетового світла було розроблено низку штучних джерел. За даними Товариства фізики здоров'я, «штучні джерела включають кабіни для засмаги, чорні вогні, лампи для вулканізації, бактерицидні лампи, ртутні лампи, галогенні лампи, високоінтенсивні газорозрядні лампи, флуоресцентні та лампи розжарювання і деякі типи лазерів».

Одним з найбільш поширених способів одержання ультрафіолетового світла є пропускання електричного струму через випарену ртуть або інший газ. Цей тип лампи зазвичай використовується в кабінах для засмаги та для дезінфекції поверхонь. Лампи також використовуються у чорних лампах, які викликають флуоресцентні фарби та барвники. Світловипромінюючі діоди (світлодіоди), лазери та дугові лампи також доступні як ультрафіолетові джерела з різними довжинами хвиль для промислових, медичних та дослідницьких застосувань.

Багато речовин, включаючи мінерали, рослини, гриби та мікроби, а також органічні та неорганічні хімікати, можуть поглинати ультрафіолетове світло. Поглинання змушує електрони в матеріалі стрибати більш високий рівень енергії. Ці електрони можуть повернутися до нижчого енергетичного рівня в серії менших кроків, випускаючи частину своєї поглиненої енергії у вигляді видимого світла — флуоресценції. Матеріали, що використовуються як пігменти у фарбі або барвнику, які виявляють таку флуоресценцію, стають яскравішими під сонячним світлом, тому що поглинають невидиме ультрафіолетове світло і повторно випромінюють його на видимих ​​довжинах хвилях. Тому вони зазвичай використовуються для знаків, рятувальних жилетів та інших застосувань, в яких важлива висока видимість.

Флуоресценцію можна також використовувати для виявлення та ідентифікації певних мінералів та органічних матеріалів. Флуоресцентні зонди дозволяють дослідникам виявляти конкретні компоненти складних біомолекулярних збірок, таких як живі клітини, із витонченою чутливістю та селективністю.

У люмінесцентних лампах, що використовуються для освітлення, ультрафіолетове світло з довжиною хвилі 254 нм виходить разом із синім світлом, яке випромінюється при проходженні електричного струму через пари ртуті. Це ультрафіолетове випромінювання невидимо, але містить більше енергії, ніж випромінюване видиме світло. Енергія ультрафіолетового світла поглинається флуоресцентним покриттям усередині флуоресцентної лампи та випромінюється як видиме світло. Подібні трубки без того ж флуоресцентного покриття випромінюють ультрафіолетове світло, яке можна використовувати для дезінфекції поверхонь, оскільки іонізуюча дія УФ-випромінювання може вбити більшість бактерій.

Крім сонця є численні небесні джерела ультрафіолетового світла. За словами НАСА, у космосі дуже великі молоді зірки сяють переважно свого світла на ультрафіолетових хвилях. Оскільки атмосфера Землі блокує більшу частину ультрафіолетового світла, особливо на більш коротких довжинах хвиль, спостереження проводяться з використанням висотних повітряних куль та орбітальних телескопів, оснащених спеціалізованими датчиками зображення та фільтрами для спостереження в УФ-області спектру ЕМ.

За словами Роберта Паттерсона, професора астрономії в Університеті штату Міссурі, більшість спостережень проводяться з використанням пристроїв із зарядовим зв'язком (CCD), детекторів, призначених для чутливості до короткохвильових фотонів. Ці спостереження можуть визначати температури поверхні гарячих зірок і виявляти наявність проміжних газових хмар між Землею і квазарами.

Лікування раку ультрафіолетовим світлом

В той час, як вплив ультрафіолетового світла може призвести до раку шкіри, деякі стани шкіри можна лікувати за допомогою ультрафіолетового світла. У процедурі, яка називається обробкою ультрафіолетовим випромінюванням псораліну (PUVA), пацієнти приймають ліки або наносять лосьйон, щоб зробити шкіру чутливою до світла. Потім на шкіру світиться ультрафіолетове світло. PUVA використовується для лікування лімфоми, екземи, псоріазу та вітіліго.

Це може здатися нелогічним для лікування раку шкіри тим же, що й викликало його, але PUVA може бути корисним через вплив ультрафіолетового світла на продукцію клітин шкіри. Це сповільнює зростання, що відіграє важливу роль у розвитку хвороби.

Ключ до походження життя?

Нещодавні дослідження показують, що ультрафіолетове світло, можливо, відіграло ключову роль у походженні життя на Землі, особливо в походження РНК. У статті 2017 року в журналі Astrophysics Journal автори дослідження зазначають, що зірки червоного карлика не можуть випромінювати достатнього ультрафіолетового світла, щоб почати біологічні процеси, необхідні для утворення рибонуклеїнової кислоти, необхідної для всіх форм життя на Землі. Дослідження також передбачає, що це висновок може допомогти у пошуку життя інших частинах Всесвіту.