Kyslík, sluneční světlo a voda obsažené v zemské atmosféře jsou hlavními podmínkami vedoucími k pokračování života na planetě. Vědci již dlouho dokázali, že intenzita a spektrum slunečního záření ve vakuu, které existuje ve vesmíru, zůstává nezměněno.
Na Zemi závisí intenzita jeho dopadu, kterému říkáme ultrafialové záření, na mnoha faktorech. Mezi ně patří roční období, geografická poloha oblasti nad hladinou moře, tloušťka ozonové vrstvy, oblačnost a také úroveň koncentrace průmyslových a přírodních nečistot ve vzduchových hmotách.
Ultrafialové paprsky
Sluneční světlo k nám dopadá ve dvou pásmech. Lidské oko dokáže rozlišit pouze jeden z nich. Ultrafialové paprsky jsou ve spektru pro člověka neviditelné. Co jsou? Není to nic jiného než elektromagnetické vlny. Délka ultrafialového záření je v rozmezí od 7 do 14 nm. Takové vlny přenášejí na naši planetu obrovské toky tepelné energie, proto se často nazývají tepelné vlny.
Pod ultrafialovým zářením je obvyklé rozumět rozsáhlé spektrum skládající se z elektromagnetických vln s dosahem podmíněně rozděleným na vzdálené a blízké paprsky. První z nich jsou považovány za vakuové. Jsou zcela pohlceny horními vrstvami atmosféry. V podmínkách Země je jejich generování možné pouze v podmínkách vakuových komor.
Pokud jde o blízké ultrafialové paprsky, jsou rozděleny do tří podskupin, klasifikovaných podle rozsahu na:
Dlouhá, v rozmezí od 400 do 315 nanometrů;
Střední - od 315 do 280 nanometrů;
Krátké - od 280 do 100 nanometrů.
Měřící nástroje
Jak člověk určuje ultrafialové záření? K dnešnímu dni existuje mnoho speciálních zařízení určených nejen pro profesionální, ale i pro domácí použití. Měří intenzitu a frekvenci a také velikost přijímané dávky UV paprsků. Výsledky nám umožňují posoudit jejich možné poškození organismu.
UV zdroje
Hlavním „dodavatelem“ UV paprsků na naší planetě je samozřejmě Slunce. K dnešnímu dni však byly člověkem vynalezeny umělé zdroje ultrafialového záření, což jsou speciální lampy. Mezi nimi:
vysokotlaká rtuťová-křemenná lampa schopná pracovat v obecném rozsahu 100 až 400 nm;
Fluorescenční vitální lampa generující vlnové délky od 280 do 380 nm, maximální vrchol jejího záření je mezi 310 a 320 nm;
Bezozónové a ozónové germicidní lampy, které produkují ultrafialové paprsky, z nichž 80 % má délku 185 nm.
Výhody UV záření
Podobně jako přirozené ultrafialové záření přicházející ze Slunce působí světlo produkované speciálními zařízeními na buňky rostlin a živých organismů a mění jejich chemickou strukturu. Dnes vědci znají jen několik druhů bakterií, které mohou existovat bez těchto paprsků. Zbytek organismů, jakmile se dostanou do podmínek, kde není ultrafialové záření, jistě zemře.
UV záření může mít významný vliv na probíhající metabolické procesy. Zvyšují syntézu serotoninu a melatoninu, což má pozitivní vliv na činnost centrálního nervového systému a endokrinního systému. Vlivem ultrafialového světla se aktivuje tvorba vitaminu D. A ten je hlavní složkou, která podporuje vstřebávání vápníku a zabraňuje rozvoji osteoporózy a křivice.
Škodlivost UV záření
Drsné ultrafialové záření, škodlivé pro živé organismy, nenechává ozónové vrstvy ve stratosféře dosáhnout na Zemi. Avšak paprsky ve středním pásmu, dopadající na povrch naší planety, mohou způsobit:
Ultrafialový erytém - těžké popálení kůže;
Katarakta - zakalení oční čočky, které vede ke slepotě;
Melanom je rakovina kůže.
Kromě toho mohou mít ultrafialové paprsky mutagenní účinek, způsobit poruchy imunitních sil, což způsobuje onkologické patologie.
Kožní léze
Ultrafialové paprsky někdy způsobují:
- Akutní kožní léze. Jejich výskyt je usnadněn vysokými dávkami slunečního záření obsahujícího paprsky středního dosahu. Působí na kůži krátkodobě, způsobují erytém a akutní fotodermatózu.
- Zpožděné poranění kůže. Objevuje se po dlouhodobém vystavení dlouhovlnnému UV záření. Jedná se o chronickou fotodermatitidu, solární gerodermii, fotostárnutí kůže, výskyt novotvarů, ultrafialovou mutagenezi, bazocelulární a spinocelulární karcinom kůže. Tento seznam zahrnuje také herpes.
Akutní i opožděné poškození je někdy způsobeno nadměrným vystavováním se umělému opalování a také návštěvami těch solárií, která používají necertifikované vybavení nebo kde nejsou zkalibrované UV lampy.
Ochrana kůže
Lidské tělo si při omezeném množství jakéhokoli opalování dokáže s ultrafialovým zářením poradit samo. Faktem je, že více než 20 % takových paprsků může oddálit zdravou epidermis. K dnešnímu dni bude ochrana před ultrafialovým zářením, aby se zabránilo výskytu maligních nádorů, vyžadovat:
omezení času stráveného na slunci, což je zvláště důležité během letních poledních hodin;
Nošení lehkého, ale zároveň uzavřeného oblečení;
Výběr účinných opalovacích krémů.
Využití baktericidních vlastností ultrafialového světla
UV paprsky mohou zabíjet plísně, stejně jako další mikroby, které jsou na předmětech, površích stěn, podlah, stropů a ve vzduchu. V lékařství jsou tyto baktericidní vlastnosti ultrafialového záření široce využívány a jejich použití je vhodné. Speciální lampy produkující UV záření zajišťují sterilitu chirurgických a manipulačních místností. Ultrafialové baktericidní záření však lékaři využívají nejen k boji s různými nozokomiálními infekcemi, ale také jako jednu z metod eliminace mnoha nemocí.
Fototerapie
Využití ultrafialového záření v medicíně je jednou z metod, jak se zbavit různých nemocí. V procesu takové léčby se vytváří dávkovaný účinek UV paprsků na tělo pacienta. Současně je použití ultrafialového záření v medicíně pro tyto účely možné díky použití speciálních fototerapeutických lamp.
Podobný postup se provádí k odstranění onemocnění kůže, kloubů, dýchacích orgánů, periferního nervového systému a ženských pohlavních orgánů. Ultrafialové světlo je předepsáno k urychlení procesu hojení ran a k prevenci křivice.
Zvláště účinné je použití ultrafialového záření při léčbě lupénky, ekzému, vitiliga, některých typů dermatitid, pruriga, porfyrie, svědění. Stojí za zmínku, že tento postup nevyžaduje anestezii a nezpůsobuje pacientovi nepohodlí.
Použití lampy, která produkuje ultrafialové záření, umožňuje získat dobrý výsledek při léčbě pacientů, kteří podstoupili těžké purulentní operace. V tomto případě pacientům pomáhá i baktericidní vlastnost těchto vln.
Využití UV záření v kosmetologii
Infračervené vlny se aktivně využívají v oblasti zachování lidské krásy a zdraví. Použití ultrafialového germicidního záření je tedy nezbytné pro zajištění sterility různých místností a zařízení. Může to být například prevence infekce manikúrních nástrojů.
Využitím ultrafialového záření v kosmetologii je samozřejmě solárium. V něm se pomocí speciálních lamp mohou zákazníci opálit. Dokonale chrání pokožku před případným následným spálením. Proto kosmetologové doporučují před cestou do horkých zemí nebo k moři absolvovat několik sezení v soláriu.
Nezbytné v kosmetologii a speciální UV lampy. Díky nim dochází k rychlé polymeraci speciálního gelu používaného pro manikúru.
Stanovení elektronických struktur objektů
Ultrafialové záření nachází své uplatnění i ve fyzikálním výzkumu. S jeho pomocí se určují spektra odrazu, absorpce a emise v UV oblasti. To umožňuje zpřesnit elektronovou strukturu iontů, atomů, molekul a pevných látek.
UV spektra hvězd, Slunce a dalších planet nesou informace o fyzikálních procesech, které probíhají v horkých oblastech studovaných vesmírných objektů.
Čištění vody
Kde jinde se UV záření používá? Ultrafialové baktericidní záření nachází své uplatnění při dezinfekci pitné vody. A pokud se dříve k tomuto účelu používal chlór, dnes je jeho negativní vliv na tělo již docela dobře prozkoumán. Takže páry této látky mohou způsobit otravu. Už samotné požití chlóru vyvolává výskyt onkologických onemocnění. Proto se k dezinfekci vody v soukromých domech stále častěji používají ultrafialové lampy.
UV záření se využívá i v bazénech. Ultrafialové zářiče k likvidaci bakterií se používají v potravinářském, chemickém a farmaceutickém průmyslu. Tyto oblasti také potřebují čistou vodu.
Dezinfekce vzduchu
Kde jinde člověk používá UV záření? Používání ultrafialového záření k dezinfekci vzduchu je v posledních letech také častější. Recirkulátory a zářiče jsou instalovány na přeplněných místech, jako jsou supermarkety, letiště a vlaková nádraží. Využití UV záření, které působí na mikroorganismy, umožňuje dezinfikovat jejich stanoviště v nejvyšší míře, a to až z 99,9 %.
domácí použití
Křemenné lampy, které produkují UV záření, dezinfikují a čistí vzduch na klinikách a v nemocnicích již mnoho let. V posledních letech se však ultrafialové záření stále více používá v každodenním životě. Je vysoce účinný při odstraňování organických nečistot, jako jsou houby a plísně, viry, kvasinky a bakterie. Tyto mikroorganismy se šíří obzvláště rychle v místnostech, kde lidé z různých důvodů na dlouhou dobu pevně zavírají okna a dveře.
Použití baktericidního ozařovače v domácích podmínkách je vhodné pro malou oblast bydlení a velkou rodinu s malými dětmi a domácími mazlíčky. UV lampa umožní periodickou dezinfekci místností, čímž se minimalizuje riziko vzniku a dalšího přenosu nemocí.
Podobné přístroje využívají i pacienti s tuberkulózou. Koneckonců, ne vždy se takoví pacienti léčí v nemocnici. Když jsou doma, potřebují dezinfikovat svůj domov, včetně ultrafialového záření.
Aplikace ve forenzní technice
Vědci vyvinuli technologii, která umožňuje detekovat minimální dávky výbušnin. K tomu se používá zařízení, ve kterém vzniká ultrafialové záření. Takové zařízení je schopno detekovat přítomnost nebezpečných prvků ve vzduchu a ve vodě, na látce a také na kůži podezřelého z trestného činu.
Ultrafialové a infračervené záření nachází své uplatnění také v makrofotografii objektů s neviditelnými a těžko viditelnými stopami spáchaného přestupku. To umožňuje kriminalistům studovat dokumenty a stopy po výstřelu, texty, které prošly změnami v důsledku jejich zaplavení krví, inkoustem atd.
Další využití UV záření
Ultrafialové záření se používá:
V showbyznysu vytvářet světelné efekty a osvětlení;
V detektorech měn;
V tisku;
V chovu zvířat a zemědělství;
Pro chytání hmyzu;
V restaurování;
Pro chromatografickou analýzu.
Ultrafialové paprsky mají nejvyšší biologickou aktivitu. V přirozených podmínkách je slunce silným zdrojem ultrafialových paprsků. Na zemský povrch se však dostává pouze jeho dlouhovlnná část. Záření kratších vlnových délek je absorbováno atmosférou již ve výšce 30-50 km od zemského povrchu.
Nejvyšší intenzita toku ultrafialového záření je pozorována krátce před polednem s maximem v jarních měsících.
Jak již bylo zmíněno, ultrafialové paprsky mají významnou fotochemickou aktivitu, která se v praxi hojně využívá. Ultrafialové záření se využívá při syntéze řady látek, bělení látek, výrobě lakové usně, modrotisku kreseb, výrobě vitaminu D a dalších výrobních procesech.
Důležitou vlastností ultrafialových paprsků je jejich schopnost způsobovat luminiscenci.
V některých procesech dochází k vystavení pracovnímu ultrafialovému záření, například elektrické svařování elektrickým obloukem, řezání a svařování kyslíkem, výroba rádiových lamp a rtuťových usměrňovačů, odlévání a tavení kovů a některých minerálů, modrotisk, sterilizace vody , atd. Lékařský a technický personál obsluhující rtuťové křemenné výbojky.
Ultrafialové paprsky mají schopnost měnit chemickou strukturu tkání a buněk.
UV vlnová délka
Biologická aktivita ultrafialových paprsků různých vlnových délek není stejná. Ultrafialové paprsky o vlnové délce 400 až 315 mμ. mají relativně slabý biologický účinek. Paprsky s kratší vlnovou délkou jsou biologicky aktivnější. Ultrafialové paprsky o délce 315-280 mμ mají silný kožní a antirachitický účinek. Zvláště vysokou aktivitu má záření o vlnové délce 280-200 mμ. (baktericidní působení, schopnost aktivně ovlivňovat tkáňové proteiny a lipoidy a také způsobit hemolýzu).
Za výrobních podmínek dochází k expozici ultrafialovým paprskům s vlnovou délkou 36 až 220 mμ., tj. s významnou biologickou aktivitou.
Na rozdíl od tepelných paprsků, jejichž hlavní vlastností je rozvoj hyperémie v oblastech vystavených záření, se účinek ultrafialových paprsků na tělo zdá být mnohem složitější.
Ultrafialové paprsky pronikají kůží relativně málo a jejich biologický účinek je spojen s rozvojem mnoha neurohumorálních procesů, které určují komplexní povahu jejich působení na organismus.
Ultrafialový erytém
V závislosti na intenzitě světelného zdroje a obsahu infračervených nebo ultrafialových paprsků v jeho spektru nebudou změny na kůži stejné.
Vystavení ultrafialovým paprskům na kůži způsobuje charakteristickou reakci kožních cév - ultrafialový erytém. Ultrafialový erytém se výrazně liší od tepelného erytému způsobeného infračerveným zářením.
Obvykle při použití infračervených paprsků nejsou pozorovány výrazné změny na kůži, protože výsledný pocit pálení a bolesti brání dlouhodobému vystavení těmto paprskům. Erytém, který vzniká v důsledku působení infračervených paprsků, vzniká ihned po ozáření, je nestabilní, netrvá dlouho (30-60 minut) a je převážně vnořeného charakteru. Po delší expozici infračerveným paprskům se objevuje hnědá pigmentace skvrnitého vzhledu.
Ultrafialový erytém se objeví po ozáření po určitém latentním období. Tato doba se u různých lidí liší od 2 do 10 hodin. Délka latentní periody ultrafialového erytému je ve známé závislosti na vlnové délce: erytém z dlouhovlnných ultrafialových paprsků se objevuje později a trvá déle než z krátkovlnných.
Erytém způsobený ultrafialovými paprsky má jasně červenou barvu s ostrými okraji, přesně odpovídající místu expozice. Kůže poněkud oteče a bolí. Největší rozvoj erytému dosahuje 6-12 hodin po začátku, trvá 3-5 dní a postupně bledne, získává hnědý odstín a dochází k rovnoměrnému a intenzivnímu ztmavnutí kůže v důsledku tvorby pigmentu v ní. V některých případech je během období vymizení erytému pozorován mírný peeling.
Stupeň rozvoje erytému závisí na dávce ultrafialových paprsků a individuální citlivosti. Ceteris paribus, čím větší je dávka ultrafialových paprsků, tím intenzivnější je zánětlivá reakce kůže. Nejvýraznější erytém způsobují paprsky o vlnových délkách asi 290 mμ. Při předávkování ultrafialovým zářením získává erytém namodralý odstín, okraje erytému se rozmazávají, ozařovaná oblast je oteklá a bolestivá. Intenzivní ozařování může způsobit popáleniny s vývojem bubliny.
Citlivost různých částí kůže na ultrafialové světlo
Kůže břicha, dolní části zad, boční plochy hrudníku jsou nejcitlivější na ultrafialové paprsky. Nejméně citlivá je pokožka rukou a obličeje.
Citlivější jsou osoby s jemnou, mírně pigmentovanou kůží, děti, ale i osoby trpící Gravesovou chorobou a vegetativní dystonií. Na jaře je pozorována zvýšená citlivost kůže na ultrafialové paprsky.
Bylo zjištěno, že citlivost kůže na ultrafialové paprsky se může lišit v závislosti na fyziologickém stavu těla. Rozvoj erytémové reakce závisí především na funkčním stavu nervového systému.
V reakci na ultrafialové ozáření se v kůži vytváří a ukládá pigment, který je produktem metabolismu kožních bílkovin (organické barvivo - melanin).
Dlouhovlnné UV paprsky způsobují intenzivnější opálení než krátkovlnné UV paprsky. Při opakovaném ultrafialovém ozařování se kůže stává méně náchylnou k těmto paprskům. Pigmentace kůže se často vyvíjí bez dříve viditelného erytému. U pigmentované kůže ultrafialové paprsky nezpůsobují fotoerytém.
Pozitivní vliv ultrafialového záření
Ultrafialové paprsky snižují dráždivost smyslových nervů (analgetický účinek) a mají také antispastický a antirachitický účinek. Vlivem ultrafialových paprsků dochází k tvorbě vitaminu D, který je velmi důležitý pro metabolismus fosforu a vápníku (ergosterol se v kůži přeměňuje na vitamin D). Pod vlivem ultrafialových paprsků se v těle zvyšují oxidační procesy, zvyšuje se příjem kyslíku tkáněmi a uvolňování oxidu uhličitého, aktivují se enzymy, zlepšuje se metabolismus bílkovin a sacharidů. Zvyšuje se obsah vápníku a fosfátů v krvi. Zlepšuje se krvetvorba, regenerační procesy, prokrvení a trofismus tkání. Rozšiřují se kožní cévy, snižuje se krevní tlak a zvyšuje se celkový biotonus těla.
Příznivý účinek ultrafialových paprsků se projevuje ve změně imunobiologické reaktivity organismu. Ozáření stimuluje tvorbu protilátek, zvyšuje fagocytózu, tonizuje retikuloendoteliální systém. Tím se zvyšuje odolnost těla vůči infekcím. V tomto ohledu je důležitá dávka záření.
Řada látek živočišného a rostlinného původu (hematoporfyrin, chlorofyl aj.), některé chemikálie (chinin, streptocid, sulfidin aj.), zejména fluorescenční barvy (eosin, methylenová modř aj.), mají tu vlastnost, že zvyšují citlivost na světlo. V průmyslu mají lidé pracující s černouhelným dehtem kožní onemocnění exponovaných částí těla (svědění, pálení, zarudnutí) a tyto jevy v noci mizí. To je způsobeno fotosenzibilizačními vlastnostmi akridinu obsaženého v černouhelném dehtu. Senzibilizace se vyskytuje převážně ve vztahu k viditelným paprskům a v menší míře ve vztahu k ultrafialovým paprskům.
Velký praktický význam má schopnost ultrafialových paprsků zabíjet různé bakterie (tzv. baktericidní účinek). Toto působení je zvláště výrazné u ultrafialových paprsků s vlnovými délkami menšími než (265 - 200 mμ). Baktericidní účinek světla je spojen s účinkem na protoplazmu bakterií. Bylo prokázáno, že mitogenetické záření v buňkách a krvi se po ozáření ultrafialovým zářením zvyšuje.
Působení světla na tělo je podle moderních koncepcí založeno především na reflexním mechanismu, i když velký význam je přikládán i humorálním faktorům. To platí zejména pro působení ultrafialových paprsků. Je třeba mít na paměti i možnost působení viditelných paprsků prostřednictvím orgánů zraku na kůru a vegetativní centra.
Při vzniku erytému způsobeného světlem se významný význam přikládá vlivu paprsků na receptorový aparát kůže. Při působení ultrafialových paprsků dochází v důsledku rozkladu bílkovin v kůži k tvorbě histaminu a histaminu podobných produktů, které rozšiřují kožní cévy a zvyšují jejich propustnost, což vede k hyperémii a otoku. Produkty vznikající v kůži vlivem ultrafialových paprsků (histamin, vitamín D atd.) se dostávají do krevního oběhu a způsobují ty celkové změny v těle, ke kterým při ozařování dochází.
Procesy vyvíjející se v ozařované oblasti tedy vedou neurohumorálním způsobem k rozvoji celkové reakce těla. Tato reakce je určena především stavem vyšších regulačních oddílů centrálního nervového systému, který, jak víte, se může měnit pod vlivem různých faktorů.
O biologickém účinku ultrafialového záření nelze hovořit obecně, bez ohledu na vlnovou délku. Krátkovlnné ultrafialové záření způsobuje denaturaci bílkovinných látek, dlouhovlnné - fotolytický rozpad. Specifické působení různých částí spektra ultrafialového záření se projevuje především v počáteční fázi.
Aplikace ultrafialového záření
Široký biologický účinek ultrafialových paprsků umožňuje jejich použití v určitých dávkách pro preventivní a terapeutické účely.
Pro ultrafialové ozařování se používá sluneční světlo a také umělé zdroje ozáření: rtuťové křemenné a argon-rtuťové křemenné výbojky. Emisní spektrum rtuťových křemenných výbojek se vyznačuje přítomností kratších ultrafialových paprsků než ve slunečním spektru.
Ultrafialové záření může být celkové nebo lokální. Dávkování postupů se provádí podle principu biodóz.
V současné době je ultrafialové ozařování široce využíváno především pro prevenci různých onemocnění. K tomuto účelu se využívá ultrafialové záření ke zlepšení životního prostředí člověka a změně jeho reaktivity (především ke zvýšení jeho imunobiologických vlastností).
Pomocí speciálních baktericidních lamp lze sterilizovat vzduch ve zdravotnických zařízeních a obytných prostorách, sterilizovat mléko, vodu atd. Ultrafialové záření je široce používáno k prevenci křivice, chřipky, aby se obecně posilovalo tělo v lékařských a dětských zařízeních , školy, tělocvičny, fotaria u uhelných dolů, při tréninku sportovců, pro aklimatizaci na podmínky severu, při práci v horkých dílnách (ultrafialové záření dává větší účinek v kombinaci s infračerveným zářením).
Ultrafialové paprsky jsou zvláště široce používány pro ozařování dětí. Taková expozice se projevuje především oslabeným, často nemocným dětem žijícím v severních a středních zeměpisných šířkách. Současně se zlepšuje celkový stav dětí, zvyšuje se spánek, hmotnost, klesá nemocnost, snižuje se frekvence katarálních jevů a doba trvání onemocnění. Zlepšuje celkový fyzický vývoj, normalizuje krev, propustnost cév.
Rozšířilo se také ultrafialové ozařování horníků ve fotariích, kteří jsou ve velkém počtu organizováni v těžařských podnicích. Při systematické hromadné expozici horníků zaměstnaných při práci v podzemí dochází ke zlepšení životní pohody, zvýšení pracovní schopnosti, snížení únavy, snížení nemocnosti s dočasnou invaliditou. Po ozáření horníků se zvyšuje procento hemoglobinu, objevuje se monocytóza, snižuje se počet případů chřipky, snižuje se výskyt pohybového aparátu, periferního nervového systému, pustulózní kožní onemocnění, katary horních cest dýchacích a angíny méně časté a zlepšují se hodnoty vitální kapacity a plic.
Využití ultrafialového záření v lékařství
Využití ultrafialových paprsků pro terapeutické účely je založeno především na protizánětlivých, antineuralgických a desenzibilizačních účincích tohoto typu zářivé energie.
V kombinaci s jinými terapeutickými opatřeními se provádí ultrafialové záření:
1) při léčbě křivice;
2) po prodělaných infekčních onemocněních;
3) v případě tuberkulózních onemocnění kostí, kloubů, lymfatických uzlin;
4) s fibrózní plicní tuberkulózou bez jevů indikujících aktivaci procesu;
5) při onemocněních periferního nervového systému, svalů a kloubů;
6) s kožními chorobami;
7) s popáleninami a omrzlinami;
8) s hnisavými komplikacemi ran;
9) s resorpcí infiltrátů;
10) za účelem urychlení regeneračních procesů při poranění kostí a měkkých tkání.
Kontraindikace ozařování jsou:
1) maligní novotvary (protože záření urychluje jejich růst);
2) těžké vyčerpání;
3) zvýšená funkce štítné žlázy;
4) závažná kardiovaskulární onemocnění;
5) aktivní plicní tuberkulóza;
6) onemocnění ledvin;
7) výrazné změny v centrálním nervovém systému.
Je třeba mít na paměti, že získání pigmentace, zejména v krátkodobém horizontu, by nemělo být cílem léčby. V některých případech je pozorován dobrý terapeutický účinek se slabou pigmentací.
Negativní vliv ultrafialového záření
Dlouhodobé a intenzivní ultrafialové ozařování může mít nepříznivý vliv na organismus a způsobit patologické změny. Při významné expozici je zaznamenána únava, bolesti hlavy, ospalost, zhoršení paměti, podrážděnost, bušení srdce a ztráta chuti k jídlu. Nadměrná expozice může způsobit hyperkalcémii, hemolýzu, zpomalení růstu a sníženou odolnost vůči infekci. Při silné expozici se vyvinou popáleniny a dermatitida (pálení a svědění kůže, difúzní erytém, otoky). Současně dochází ke zvýšení tělesné teploty, bolesti hlavy, slabosti. Popáleniny a dermatitida, ke kterým dochází vlivem slunečního záření, jsou spojeny především s vlivem ultrafialových paprsků. U lidí pracujících venku pod vlivem slunečního záření se může vyvinout dlouhodobá a závažná dermatitida. Je třeba pamatovat na možnost přechodu popsané dermatitidy na rakovinu.
V závislosti na hloubce průniku paprsků různých částí slunečního spektra se mohou vyvinout změny v očích. Pod vlivem infračervených a viditelných paprsků dochází k akutní retinitidě. Známý je tzv. sklářský zákal, který vzniká v důsledku delšího pohlcování infračervených paprsků čočkou. K zakalení čočky dochází pomalu, hlavně u pracovníků v hot shopech s pracovní zkušeností 20-25 let nebo více. V současné době je profesionální katarakta v hot shopech vzácná kvůli výraznému zlepšení pracovních podmínek. Rohovka a spojivka reagují především na ultrafialové paprsky. Tyto paprsky (zejména s vlnovou délkou menší než 320 mμ.) způsobují v některých případech oční onemocnění známé jako fotoftalmie nebo elektroftalmie. Toto onemocnění je nejčastější u elektrických svářečů. V takových případech je často pozorována akutní keratokonjunktivitida, která se obvykle vyskytuje 6-8 hodin po práci, často v noci.
Při elektroftalmii, hyperémii a otoku sliznice je zaznamenán blefarospasmus, fotofobie a slzení. Často se vyskytují rohovkové léze. Doba trvání akutního období onemocnění je 1-2 dny. Fotoftalmie se někdy vyskytuje u lidí pracujících venku za jasného slunečního světla v širokých zasněžených prostorách ve formě tzv. sněžné slepoty. Léčba fotoftalmie spočívá v pobytu ve tmě, použití novokainu a studených vod.
UV ochrana
K ochraně zraku před nepříznivými vlivy ultrafialových paprsků na pracovišti používají štíty nebo přilby se speciálními tmavými brýlemi, ochranné brýle a k ochraně zbytku těla a svého okolí používají izolační zástěny, přenosné zástěny a kombinézy .
ultrafialové světlo je druh elektromagnetického záření, které způsobuje záři černých plakátů a je odpovědné za letní opalování a spálení sluncem. Přílišné vystavení UV záření však poškozuje živou tkáň.
Elektromagnetické záření pochází ze slunce a je přenášeno ve vlnách nebo částicích o různých vlnových délkách a frekvencích. Tento široký rozsah vlnových délek je známý jako elektromagnetické (EM) spektrum. Spektrum je obvykle rozděleno do sedmi oblastí v pořadí klesající vlnové délky a rostoucí energie a frekvence. Běžná označení jsou rádiové vlny, mikrovlny, infračervené (IR), viditelné, ultrafialové (UV), rentgenové záření a gama záření.
Ultrafialové (UV) světlo spadá do EM spektra mezi viditelné světlo a rentgenové záření. Má frekvence přibližně od 8 × 1014 do 3 × 1016 cyklů za sekundu nebo hertz (Hz) a vlnové délky od přibližně 380 nanometrů (1,5 × 10-5 palců) do asi 10 nm (4 × 10-7 palců). Podle "Ultraviolet Radiation" od W.S. Navy, UV se obvykle dělí do tří podrozsahů:
- UVA nebo blízké UV (315-400nm)
- UVB nebo střední UV (280-315 nm)
- UVC nebo vzdálené UV (180-280nm)
Ultrafialové světlo má dostatek energie k rozbití chemických vazeb. Vzhledem ke své vyšší energii mohou UV fotony způsobit ionizaci, proces, při kterém se oddělují od atomů. Výsledná vakance ovlivňuje chemické vlastnosti atomů a způsobuje, že vytvářejí nebo přerušují chemické vazby, které by jinak neměly. To může být užitečné pro chemické zpracování nebo může poškodit materiály a živé tkáně. Toto poškození může být prospěšné např. na dezinfekci povrchů, ale může být i škodlivé, zejména pro kůži a oči, na které ultrafialové záření působí nejhůře.
Velká část přirozeného světla s ultrafialovými paprsky pochází ze slunce. Avšak jen asi 10 procent slunečního záření tvoří ultrafialové záření a jen asi třetina z toho se dostane do atmosféry, když dopadne na zem. 95 % slunečního světla dosáhne rovníku a 5 % je ultrafialové. Na zemský povrch nedopadá žádné měřitelné UVC ze slunečního záření, protože ozón, molekulární kyslík a vodní pára v horních vrstvách atmosféry zcela pohlcují nejkratší UV vlnové délky. Podle 13. zprávy NTP o karcinogenech je však „širokospektrální ultrafialové záření nejsilnější a nejškodlivější pro živé organismy“.
Úpal je reakce na vystavení škodlivým paprskům. Opalování je v podstatě způsobeno přirozeným obranným mechanismem těla, který se skládá z pigmentu zvaného melanin, který je produkován buňkami v kůži nazývanými melanocyty. Melanin absorbuje ultrafialové světlo a rozptyluje ho jako teplo. Když tělo cítí poškození sluncem, pošle melanin do okolních buněk a snaží se je chránit před dalším poškozením. Pigment způsobuje ztmavnutí kůže.
"Melanin je přírodní opalovací krém," řekl odborný asistent dermatologie na lékařské fakultě Tufts University v rozhovoru v roce 2013. Neustálé vystavení ultrafialovému světlu však může přemoci obranyschopnost organismu. Když k tomu dojde, dojde k toxické reakci vedoucí ke spálení sluncem. UV světlo může poškodit DNA v tělesných buňkách. Tělo cítí toto zničení a zaplaví oblast krví, aby napomohlo procesu hojení. Objevuje se i bolestivý zánět. Obvykle během odpoledne, v důsledku nadměrného vyčerpání na slunci, začíná být známý a pociťovaný charakteristický červený humr spáleniny od slunce.
Někdy se buňky s DNA zmutovanou slunečním zářením promění v problémové buňky, které neumírají, ale dále se šíří jako rakovina. "UV světlo způsobuje náhodné poškození během procesu opravy DNA, takže buňky získají schopnost vyhnout se smrti," řekl Zhuang.
Výsledkem je rakovina kůže, nejčastější forma rakoviny. Lidé, kteří se spálí, jsou vystaveni výrazně vyššímu riziku. Podle Skin Cancer Foundation se riziko smrtelné formy rakoviny kůže zvané melanom zdvojnásobuje u těch, kteří měli pět nebo více spálenin od slunce.
Pro produkci ultrafialového světla byla vyvinuta řada umělých zdrojů. Podle Společnosti pro zdravou fyziku „zdroje vyrobené člověkem zahrnují opalovací kabiny, černá světla, vulkanizační lampy, germicidní lampy, rtuťové lampy, halogenové lampy, vysoce intenzivní výbojky, zářivky a žárovky a některé typy laserů“.
Jedním z nejběžnějších způsobů výroby ultrafialového světla je průchod elektrického proudu odpařenou rtutí nebo nějakým jiným plynem. Tento typ lampy se běžně používá v opalovacích kabinách a pro povrchovou dezinfekci. Lampy se také používají v černých lampách, které způsobují fluorescenční barviva a barviva. Světlo emitující diody (LED), lasery a obloukové lampy jsou také dostupné jako ultrafialové zdroje v různých vlnových délkách pro průmyslové, lékařské a výzkumné aplikace.
Mnoho látek, včetně minerálů, rostlin, hub a mikrobů, stejně jako organické a anorganické chemikálie, může absorbovat ultrafialové světlo. Absorpce způsobí, že elektrony v materiálu přeskakují na vyšší energetickou hladinu. Tyto elektrony se pak mohou vrátit na nižší energetickou hladinu v sérii menších kroků, přičemž část své absorbované energie uvolní jako viditelné světlo – fluorescenci. Materiály používané jako pigmenty v barvách nebo barvivech, které vykazují takovou fluorescenci, se pod slunečním světlem stávají jasnějšími, protože absorbují neviditelné ultrafialové světlo a znovu ho vyzařují na viditelných vlnových délkách. Z tohoto důvodu se běžně používají pro značky, záchranné vesty a další aplikace, kde je důležitá vysoká viditelnost.
Fluorescence může být také použita k detekci a identifikaci určitých minerálů a organických materiálů. Fluorescenční sondy umožňují výzkumníkům detekovat specifické složky komplexních biomolekulárních struktur, jako jsou živé buňky, s vynikající citlivostí a selektivitou.
V zářivkách používaných pro osvětlení vzniká ultrafialové světlo o vlnové délce 254 nm spolu s modrým světlem, které je vyzařováno při průchodu elektrického proudu rtuťovými parami. Toto ultrafialové záření je neviditelné, ale obsahuje více energie než vyzařované viditelné světlo. Energie ultrafialového světla je absorbována fluorescenčním povlakem uvnitř zářivky a vyzařována jako viditelné světlo. Podobné trubice bez stejného fluorescenčního povlaku vyzařují ultrafialové světlo, které lze použít k dezinfekci povrchů, protože ionizační účinek UV záření může zabít většinu bakterií.
Kromě slunce existují četné nebeské zdroje ultrafialového světla. Podle NASA svítí ve vesmíru velmi velké mladé hvězdy většinu svého světla na ultrafialových vlnových délkách. Vzhledem k tomu, že zemská atmosféra blokuje většinu ultrafialového světla, zejména na kratších vlnových délkách, jsou pozorování prováděna pomocí vysokohorských balónů a orbitálních dalekohledů vybavených specializovanými obrazovými senzory a filtry pro pozorování v UV oblasti EM spektra.
Podle Roberta Pattersona, profesora astronomie na University of Missouri, se většina pozorování provádí pomocí zařízení s nábojovou vazbou (CCD), detektorů navržených tak, aby byly citlivé na fotony s krátkou vlnovou délkou. Tato pozorování mohou určit povrchové teploty nejžhavějších hvězd a odhalit přítomnost přechodných oblaků plynu mezi Zemí a kvasary.
Léčba rakoviny ultrafialovým světlem
Zatímco vystavení ultrafialovému světlu může vést k rakovině kůže, některé kožní stavy lze léčit ultrafialovým světlem. Při proceduře nazývané ultrafialová léčba psoralinem (PUVA) pacienti užívají léky nebo aplikují pleťové mléko, aby byla jejich pokožka citlivá na světlo. Poté na kůži svítí ultrafialové světlo. PUVA se používá k léčbě lymfomu, ekzému, psoriázy a vitiliga.
Může se zdát neintuitivní léčit rakovinu kůže stejnou příčinou, která ji způsobila, ale PUVA může být prospěšná díky účinku UV světla na produkci kožních buněk. Tím se zpomaluje růst, který hraje důležitou roli v rozvoji onemocnění.
Klíč ke vzniku života?
Nedávné výzkumy naznačují, že ultrafialové světlo mohlo hrát klíčovou roli ve vzniku života na Zemi, zejména ve vzniku RNA. V článku z roku 2017 v časopise Astrophysics Journal autoři studie poznamenávají, že červení trpaslíci nemohou emitovat dostatek ultrafialového světla k zahájení biologických procesů nezbytných k vytvoření ribonukleové kyseliny nezbytné pro všechny formy života na Zemi. Studie také naznačuje, že toto zjištění by mohlo pomoci při hledání života jinde ve vesmíru.
S pojmem ultrafialové paprsky se poprvé setkal ve svém díle indický filozof ze 13. století. Atmosféru oblasti, kterou popsal Bhootakasha obsahoval fialové paprsky, které nelze vidět pouhým okem.
Krátce po objevení infračerveného záření začal německý fyzik Johann Wilhelm Ritter hledat záření na opačném konci spektra, s vlnovou délkou kratší než má fialová. V roce 1801 objevil, že chlorid stříbrný, který se vlivem světla rozkládá , se rychleji rozkládá působením neviditelného záření mimo fialovou oblast spektra. Bílý chlorid stříbrný na světle na několik minut ztmavne. Různé části spektra mají různý vliv na rychlost ztmavení. To se děje nejrychleji před fialovou oblastí spektra. Mnoho vědců, včetně Rittera, se pak shodlo, že světlo se skládá ze tří samostatných složek: oxidační nebo tepelné (infračervené) složky, osvětlovací složky (viditelné světlo) a redukční (ultrafialové) složky. Ultrafialovému záření se tehdy říkalo také aktinické záření. Myšlenky o jednotě tří různých částí spektra poprvé zazněly až v roce 1842 v dílech Alexandra Becquerela, Macedonia Melloniho a dalších.
Podtypy
Degradace polymerů a barviv
Rozsah použití
Černé světlo
Chemický rozbor
UV spektrometrie
UV spektrofotometrie je založena na ozařování látky monochromatickým UV zářením, jehož vlnová délka se mění s časem. Látka v různé míře absorbuje UV záření o různých vlnových délkách. Graf, na jehož ose y je vyneseno množství prošlého nebo odraženého záření a na úsečce - vlnová délka, tvoří spektrum. Spektra jsou pro každou látku jedinečná, jsou základem pro identifikaci jednotlivých látek ve směsi i pro jejich kvantitativní měření.
Analýza minerálů
Mnoho minerálů obsahuje látky, které po osvícení ultrafialovým zářením začnou vydávat viditelné světlo. Každá nečistota svítí svým vlastním způsobem, což umožňuje určit složení daného minerálu podle povahy záře. A. A. Malakhov ve své knize „Interesting about Geology“ (M., „Molodaya Gvardiya“, 1969. 240 s) o tom hovoří následovně: „Neobvyklá záře minerálů je způsobena katodou, ultrafialovým a rentgenovým zářením. Ve světě mrtvého kamene se nejjasněji rozzáří a září ty minerály, které po pádu do zóny ultrafialového světla vypovídají o nejmenších nečistotách uranu nebo manganu obsažených ve složení horniny. Zvláštní „nadpozemskou“ barvou se blýská i mnoho dalších minerálů, které neobsahují žádné nečistoty. Celý den jsem strávil v laboratoři, kde jsem pozoroval luminiscenční záři minerálů. Obyčejný bezbarvý kalcit se zázračně zbarvil pod vlivem různých světelných zdrojů. Katodové paprsky udělaly krystal rubínově červený, v ultrafialovém světle rozsvítil karmínově červené tóny. Dva minerály - fluorit a zirkon - se v rentgenovém záření nelišily. Obě byly zelené. Ale jakmile se rozsvítilo katodové světlo, fluorit zfialověl a zirkon citronově žlutý." (str. 11).
Kvalitativní chromatografická analýza
Chromatogramy získané pomocí TLC jsou často prohlíženy v ultrafialovém světle, což umožňuje identifikovat řadu organických látek podle barvy luminiscence a retenčního indexu.
Chytání hmyzu
Ultrafialové záření se často využívá při chytání hmyzu na světle (často v kombinaci s lampami vyzařujícími ve viditelné části spektra). Je to dáno tím, že u většiny hmyzu je viditelný rozsah posunut oproti lidskému vidění do krátkovlnné části spektra: hmyz nevidí to, co člověk vnímá jako červené, ale vidí měkké ultrafialové světlo.
Umělé opálení a "horské slunce"
Umělé opalování v určitých dávkách zlepšuje stav a vzhled lidské pokožky, podporuje tvorbu vitaminu D. V současné době jsou populární fotária, která se v běžném životě často nazývají solária.
Ultrafialové v restaurování
Jedním z hlavních nástrojů odborníků je ultrafialové, rentgenové a infračervené záření. Ultrafialové paprsky umožňují určit stárnutí lakového filmu - čerstvější lak v ultrafialovém světle vypadá tmavší. Ve světle velké laboratorní ultrafialové lampy se obnovené plochy a rukopisy ručních prací jeví jako tmavší skvrny. Rentgenové záření je zpožděno nejtěžšími prvky. V lidském těle je to kostní tkáň a na obrázku je bílá. Základem bělení je ve většině případů olovo, v 19. století se začal používat zinek a ve 20. století titan. To všechno jsou těžké kovy. Nakonec na filmu získáme obraz bělící podmalby. Podmalba je individuální "rukopis" umělce, prvek jeho vlastní jedinečné techniky. Pro analýzu podmalby se používají podklady rentgenových snímků obrazů velkých mistrů. Tyto obrázky se také používají k rozpoznání pravosti obrázku.
Poznámky
- ISO 21348 Proces určování slunečního záření. Archivováno z originálu 23. června 2012.
- Bobukh, Jevgenij Na vidění zvířat. Archivováno z originálu 7. listopadu 2012. Získáno 6. listopadu 2012.
- Sovětská encyklopedie
- V. K. Popov // UFN. - 1985. - T. 147. - S. 587-604.
- A. K. Shuaibov, V. S. Shevera Ultrafialový dusíkový laser při 337,1 nm v režimu častých opakování // Ukrajinský fyzikální časopis. - 1977. - T. 22. - č. 1. - S. 157-158.
- A. G. Molchanov Lasery ve vakuové ultrafialové a rentgenové oblasti spektra // UFN. - 1972. - T. 106. - S. 165-173.
- V. V. Fadějev Ultrafialové lasery na bázi organických scintilátorů // UFN. - 1970. - T. 101. - S. 79-80.
- Ultrafialový laser // Vědecká síť nature.web.ru
- Laserové třpytky ve vzácných barvách (ruština), Science Daily(21. prosince 2010). Staženo 22. prosince 2010.
- R. V. Lapshin, A. P. Alekhin, A. G. Kirilenko, S. L. Odintsov, V. A. Krotkov (2010). „Vyhlazení nanodrsností povrchu polymethylmethakrylátu vakuovým ultrafialovým zářením“ (PDF). Povrch. Rentgenové, synchrotronové a neutronové studie(MAIK)(1): 5-16.
Energie Slunce jsou elektromagnetické vlny, které jsou rozděleny do několika částí spektra:
- rentgenové záření - s nejkratší vlnovou délkou (pod 2 nm);
- vlnová délka ultrafialového záření je od 2 do 400 nm;
- viditelná část světla, která je zachycena okem lidí a zvířat (400-750 nm);
- oxidace za tepla (nad 750 nm).
Každá část najde své uplatnění a má velký význam v životě planety a veškeré její biomasy. Budeme zvažovat, jaké paprsky jsou v rozsahu od 2 do 400 nm, kde se používají a jakou roli hrají v životě lidí.
Historie objevu UV záření
První zmínky pocházejí ze 13. století v popisech jednoho filozofa z Indie. Psal o neviditelném fialovém světle, které objevil. Tehdejší technické možnosti však zjevně nestačily na to, aby to experimentálně potvrdily a podrobně prostudovaly.
Bylo to možné o pět století později, fyzik z Německa, Ritter. Byl to on, kdo provedl pokusy s chloridem stříbrným na jeho rozpadu pod vlivem elektromagnetického záření. Vědec viděl, že tento proces byl rychlejší ne v té oblasti světa, která už byla v té době objevena a nazývala se infračervená, ale v opačném. Ukázalo se, že jde o novou oblast, stále neprozkoumanou.
Tak bylo v roce 1842 objeveno ultrafialové záření, jehož vlastnosti a aplikace následně prošly důkladným rozborem a studiem různých vědců. Velkou měrou k tomu přispěli takoví lidé jako: Alexander Becquerel, Warsawer, Danzig, Macedonio Melloni, Frank, Parfenov, Galanin a další.
obecné charakteristiky
Jaká je dnes tak rozšířená aplikace v různých odvětvích lidské činnosti? Za prvé je třeba poznamenat, že toto světlo se objevuje pouze při velmi vysokých teplotách od 1500 do 2000 °C. Právě v tomto rozmezí dosahuje UV záření své maximální aktivity z hlediska expozice.
Fyzikálně se jedná o elektromagnetickou vlnu, jejíž délka se pohybuje v poměrně širokém rozmezí - od 10 (někdy od 2) do 400 nm. Celý rozsah tohoto záření je podmíněně rozdělen do dvou oblastí:
- blízké spektrum. Na Zemi se dostává přes atmosféru a ozónovou vrstvu ze Slunce. Vlnová délka - 380-200 nm.
- Daleko (vakuum). Je aktivně absorbován ozonem, vzdušným kyslíkem, složkami atmosféry. Prozkoumávat je možné pouze pomocí speciálních vakuových přístrojů, pro které dostal své jméno. Vlnová délka - 200-2 nm.
Existuje klasifikace druhů, které mají ultrafialové záření. Vlastnosti a aplikace najde každý z nich.
- U.
- Dále.
- Extrémní.
- Průměrný.
- Vakuum.
- Černé světlo s dlouhou vlnovou délkou (UV-A).
- Krátkovlnný germicidní (UV-C).
- Středně vlnové UV-B.
Každý druh má svou vlastní vlnovou délku ultrafialového záření, ale všechny jsou v obecných mezích již naznačených dříve.
Zajímavé je UV-A, neboli tzv. černé světlo. Faktem je, že toto spektrum má vlnovou délku 400-315 nm. To je na hranici s viditelným světlem, které je lidské oko schopno zachytit. Proto se takové záření, procházející určitými předměty nebo tkáněmi, může přesunout do oblasti viditelného fialového světla a lidé jej rozlišují jako černé, tmavě modré nebo tmavě fialové.
Spektra produkovaná zdroji ultrafialového záření mohou být tří typů:
- vládl;
- spojitý;
- molekulární (pás).
První jsou charakteristické pro atomy, ionty, plyny. Druhá skupina je pro rekombinaci, brzdné záření. Se zdroji třetího typu se nejčastěji setkáváme při studiu zředěných molekulárních plynů.
Zdroje ultrafialového záření
Hlavní zdroje UV záření spadají do tří širokých kategorií:
- přírodní nebo přírodní;
- umělý, umělý;
- laser.
Do první skupiny patří jediný typ koncentrátoru a zářiče – Slunce. Je to nebeské těleso, které dává nejsilnější náboj tomuto typu vln, které jsou schopny projít a dosáhnout povrchu Země. Ne však v celém rozsahu. Vědci předložili teorii, že život na Zemi vznikl teprve tehdy, když ho ozónová clona začala chránit před nadměrným pronikáním škodlivého UV záření ve vysokých koncentracích.
Během tohoto období mohly existovat molekuly proteinů, nukleové kyseliny a ATP. Až do dnešního dne vstupuje ozonová vrstva do těsné interakce s velkým množstvím UV-A, UV-B a UV-C, neutralizuje je a brání jim v průchodu. Ochrana před ultrafialovým zářením celé planety je proto výhradně jeho zásluhou.
Co určuje koncentraci ultrafialového záření, které dopadá na Zemi? Existuje několik hlavních faktorů:
- ozónové díry;
- výška nad hladinou moře;
- výška slunovratu;
- atmosférická disperze;
- míra odrazu paprsků od přírodních povrchů Země;
- stav oblakové páry.
Dosah ultrafialového záření pronikajícího na Zemi ze Slunce se pohybuje od 200 do 400 nm.
Následující zdroje jsou umělé. Patří sem všechna ta zařízení, zařízení, technické prostředky, které byly navrženy člověkem k získání požadovaného spektra světla s danými parametry vlnové délky. To bylo provedeno za účelem získání ultrafialového záření, jehož použití může být mimořádně užitečné v různých oblastech činnosti. Mezi umělé zdroje patří:
- Erytémové lampy, které mají schopnost aktivovat syntézu vitaminu D v kůži. To zabraňuje a léčí křivici.
- Přístroje do solárií, ve kterých se lidé nejen krásně přirozeně opálí, ale léčí se i s nemocemi, které vznikají při nedostatku otevřeného slunečního záření (tzv. zimní deprese).
- Atraktivní lampy, které vám umožní bojovat s hmyzem v interiéru bezpečně pro lidi.
- Merkur-křemenná zařízení.
- Excilamp.
- Světelné přístroje.
- Xenonové výbojky.
- zařízení na vypouštění plynu.
- Vysokoteplotní plazma.
- Synchrotronové záření v urychlovačích.
Dalším typem zdroje jsou lasery. Jejich práce je založena na vytváření různých plynů - inertních i nehybných. Zdroje mohou být:
- dusík;
- argon;
- neon;
- xenon;
- organické scintilátory;
- krystaly.
Nedávno, asi před 4 lety, byl vynalezen laser s volnými elektrony. Délka ultrafialového záření v něm je rovna délce pozorované ve vakuu. Dodavatelé UV laserů se používají v biotechnologiích, mikrobiologickém výzkumu, hmotnostní spektrometrii a tak dále.
Biologické účinky na organismy
Účinek ultrafialového záření na živé bytosti je dvojí. Na jedné straně při jeho nedostatku může docházet k onemocněním. To se ukázalo až na začátku minulého století. Umělé ozáření speciálním UV-A v požadovaných normách je schopné:
- aktivovat imunitní systém;
- způsobit tvorbu důležitých vazodilatačních sloučenin (například histamin);
- posílit muskuloskeletální systém;
- zlepšit funkci plic, zvýšit intenzitu výměny plynů;
- ovlivnit rychlost a kvalitu metabolismu;
- zvýšit tonus těla aktivací produkce hormonů;
- zvýšit propustnost stěn krevních cév na kůži.
Pokud se UV-A dostane do lidského těla v dostatečném množství, pak se u něj nerozvinou nemoci jako zimní deprese nebo lehké hladovění a výrazně se snižuje i riziko rozvoje křivice.
Účinek ultrafialového záření na tělo je následujících typů:
- baktericidní;
- protizánětlivé;
- regenerační;
- lék proti bolesti.
Tyto vlastnosti do značné míry vysvětlují široké použití UV v lékařských zařízeních jakéhokoli typu.
Kromě výše uvedených výhod však existují i negativní aspekty. Existuje celá řada nemocí a neduhů, které se dají získat, pokud nemáte dostatek, nebo naopak berete uvažované vlny nadmíru.
- Rakovina kůže. Jedná se o nejnebezpečnější expozici ultrafialovému záření. Melanom se může tvořit s nadměrným vlivem vln z jakéhokoli zdroje – přírodního i umělého. To platí zejména pro milovníky opalování v soláriu. Ve všem je nutná míra a opatrnost.
- Destruktivní účinek na sítnici očních bulvů. Jinými slovy, může se vyvinout šedý zákal, pterygium nebo popálenina pochvy. Škodlivé nadměrné účinky UV záření na oči jsou vědci dlouhodobě prokázány a potvrzeny experimentálními údaji. Proto byste při práci s takovými zdroji měli pozorovat.Na ulici se můžete chránit pomocí tmavých brýlí. V tomto případě byste se však měli mít na pozoru před padělky, protože pokud brýle nejsou vybaveny filtry odpuzujícími UV záření, pak bude destruktivní účinek ještě silnější.
- Popáleniny na kůži. V létě se dají vydělat, pokud se dlouhodobě nekontrolovaně vystavujete UV záření. V zimě je můžete získat kvůli zvláštnosti sněhu, aby tyto vlny téměř úplně odrážely. Proto k ozáření dochází jak ze strany Slunce, tak ze strany sněhu.
- Stárnutí. Pokud jsou lidé vystaveni UV záření po dlouhou dobu, začnou velmi brzy vykazovat známky stárnutí kůže: letargie, vrásky, ochablost. To je způsobeno skutečností, že funkce ochranné bariéry kůže jsou oslabeny a narušeny.
- Dopad s důsledky v průběhu času. Spočívají v projevech negativních vlivů nikoli v mladém věku, ale blíže ke stáří.
Všechny tyto výsledky jsou důsledky nesprávného dávkování UV, tzn. k nim dochází, když je použití ultrafialového záření prováděno iracionálně, nesprávně a bez dodržování bezpečnostních opatření.
Ultrafialové záření: aplikace
Hlavní oblasti použití jsou založeny na vlastnostech látky. To platí i pro spektrální vlnové záření. Takže hlavní charakteristiky UV, na kterých je založena jeho aplikace, jsou:
- vysoká chemická aktivita;
- baktericidní účinek na organismy;
- schopnost způsobit záři různých látek v různých odstínech viditelných lidským okem (luminiscence).
To umožňuje široké využití ultrafialového záření. Aplikace je možná v:
- spektrometrické analýzy;
- astronomický výzkum;
- lék;
- sterilizace;
- dezinfekce pitné vody;
- fotolitografie;
- analytické studium minerálů;
- UV filtry;
- pro chytání hmyzu;
- aby se zbavili bakterií a virů.
Každá z těchto oblastí využívá specifický typ UV záření s vlastním spektrem a vlnovou délkou. V poslední době se tento typ záření aktivně využívá ve fyzikálním a chemickém výzkumu (určování elektronové konfigurace atomů, krystalové struktury molekul a různých sloučenin, práce s ionty, analýza fyzikálních přeměn na různých vesmírných objektech).
Existuje další rys vlivu UV na látky. Některé polymerní materiály jsou schopné rozkladu pod vlivem intenzivního konstantního zdroje těchto vln. Například:
- polyethylen jakéhokoli tlaku;
- polypropylen;
- polymethylmethakrylát nebo organické sklo.
jaký to má dopad? Výrobky vyrobené z těchto materiálů ztrácejí barvu, praskají, blednou a nakonec se zhroutí. Proto se jim říká citlivé polymery. Tato vlastnost degradace uhlíkového řetězce za podmínek slunečního osvětlení se aktivně využívá v nanotechnologiích, rentgenové litografii, transplantologii a dalších oborech. To se provádí hlavně za účelem vyhlazení drsnosti povrchu výrobků.
Spektrometrie je hlavní obor analytické chemie, který se specializuje na identifikaci sloučenin a jejich složení na základě jejich schopnosti absorbovat UV světlo specifické vlnové délky. Ukazuje se, že spektra jsou pro každou látku jedinečná, takže je lze klasifikovat podle výsledků spektrometrie.
K přilákání a zničení hmyzu se také používá ultrafialové germicidní záření. Akce je založena na schopnosti oka hmyzu zachytit krátkovlnná pro člověka neviditelná spektra. Zvířata proto létají ke zdroji, kde jsou zničena.
Použití v soláriích - speciální instalace vertikálního a horizontálního typu, ve kterých je lidské tělo vystaveno UV-A. To se provádí za účelem aktivace produkce melaninu v kůži, což jí dodává tmavší barvu, hladkost. Kromě toho je zánět vysušen a škodlivé bakterie na povrchu kůže jsou zničeny. Zvláštní pozornost je třeba věnovat ochraně očí a citlivých partií.
lékařský obor
Využití ultrafialového záření v medicíně je také založeno na jeho schopnosti ničit okem neviditelné živé organismy - bakterie a viry a na vlastnostech, které se vyskytují v těle při kompetentním osvětlení umělým nebo přirozeným zářením.
Hlavní indikace pro UV ošetření lze shrnout do několika bodů:
- Všechny typy zánětlivých procesů, otevřené rány, hnisání a otevřené švy.
- S poraněním tkání, kostí.
- Na popáleniny, omrzliny a kožní onemocnění.
- S dýchacími potížemi, tuberkulózou, bronchiálním astmatem.
- Se vznikem a rozvojem různých typů infekčních onemocnění.
- S onemocněními doprovázenými silnou bolestí, neuralgií.
- Nemoci hrdla a nosní dutiny.
- Křivice a trofické
- Zubní onemocnění.
- Regulace krevního tlaku, normalizace srdce.
- Vývoj rakovinných nádorů.
- Ateroskleróza, selhání ledvin a některé další stavy.
Všechny tyto nemoci mohou mít pro tělo velmi vážné následky. Léčba a prevence pomocí UV je proto skutečným lékařským objevem, který zachraňuje tisíce a miliony lidských životů, zachovává a obnovuje jejich zdraví.
Další možností využití UV z lékařského a biologického hlediska je dezinfekce prostor, sterilizace pracovních ploch a nástrojů. Působení je založeno na schopnosti UV inhibovat vývoj a replikaci molekul DNA, což vede k jejich zániku. Bakterie, houby, prvoci a viry jsou zabity.
Hlavním problémem při použití takového záření pro sterilizaci a dezinfekci místnosti je oblast osvětlení. Organismy jsou totiž zničeny pouze přímým dopadem přímých vln. Vše, co zůstane venku, nadále existuje.
Analytická práce s minerály
Schopnost indukovat luminiscenci v látkách umožňuje využít UV k analýze kvalitativního složení minerálů a cenných hornin. V tomto ohledu jsou velmi zajímavé drahokamy, polodrahokamy a okrasné kameny. Jaké odstíny nedávají při ozařování katodovými vlnami! Malakhov, slavný geolog, o tom psal velmi zajímavě. Jeho práce vypráví o pozorování záře barevné palety, kterou mohou minerály poskytovat v různých zdrojích záření.
Takže například topaz, který má ve viditelném spektru krásnou sytou modrou barvu, při ozáření svítí jasně zeleně a smaragdově - červeně. Perly nemohou dát žádnou konkrétní barvu a třpytí se mnoha barvami. Výsledná podívaná je prostě fantastická.
Pokud složení studované horniny obsahuje uranové nečistoty, zvýraznění bude mít zelenou barvu. Melitové nečistoty dávají modrý a morganit - lila nebo světle fialový odstín.
Použití ve filtrech
Pro použití ve filtrech se používá také ultrafialové germicidní záření. Typy takových struktur mohou být různé:
- tvrdý;
- plynný;
- kapalina.
Taková zařízení se používají hlavně v chemickém průmyslu, zejména v chromatografii. S jejich pomocí je možné provést kvalitativní analýzu složení látky a identifikovat ji podle příslušnosti k určité třídě organických sloučenin.
Úprava pitné vody
Dezinfekce pitné vody ultrafialovým zářením je jednou z nejmodernějších a nejkvalitnějších metod jejího čištění od biologických nečistot. Výhody této metody jsou:
- spolehlivost;
- účinnost;
- nepřítomnost cizích produktů ve vodě;
- bezpečnost;
- ziskovost;
- zachování organoleptických vlastností vody.
Proto dnes tento způsob dezinfekce drží krok s tradiční chlorací. Akce je založena na stejných rysech - zničení DNA škodlivých živých organismů ve složení vody. Použijte UV s vlnovou délkou asi 260 nm.
Kromě přímého dopadu na škůdce se ultrafialové světlo používá také k ničení zbytků chemických sloučenin, které se používají ke změkčování a čištění vody: jako je například chlór nebo chloramin.
lampa s černým světlem
Taková zařízení jsou vybavena speciálními zářiči schopnými produkovat vlny velké délky, téměř viditelné. Pro lidské oko však stále zůstávají nerozeznatelné. Takové lampy se používají jako zařízení, která čtou tajné znaky z UV: například v pasech, dokumentech, bankovkách a tak dále. To znamená, že takové značky lze rozlišit pouze působením určitého spektra. Tím je postaven princip fungování detektorů měn, zařízení pro kontrolu přirozenosti bankovek.
Restaurování a určení pravosti malby
A v této oblasti najde uplatnění UV. Každý umělec používal bílou, obsahující různé těžké kovy v každém epochálním období. Díky ozařování je možné získat tzv. podmalby, které poskytují informace o pravosti malby, ale i o specifické technice, způsobu malby každého umělce.
Navíc lakový film na povrchu výrobků patří k citlivým polymerům. Proto je schopen stárnutí vlivem světla. To vám umožní určit stáří skladeb a mistrovských děl uměleckého světa.
