Кисень, сонячні промені і вода, що містяться в атмосфері Землі, є основними умовами, що сприяють продовженню життя на планеті. Дослідниками давно доведено, що інтенсивність та спектр сонячної радіації у вакуумі, що існує в космосі, залишається незмінним.
На Землі інтенсивність її впливу, яку ми називаємо ультрафіолетовим випромінюванням, залежить від безлічі факторів. Серед них: пора року, географічне розташування місцевості над рівнем моря, товщина озонового шару, хмарність, а також рівень концентрації промислових та природних домішок у повітряних масах.
Ультрафіолетові промені
Сонячне світло доходить до нас у двох діапазонах. Людське око здатне розрізнити лише одне із них. У невидимому для людей спектрі знаходяться ультрафіолетові промені. Що вони є? Це не що інше, як електромагнітні хвилі. Довжина ультрафіолетового випромінювання знаходиться в діапазоні від 7 до 14 нм. Такі хвилі несуть на нашу планету величезні потоки теплової енергії, через що їх часто називають тепловими.
Під ультрафіолетовим випромінюванням прийнято розуміти широкий спектр, що складається з електромагнітних хвиль з діапазоном, умовно розділеним на далекі та ближні промені. Перші з них вважаються вакуумними. Їх повністю поглинають верхні шари атмосфери. У разі Землі їх генерування можливе лише за умов вакуумних камер.
Що стосується ближніх ультрафіолетових променів, їх ділять на три підгрупи, класифікуючи за діапазонами:
Довгі, що знаходяться в межах від 400 до 315 нанометрів;
Середні – від 315 до 280 нанометрів;
Короткі – від 280 до 100 нанометрів.
Вимірювальні прилади
Як людина визначає ультрафіолетове випромінювання? На сьогоднішній день існує безліч спеціальних пристроїв, розроблених не тільки для професійного, але й для побутового застосування. З їх допомогою вимірюється інтенсивність та частота, а також величина отриманої дози УФ-променів. Результати дозволяють оцінити їхню можливу шкоду для організму.
Джерела ультрафіолету
Основним «постачальником» УФ-променів на планеті є, зрозуміло, Сонце. Однак на сьогоднішній день людиною винайдено і штучні джерела ультрафіолету, якими є спеціальні лампові прилади. Серед них:
Ртутно-кварцова лампа високого тиску здатна працювати в загальному діапазоні від 100 до 400 нм;
Люмінісцентна вітальна лампа, що генерує хвилі довжиною від 280 до 380 нм, максимальний пік її випромінювання знаходиться між значеннями 310 і 320 нм;
Безозонні та озонні бактерицидні лампи, що виробляють ультрафіолетові промені, 80% яких становить довжину 185 нм.
Користь УФ-променів
Аналогічно природному ультрафіолетовому випромінюванню, що йде від Сонця, світло, що виробляється спеціальними приладами, впливає на клітини рослин та живих організмів, змінюючи їхню хімічну структуру. Сьогодні дослідникам відомі лише деякі різновиди бактерій, здатні існувати без цих променів. Інші організми, потрапивши в умови, де відсутня ультрафіолетове випромінювання, неодмінно загинуть.
УФ-промені здатні вплинути на метаболічні процеси. Вони підвищують синтез серотоніну і мелатоніну, що позитивно впливає на роботу центральної нервової, а також ендокринної системи. Під дією ультрафіолетового світла активізується вироблення вітаміну D. А це головний компонент, що сприяє засвоєнню кальцію та перешкоджає розвитку остеопорозу та рахіту.
Шкода УФ-променів
Згубне для живих організмів жорстке ультрафіолетове випромінювання не пропускають Землю озонові шари, що у стратосфері. Однак промені, що знаходяться в середньому діапазоні, що сягають поверхні нашої планети, здатні викликати:
Ультрафіолетову еритему – сильний опік шкіри;
Катаракту - помутніння кришталика ока, що призводить до сліпоти;
Меланому – рак шкіри.
Крім цього, ультрафіолетові промені здатні надати мутагенну дію, спричинити збої в роботі імунних сил, що стає причиною виникнення онкологічних патологій.
Ураження шкіри
Ультрафіолетові промені іноді викликають:
- Гострі ушкодження шкіри. Їх виникненню сприяють високі дози сонячної радіації, що містять промені середнього діапазону. Вони впливають на шкіру протягом короткого часу, викликаючи при цьому еритему та гострий фотодерматоз.
- Відстрочене ушкодження шкіри. Воно виникає після тривалого опромінення довгохвильовими УФ-променями. Це хронічні фотодерматити, сонячна геродермія, фотостаріння шкіри, виникнення новоутворень, ультрафіолетовий мутагенез, базальноклітинний та плоскоклітинний рак шкіри. У цьому списку є герпес.
Як гострі, так і відстрочені пошкодження часом отримують при надмірних захопленнях штучними сонячними ваннами, а також при відвідуваннях тих соляріїв, які використовують несертифіковане обладнання або де не проводяться заходи з калібрування УФ-ламп.
Захист шкіри
Людське тіло при обмеженій кількості будь-яких сонячних ванн здатне впоратися з ультрафіолетовим випромінюванням самостійно. Справа в тому, що понад 20% таких променів може затримати здоровий епідерміс. На сьогоднішній день захист від ультрафіолету, щоб уникнути виникнення злоякісних утворень, вимагатиме:
Обмеження часу перебування на сонці, що особливо актуально в літній полудень;
Носіння легкого, але водночас закритого одягу;
Вибір ефективних сонцезахисних кремів.
Використання бактерицидних властивостей ультрафіолету
УФ-промені здатні вбити грибок, а також інші мікроби, які знаходяться на предметах, поверхні стін, підлоги, стель та у повітрі. У медицині широко використовуються ці бактерицидні властивості ультрафіолетового випромінювання і застосування їм знаходиться відповідне. Спеціальні лампи, що виробляють УФ-промені, забезпечують стерильність хірургічних та маніпуляційних приміщень. Однак ультрафіолетове бактерицидне випромінювання використовується медиками не тільки для боротьби з різними внутрішньолікарняними інфекціями, але і як один з методів усунення багатьох захворювань.
Світлолікування
Застосування ультрафіолетового випромінювання в медицині є одним із методів позбавлення від різних захворювань. У процесі такого лікування виробляється дозована дія УФ-променів на організм пацієнта. При цьому застосування ультрафіолетового випромінювання в медицині для цього стає можливим завдяки використанню спеціальних ламп фототерапії.
Така процедура проводиться усунення захворювань шкіри, суглобів, органів дихання, периферичної нервової системи, жіночих статевих органів. Призначається ультрафіолет для прискорення процесу загоєння ран та для профілактики рахіту.
Особливо ефективним є застосування ультрафіолетового випромінювання в терапії псоріазу, екземи, вітіліго, деяких видів дерматиту, пруриго, порфірії, пруриту. Така процедура не вимагає анестезії і не викликає у хворого неприємних відчуттів.
Застосування лампи, що виробляє ультрафіолет, дозволяє отримати хороший результат при лікуванні хворих, які пройшли важкі гнійні операції. У цьому випадку пацієнтам також допомагає бактерицидна властивість цих хвиль.
Застосування УФ-променів у косметології
Інфрачервоні хвилі активно використовуються і у сфері підтримки краси та здоров'я людини. Так, застосування ультрафіолетового бактерицидного випромінювання необхідне забезпечення стерильності різних приміщень і приладів. Наприклад, може бути профілактика інфікування манікюрних інструментів.
Застосування ультрафіолетового випромінювання у косметології – це, звичайно ж, солярій. У ньому за допомогою спеціальних ламп клієнти можуть отримати засмагу. Він чудово захищає шкіру від можливих опіків сонця. Саме тому косметологи рекомендують перед поїздкою до спекотних країн або на море пройти кілька сеансів у солярії.
Необхідні в косметології та спеціальні УФ-лампи. Завдяки їм відбувається швидка полімеризація особливого гелю, що використовується для манікюру.
Визначення електронних структур предметів
Знаходить своє застосування ультрафіолетове випромінювання та у фізичних дослідженнях. З його допомогою визначають спектри відображення, поглинання та випромінювання в УФ-області. Це дозволяє уточнити електронну структуру іонів, атомів, молекул та твердих тіл.
УФ-спектри зірок, Сонця та інших планет несуть у собі інформацію про ті фізичні процеси, які відбуваються в гарячих областях досліджуваних космічних об'єктів.
Очистка води
Де ще використовуються УФ-промені? Знаходить своє застосування ультрафіолетове антибактеріальне випромінювання для знезараження питної води. І якщо раніше з цією метою використовувався хлор, то на сьогоднішній день вже досить добре вивчено його негативний вплив на організм. Так, пари цієї речовини здатні викликати отруєння. Потрапляння до організму самого хлору провокує виникнення онкологічних захворювань. Саме тому для знезараження води у приватних будинках дедалі частіше стали застосовуватися ультрафіолетові лампи.
Застосовуються УФ-промені та у басейнах. Ультрафіолетові випромінювачі для усунення бактерій використовують у харчовій, хімічній та фармакологічній промисловості. Цим сферам також потрібна чиста вода.
Знезараження повітря
Де ще людина використовує УФ-промені? Застосування ультрафіолетового випромінювання для знезараження повітря також стає все більш поширеним останнім часом. Рециркулятори та випромінювачі встановлюються в місцях масового скупчення людей, таких як супермаркети, аеропорти та вокзали. Використання УФІ, що впливає на мікроорганізми, дозволяє провести знезараження довкілля їх найвищою мірою, аж до 99,9 %.
Побутове застосування
Кварцові лампи, що створюють УФ-промені, вже протягом багатьох років дезінфікують та очищають повітря у поліклініках та лікарнях. Однак останнім часом все частіше знаходить своє застосування ультрафіолетове випромінювання у побуті. Воно дуже ефективно для ліквідації органічних забруднювачів, наприклад, грибка та плісняви, вірусів, дріжджів та бактерій. Ці мікроорганізми особливо швидко поширюються у тих приміщеннях, де люди з різних причин надовго щільно зачиняють вікна та двері.
Використання бактерицидного опромінювача в побутових умовах стає доцільним при малій площі житла та великій родині, в якій є маленькі діти та домашні вихованці. Лампа з УФ-випромінюванням дозволить періодично дезінфікувати кімнати, зводячи до мінімуму ризик виникнення та подальшої передачі захворювань.
Використовуються подібні прилади та туберкульозники. Адже такі хворі не завжди проходять лікування у стаціонарі. Перебуваючи вдома, їм потрібно знезаражувати своє житло, застосовуючи навіть ультрафіолетове випромінювання.
Застосування у криміналістиці
Вченими розроблено технологію, що дозволяє виявити мінімальні дози вибухових речовин. Для цього використовується прилад, у якому виробляється ультрафіолетове випромінювання. Такий пристрій здатний визначити наявність небезпечних елементів у повітрі та у воді, на тканині, а також на шкірі підозрюваного у злочині.
Також знаходить своє застосування ультрафіолетове та інфрачервоне випромінювання при макрозйомці об'єктів з невидимими та маловидимими слідами скоєного правопорушення. Це дозволяє криміналістам вивчити документи та сліди пострілу, тексти, що зазнали змін у результаті їх залиття кров'ю, чорнилом тощо.
Інші застосування УФ-променів
Ультрафіолетове випромінювання використовується:
У шоу-бізнесі для створення світлових ефектів та освітлення;
у детекторах валют;
У поліграфії;
У тваринництві та сільському господарстві;
Для лову комах;
у реставрації;
Для проведення хроматографічного аналізу.
Найбільшу біологічну активність мають ультрафіолетові промені. У природних умовах сильним джерелом ультрафіолетових променів є сонце. Однак лише довгохвильова його частина сягає земної поверхні. Більш короткохвильова радіація поглинається атмосферою вже на висоті 30-50 км від землі.
Найбільша інтенсивність потоку ультрафіолетової радіації спостерігається незадовго до полудня з максимумом у весняні місяці.
Як уже вказувалося, ультрафіолетові промені мають значну фотохімічну активність, що широко використовується в практиці. Ультрафіолетове опромінення застосовується при синтезі низки речовин, відбілюванні тканин, виготовленні лакованої шкіри, світлокопіюванні креслень, отриманні вітаміну D та інших виробничих процесах.
Важливою властивістю ультрафіолетових променів є їхня здатність викликати люмінесценцію.
При деяких процесах має місце вплив на діючих ультрафіолетових променів, наприклад електрозварювання вольтовою дугою, автогенне різання і зварювання, виробництво радіоламп і ртутних випрямлячів, лиття і плавка металів і деяких мінералів, світлокопіювання, стерилізація води і т.д. технічний персонал, який обслуговує ртутно-кварцові лампи.
Ультрафіолетові промені мають здатність змінювати хімічну структуру тканин і клітин.
Довжина хвилі ультрафіолетового випромінювання
Біологічна активність ультрафіолетових променів різної довжини хвилі неоднакова. Ультрафіолетові промені з довжиною хвилі від 400 до 315 mμ. мають відносно слабку біологічну дію. Промені з меншою довжиною хвилі відрізняються більшою біологічною активністю. Ультрафіолетові промені довжиною 315-280 mμ мають сильну шкірну та антирахітичну дію. Особливо великою активністю має випромінювання з довжиною хвиль 280-200 mμ. (бактерицидна дія, здатність активно впливати на тканинні білки та ліпоїди, а також викликати гемоліз).
У виробничих умовах має місце вплив ультрафіолетових променів з довжиною хвилі від 36 до 220 mμ., Т. Е. Що мають значну біологічну активність.
На відміну від теплових променів, основною властивістю яких є розвиток гіперемії в ділянках, що зазнали опромінення, вплив на організм ультрафіолетових променів є значно складнішим.
Ультрафіолетові промені відносно мало проникають через шкіру та їх біологічна дія пов'язана з розвитком багатьох нейрогуморальних процесів, що зумовлюють складний характер їх впливу на організм.
Ультрафіолетова еритема
Залежно від інтенсивності джерела світла та вмісту в його спектрі інфрачервоних або ультрафіолетових променів, зміни з боку шкіри будуть неоднаковими.
Вплив ультрафіолетових променів на шкіру викликає характерну реакцію з боку судин шкіри – ультрафіолетову еритему. Ультрафіолетова еритема суттєво відрізняється від теплової еритеми, спричиненої інфрачервоним опроміненням.
Зазвичай при застосуванні інфрачервоних променів виражених змін з боку шкіри не спостерігається, так як відчуття печіння і біль перешкоджають тривалому впливу цих променів. Еритема, що розвивається в результаті дії інфрачервоних променів, виникає безпосередньо після опромінення, є нестійкою, тримається недовго (30-60 хвилин) і має головним чином гніздовий характер. Після тривалої дії інфрачервоних променів з'являється бура пігментація плямистого вигляду.
Ультрафіолетова еритема з'являється після опромінення за деяким латентним періодом. Цей період коливається у різних людей від 2 до 10 години. Тривалість латентного періоду ультрафіолетової еритеми знаходиться у відомій залежності від довжини хвилі: еритема від довгохвильових ультрафіолетових променів з'являється пізніше і тримається довше, ніж від короткохвильових.
Еритема, викликана ультрафіолетовими променями, має яскраво-червоне забарвлення з різкими межами, що точно відповідають ділянці опромінення. Шкіра стає дещо набряковою та болючою. Найбільшого розвитку еритема досягає через 6-12 годин після появи, тримається протягом 3-5 днів і поступово блідне, набуваючи коричневого відтінку, причому відбувається рівномірне та інтенсивне потемніння шкіри внаслідок утворення в ній пігменту. У деяких випадках у період зникнення еритеми спостерігається невелике лущення.
Ступінь розвитку еритеми залежить від величини дози ультрафіолетових променів та індивідуальної чутливості. За інших рівних умов, чим більша доза ультрафіолетових променів, тим інтенсивніша запальна реакція шкіри. Найбільш виражена еритема викликається променями з довжинами хвиль близько 290 mμ. При передозуванні ультрафіолетового опромінення еритема набуває синюшного відтінку, краї еритеми стають розпливчастими, опромінена ділянка набрякла і болюча. Інтенсивне опромінення може спричинити опік з розвитком міхура.
Чутливість різних ділянок шкіри до ультрафіолету
Шкірні покриви живота, попереку, бічних поверхонь грудної клітини мають найбільшу чутливість до ультрафіолетових променів. Найменш чутлива шкіра кистей рук та обличчя.
Особи з ніжною, слабопігментованою шкірою, діти, а також страждають на базедову хворобу і вегетативною дистонією мають більшу чутливість. Підвищена чутливість шкіри до ультрафіолетових променів спостерігається навесні.
Встановлено, що чутливість шкіри до ультрафіолетових променів може змінюватись залежно від фізіологічного стану організму. Розвиток еритемної реакції залежить насамперед від функціонального стану нервової системи.
У відповідь на ультрафіолетове опромінення в шкірі утворюється і відкладається пігмент, що є продуктом білкового обміну шкіри (органічна барвник - меланін).
Довгохвильові ультрафіолетові промені викликають більш інтенсивну засмагу, ніж короткохвильові. При повторному ультрафіолетовому опроміненні шкіра стає менш сприйнятливою до цих променів. Пігментація шкіри розвивається часто і без попередньо видимої еритеми. У пігментованій шкірі ультрафіолетові промені не викликають фотоеритеми.
Позитивний вплив ультрафіолету
Ультрафіолетові промені знижують збудливість чутливих нервів (болезаспокійливу дію) і мають також антиспастичну та антирахітичну дію. Під впливом ультрафіолетових променів відбувається утворення дуже важливого для фосфорно-кальцієвого обміну вітаміну D (ергостерин, що знаходиться в шкірі, перетворюється на вітамін D). Під впливом ультрафіолетових променів посилюються окислювальні процеси в організмі, збільшується поглинання тканинами кисню та виділення вуглекислоти, активуються ферменти, покращується білковий та вуглеводний обмін. Підвищується вміст кальцію та фосфатів у крові. Поліпшуються кровотворення, регенеративні процеси, кровопостачання та трофіка тканин. Розширюються судини шкіри, знижується кров'яний тиск, збільшується загальний біотонус організму.
Сприятлива дія ультрафіолетових променів виявляється у зміні імунобіологічної реактивності організму. Опромінення стимулює вироблення антитіл, підвищує фагоцитоз, тонізує ретикулоендотеліальну систему. Завдяки цьому підвищується опірність організму до інфекцій. Важливе значення щодо цього має дозування опромінення.
Ряд речовин тваринного та рослинного походження (гематопорфірин, хлорофіл і т. д.), деякі хімічні препарати (хінін, стрептоцид, сульфідин і т. д.), особливо флуоресцентні фарби (еозин, метиленова синька і т. д.), мають властивість підвищувати чутливість організму до світла. У промисловості в осіб, які працюють з кам'яновугільною смолою, відзначаються захворювання шкіри відкритих частин тіла (свербіж, печіння, почервоніння), причому ці явища зникають ночами. Це пов'язано з фотосенсибілізуючими властивостями акридину, що міститься в кам'яновугільній смолі. Сенсибілізація має місце переважно щодо видимих променів і меншою мірою щодо ультрафіолетових променів.
Велике практичне значення має здатність ультрафіолетових променів вбивати різні бактерії (так звану бактерицидну дію). Ця дія особливо інтенсивно виражена у ультрафіолетових променів із довжинами хвиль менше (265 - 200 mμ). Бактерицидна дія світла пов'язана із впливом на протоплазму бактерій. Доведено, що після ультрафіолетового опромінення мітогенетичне випромінювання у клітинах та крові підвищується.
За сучасними уявленнями, в основі дії світла на організм лежить головним чином рефлекторний механізм, хоча велике значення надається і гуморальним факторам. Особливо це стосується дії ультрафіолетових променів. Потрібно також пам'ятати можливість дії видимих променів через органи зору кору і вегетативні центри.
У розвитку еритеми, викликаної світлом, важливе значення надається впливу променів на рецепторний апарат шкіри. При дії ультрафіолетових променів внаслідок розпаду білків у шкірі утворюються гістамін та гістаміноподібні продукти, які розширюють шкірні судини та підвищують їх проникність, що веде до гіперемії та набряклості. Продукти, що утворюються в шкірі при впливі ультрафіолетових променів (гістамін, вітамін D та ін.), надходять у кров і викликають ті загальні зрушення в організмі, які мають місце при опроміненні.
Таким чином, процеси, що розвиваються в опроміненій ділянці, ведуть нейрогуморальним шляхом до розвитку загальної реакції організму. Ця реакція визначається переважно станом вищих регулюючих відділів центральної нервової системи, яке, як відомо, може змінюватися під впливом різних факторів.
Не можна говорити про біологічну дію ультрафіолетового опромінення взагалі незалежно від довжини хвилі. Короткохвильове ультрафіолетове випромінювання викликає денатурацію білкових речовин, довгохвильове – фотолітичний розпад. Специфічне дію різних ділянок спектра ультрафіолетового випромінювання виявляється головним чином початковій стадії.
Застосування ультрафіолетового випромінювання
Широка біологічна дія ультрафіолетових променів дає можливість у певних дозах використовувати їх для профілактичних та лікувальних цілей.
Для ультрафіолетового опромінення користуються сонячним світлом, а також штучними джерелами опромінення: ртутно-кварцовими та аргонортутно-кварцовими лампами. Спектр випромінювання ртутно-кварцових ламп характеризується наявністю коротших ультрафіолетових променів, ніж у сонячному спектрі.
Ультрафіолетове опромінення може бути загальним або місцевим. Дозування процедур проводиться за принципом біодозу.
В даний час ультрафіолетове опромінення широко використовують насамперед для профілактики різних захворювань. З цією метою ультрафіолетове опромінення застосовують для оздоровлення навколишнього людини зовнішнього середовища та зміни його реактивності (насамперед - підвищення його імунобіологічних властивостей).
За допомогою спеціальних бактерицидних ламп може проводитися стерилізація повітря в лікувальних закладах і житлових приміщеннях, стерилізація молока, води і т.д. , фоторіях при вугільних шахтах, при тренуванні спортсменів, для акліматизації до умов півночі, при роботах у гарячих цехах (ультрафіолетове опромінення дає більший ефект у поєднанні з впливом інфрачервоної радіації).
Ультрафіолетові промені особливо широко використовуються для опромінення дітей. Насамперед таке опромінення показано, ослабленим, часто хворіючим дітям, які проживають у північних та середніх широтах. При цьому покращується загальний стан дітей, сон, наростає вага, знижується захворюваність, зменшується частота катаральних явищ та тривалість захворювань. Поліпшується загальний фізичний розвиток, нормалізується кров, проникність судин.
Значного поширення набуло також ультрафіолетове опромінення гірників у фоторіях, які у великій кількості організовані на підприємствах гірничорудної промисловості. При систематичному масовому опроміненні шахтарів, зайнятих підземних роботах, відзначається поліпшення самопочуття, підвищення працездатності, зменшення стомлюваності, зниження захворюваності з тимчасової втратою працездатності. Після опромінення шахтарів підвищується відсотковий вміст гемоглобіну, з'являється моноцитоз, зменшується кількість випадків грипу, знижується захворюваність на опорно-руховий апарат, периферичну нервову систему, рідше спостерігаються гнійничкові захворювання шкіри, катари верхніх дихальних шляхів та ангіни, покращуються показання життєвої ємності.
Застосування ультрафіолетового випромінювання у медицині
Застосування ультрафіолетових променів з терапевтичною метою базується в основному на протизапальній, антиневралгічній та десенсибілізуючій дії цього виду променистої енергії.
У комплексі з іншими лікувальними заходами ультрафіолетове опромінення проводиться:
1) при лікуванні рахіту;
2) після перенесених інфекційних захворювань;
3) при туберкульозних захворюваннях кісток, суглобів, лімфатичних вузлів;
4) при фіброзному туберкульозі легень без явищ, що вказують на активацію процесу;
5) при захворюваннях периферичної нервової системи, м'язів та суглобів;
6) при захворюваннях шкіри;
7) при опіках та відмороженнях;
8) при гнійних ускладненнях ран;
9) при розсмоктуванні інфільтратів;
10) з метою прискорення регенеративних процесів при травмах кісток та м'яких тканин.
Протипоказаннями до опромінення є:
1) злоякісні новоутворення (оскільки опромінення прискорює їх зростання);
2) різке виснаження;
3) підвищена функція щитовидної залози;
4) виражені серцево-судинні захворювання;
5) активний туберкульоз легень;
6) захворювання нирок;
7) виражені зміни центральної нервової системи.
Слід пам'ятати, що отримання пігментації, особливо в короткий термін, не має на меті лікування. У ряді випадків добрий терапевтичний ефект спостерігається і при слабкій пігментації.
Негативна дія ультрафіолету
Тривале та інтенсивне ультрафіолетове опромінення може вплинути на організм і викликати патологічні зміни. При значному опроміненні відзначаються швидка стомлюваність, головний біль, сонливість, погіршення пам'яті, дратівливість, серцебиття, зниження апетиту. Надмірне опромінення може спричинити гіперкальціємію, гемоліз, затримку росту та зниження опірності інфекціям. При сильному опроміненні розвиваються опіки та дерматити (печіння та свербіж шкіри, дифузна еритема, набряклість). При цьому відзначається підвищення температури тіла, біль голови, розбитість. Опіки та дерматити, що виникають під впливом сонячної радіації, пов'язані переважно з впливом ультрафіолетових променів. У працюючих на відкритому повітрі під впливом сонячної радіації можуть виникнути дерматити, що довго і важко протікають. Необхідно пам'ятати про можливість переходу описуваних дерматитів у рак.
Залежно від глибини проникнення променів різних ділянок сонячного спектра можуть розвинутись зміни очей. Під впливом інфрачервоних та видимих променів виникає гострий ретиніт. Добре відома так звана катаракта склодувів, що розвивається внаслідок тривалого поглинання інфрачервоних променів кришталиком. Помутніння кришталика відбувається повільно, головним чином у робітників гарячих цехів зі стажем роботи 20-25 років і більше. Нині професійні катаракти у гарячих цехах зустрічаються рідко внаслідок значного покращення умов праці. Рогівка та кон'юнктива реагують головним чином на ультрафіолетові промені. Ці промені (особливо з довжиною хвилі менше 320 mμ) викликають у ряді випадків захворювання очей, відоме під назвою фотоофтальмії або електроофтальмії. Це захворювання найчастіше зустрічається у електрозварювальників. У разі часто спостерігається гострий кератоконъюнктивит, який зазвичай виникає через 6-8 годин після роботи, нерідко вночі.
При електроофтальмії відзначається гіперемія та припухання слизової оболонки, блефароспазм, світлобоязнь, сльозотеча. Часто виявляється ураження рогівки. Тривалість гострого періоду хвороби 1-2 дні. У працюючих на відкритому повітрі при яскравому сонячному освітленні широких просторів, покритих снігом, фотоофтальмія протікає іноді у вигляді так званої снігової сліпоти. Лікування фотоофтальмії полягає у перебуванні у темряві, застосуванні новокаїну та холодних примочок.
Засоби захисту від ультрафіолетового випромінювання
Для захисту очей від несприятливої дії ультрафіолетових променів на виробництвах користуються щитками або шоломами зі спеціальними темними стеклами, захисними окулярами, а для захисту решти частин тіла та навколишніх осіб - ізолюючими ширмами, переносними екранами, спецодягом.
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.
Поняття про ультрафіолетові промені вперше зустрічається у індійського філософа 13-го століття у його праці. Атмосфера описаної їм місцевості Bhootakashaмістила фіолетові промені, які неможливо побачити неозброєним оком.
Незабаром після того, як було виявлено інфрачервоне випромінювання, німецький фізик Йоганн Вільгельм Ріттер почав пошуки випромінювання і в протилежному кінці спектру, з довжиною хвилі коротше, ніж у фіолетового кольору. У 1801 він виявив, що хлорид срібла, що розкладається під дією розкладається під впливом невидимого випромінювання поза фіолетової області спектра. Хлорид срібла білого кольору протягом декількох хвилин темніє на світлі. Різні ділянки спектра по-різному впливають швидкість потемніння. Найшвидше це відбувається перед фіолетовою областю спектру. Тоді багато вчених, включаючи Ріттера, дійшли згоди, що світло складається з трьох окремих компонентів: окисного або теплового (інфрачервоного) компонента, освітлювального компонента (видимого світла), та відновного (ультрафіолетового) компонента. Тоді ультрафіолетове випромінювання називали також актинічним випромінюванням. Ідеї про єдність трьох різних частин спектру були вперше озвучені лише 1842 року у працях Олександра Беккереля, Македоніо Меллоні та інших.
Підтипи
Деградація полімерів та барвників
Сфера використання
Чорне світло
Хімічний аналіз
УФ - спектрометрія
УФ-спектрофотометрія заснована на опроміненні речовини монохроматичним УФ-випромінюванням, довжина якого змінюється з часом. Речовина різною мірою поглинає УФ-випромінювання з різними довжинами хвиль. Графік, по осі ординат якого відкладено кількість пропущеного чи відбитого випромінювання, а, по осі абсцис - довжина хвилі, утворює спектр . Спектри унікальні для кожної речовини, на цьому ґрунтується ідентифікація окремих речовин у суміші, а також їх кількісний вимір.
Аналіз мінералів
Багато мінералів містять речовини, які при освітленні ультрафіолетовим випромінюванням починають випромінювати видиме світло. Кожна домішка світиться по-своєму, що дозволяє характером світіння визначати склад даного мінералу. А. А. Малахов у своїй книзі «Цікаво про геологію» (М., «Молода гвардія», 1969. 240 с) розповідає про це так: «Незвичайне світіння мінералів викликають і катодне, і ультрафіолетове, і рентгенівське проміння. У світі мертвого каменю спалахують і світять найбільш яскраво ті мінерали, які, потрапивши в зону ультрафіолетового світла, розповідають про найдрібніші домішки урану або марганцю, включені до складу породи. Дивним „неземним“ кольором спалахують і багато інших мінералів, які не містять жодних домішок. Цілий день я провів у лабораторії, де спостерігав люмінесцентне свічення мінералів. Звичайний безбарвний кальцит розцвічувався чудово під впливом різних джерел світла. Катодні промені робили кристал рубіново-червоним, в ультрафіолеті він спалахував малиново-червоними тонами. Два мінерали - флюорит і циркон - не розрізнялися в рентгенівських променях. Обидва були зеленими. Але варто було підключити катодне світло, як флюорит ставав фіолетовим, а циркон - лимонно-жовтим. (С. 11).
Якісний хроматографічний аналіз
Хроматограми, отримані методом ТСХ, нерідко проглядають в ультрафіолетовому світлі, що дозволяє ідентифікувати ряд органічних речовин за кольором світіння та індексу утримування.
Лов комах
Ультрафіолетове випромінювання нерідко застосовується при лові комах на світ (нерідко в поєднанні з лампами, що випромінюють у видимій частині спектру). Це пов'язано з тим, що у більшості комах видимий діапазон зміщений, порівняно з людським зором, в короткохвильову частину спектра: комахи не бачать того, що людина сприймає як червоне, але бачать м'яке ультрафіолетове світло.
Штучна засмага та «Гірське сонце»
При певних дозуваннях штучна засмага дозволяє покращити стан та зовнішній вигляд шкіри людини, сприяє утворенню вітаміну D. Нині популярні фоторії, які часто називають соляріями.
Ультрафіолет у реставрації
Один із головних інструментів експертів – ультрафіолетове, рентгенівське та інфрачервоне випромінювання. Ультрафіолетові промені дозволяють визначити старіння лакової плівки - свіжіший лак в ультрафіолеті виглядає темнішим. У світлі великої лабораторної ультрафіолетової лампи темнішими плямами проступають відреставровані ділянки та кустарно переписані підписи. Рентгенівські промені затримуються найважчими елементами. У людському тілі це кісткова тканина, але в картині - білила. Основою білил у більшості випадків є свинець, у XIX столітті стали застосовувати цинк, а у XX-му – титан. Все це важкі метали. Зрештою, на плівці ми отримуємо зображення білильного підмальовки. Підмальовка – це індивідуальний «почерк» художника, елемент його власної унікальної техніки. Для аналізу підмальовки застосовуються основи рентгенограм картин великих майстрів. Також ці знімки використовуються для розпізнавання справжності картини.
Примітки
- ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances . Архівовано з першоджерела 23 червня 2012 року.
- Бобух, ЄвгенПро зір тварин. Архівовано з першоджерела 7 листопада 2012 року. Перевірено 6 листопада 2012 року.
- Радянська енциклопедія
- В. К. Попов // УФН. – 1985. – Т. 147. – С. 587-604.
- А. К. Шуаїбов, В. С. ШевераУльтрафіолетовий азотний лазер на 337,1 нм у режимі частих повторень // Український фізичний журнал. – 1977. – Т. 22. – № 1. – С. 157-158.
- А. Г. МолчановЛазери у вакуумній ультрафіолетовій та рентгенівській областях спектру // УФН. – 1972. – Т. 106. – С. 165-173.
- В. В. ФадєєвУльтрафіолетові лазери на органічних сцинтиляторах // УФН. – 1970. – Т. 101. – С. 79-80.
- Ультрафіолетовий лазер // Наукова мережа nature.web.ru
- Laser Twinkles in Rare Color (рус.) , Science Daily(Dec. 21, 2010). Перевірено 22 грудня 2010 року.
- Р. В. Лапшин, А. П. Альохін, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Згладжування наношорсткості поверхні поліметилметакрилату вакуумним ультрафіолетом» (PDF). Поверхня. Рентгенівські, синхротронні та нейтронні дослідження(МАІК) (1): 5-16.
Енергія Сонця є електромагнітними хвилями, які поділяються на кілька частин спектру:
- рентгенівські промені - із найкоротшою довжиною хвилі (нижче 2 нм);
- довжина хвилі ультрафіолетового випромінювання становить від 2 до 400 нм;
- видима частина світла, яка уловлюється оком людини та тварин (400-750 нм);
- тепле окисне (понад 750 нм).
Кожна частина знаходить своє застосування і має велике значення у житті планети та всієї її біомаси. Ми ж розглянемо, що є промені в діапазоні від 2 до 400 нм, де вони використовуються і яку роль грають у житті людей.
Історія відкриття УФ-випромінювання
Перші згадки відносяться ще до XIII століття описами філософа з Індії. Він писав про невидиме оку фіолетове світло, яке було їм виявлено. Проте технічних можливостей на той час явно не вистачало, щоб підтвердити це експериментально і вивчити докладно.
Вдалося ж це через п'ять століть фізику з Німеччини Ріттеру. Саме він проводив досліди над хлоридом срібла з розпаду його під впливом електромагнітного випромінювання. Вчений побачив, що швидше цей процес йде не в тій галузі світла, яка була на той час уже відкрита і називалася інфрачервоною, а в протилежній. З'ясувалося, що це нова область, яка досі не досліджена.
Таким чином, у 1842 році було відкрито ультрафіолетове випромінювання, властивості та застосування якого згодом зазнали ретельного розбору та вивчення з боку різних учених. Великий внесок у це зробили такі люди, як: Олександр Беккерель, Варшавер, Данциг, Македоніо Меллоні, Франк, Парфьонов, Галанін та інші.
Загальна характеристика
Що ж є застосування якого на сьогоднішній день настільки широко в різних галузях діяльності? По-перше, слід зазначити, що з'являється даний світла лише за дуже високих температур від 1500 до 2000 0 С. Саме в такому інтервалі УФ досягає піку активності за впливом.
За фізичною природою це електромагнітна хвиля, довжина якої коливається у досить широких межах – від 10 (іноді від 2) до 400 нм. Весь діапазон даного випромінювання умовно поділяється на дві області:
- Близький діапазон. Доходить до Землі через атмосферу та озоновий шар від Сонця. Довжина хвилі – 380-200 нм.
- Далекий (вакуумний). Активно поглинається озоном, киснем повітря, компонентами атмосфери. Дослідити вдається лише спеціальними вакуумними пристроями, за що й отримав свою назву. Довжина хвилі – 200-2 нм.
Існує своя класифікація видів, які мають ультрафіолетове випромінювання. Властивості та застосування знаходить кожен із них.
- Близький.
- Далекий.
- Екстремальний.
- Середній.
- Вакуумний.
- Довгохвильове чорне світло (УФ-А).
- Короткохвильовий герміцидний (УФ-С).
- Середньохвильовий УФ-В.
Довжина хвилі ультрафіолетового випромінювання у кожного виду своя, але вони перебувають у загальних вже позначених раніше межах.
Цікавим є УФ-А, або, так зване, чорне світло. Справа в тому, що цей діапазон має довжину хвилі від 400-315 нм. Це знаходиться на кордоні з видимим світлом, яке людське око здатне вловлювати. Тому таке випромінювання, проходячи через певні предмети або тканини, здатне переходити в область видимого фіолетового світла, і люди розрізняють його як чорний, темно-синій або темно-фіолетовий відтінок.
Спектри, які дають джерела ультрафіолетового випромінювання можуть бути трьох типів:
- лінійчасті;
- безперервні;
- молекулярні (смугові).
Перші притаманні атомів, іонів, газів. Друга група – для рекомбінаційного, гальмівного випромінювання. Джерела третього типу найчастіше зустрічаються щодо розріджених молекулярних газів.
Джерела ультрафіолетового випромінювання
Основні джерела УФ-променів поділяються на три великі категорії:
- природні чи природні;
- штучні, створені людиною;
- лазерні.
Перша група включає єдиний вид концентратора і випромінювача - Сонце. Саме небесне світило дає найпотужніший заряд даного типу хвиль, які здатні проходити через і досягати поверхні Землі. Однак не всією своєю масою. Вченими висувається теорія про те, що життя на Землі зародилося лише тоді, коли озоновий екран став захищати її від надлишкового проникнення шкідливого у великих концентраціях УФ-випромінювання.
Саме в цей період стали здатні існувати білкові молекули, нуклеїнові кислоти та АТФ. До сьогоднішній день шар озону вступає в тісну взаємодію з основною масою УФ-А, УФ-В та УФ-С, знешкоджуючи їх і не даючи пройти через себе. Тому захист від ультрафіолетового випромінювання всієї планети – виключно його заслуга.
Від чого залежить концентрація ультрафіолету, що проникає на Землю? Є кілька основних факторів:
- озонові діри;
- висота над рівнем моря;
- висота сонцестояння;
- атмосферне розсіювання;
- ступінь відбиття променів від земних природних поверхонь;
- стан хмарної пари.
Діапазон ультрафіолетового випромінювання, що проникає на Землю від Сонця, коливається від 200 до 400 нм.
Наступні джерела – це штучні. До них можна віднести всі прилади, пристрої, технічні засоби, які були сконструйовані людиною для отримання потрібного спектру світла із заданими параметрами довжини хвилі. Це було зроблено з метою отримувати ультрафіолетове випромінювання, застосування якого може бути вкрай корисним у різних сферах діяльності. До штучних джерел відносяться:
- Еритемні лампи, що мають здатність активізувати синтез вітаміну D у шкірі. Це оберігає від захворювань на рахіт і лікує його.
- Апарати для соляріїв, у яких люди отримують не лише гарну природну засмагу, але й лікуються від захворювань, що виникають за нестачі відкритого сонячного світла (так звана, зимова депресія).
- Лампи-атрактанти, що дозволяють боротися з комахами за умов приміщень безпечно для людини.
- Ртутно-кварцові пристрої.
- Ексіламп.
- Люмінесцентні пристрої.
- Ксенонові лампи.
- Газорозрядні пристрої.
- Високотемпературна плазма.
- Синхротронне випромінювання в прискорювачах.
Ще один тип джерел – лазери. Їхня робота заснована на генерації різних газів - як інертних, так і немає. Джерелами можуть бути:
- азот;
- аргон;
- неон;
- ксенон;
- органічні сцинтилятори;
- кристали.
Нещодавно, близько 4 років тому, був винайдений лазер, що працює на вільних електронах. Довжина ультрафіолетового випромінювання в ньому дорівнює тій, що спостерігається в умовах вакууму. Лазерні постачальники УФ використовуються у біотехнологічних, мікробіологічних дослідженнях, мас-спектрометрії тощо.
Біологічна дія на організми
Дія ультрафіолетового випромінювання на живих істот подвійно. З одного боку, за його нестачі можуть виникати захворювання. Це з'ясувалося лише на початку минулого сторіччя. Штучне опромінення спеціальним УФ-А в необхідних нормах здатне:
- активізувати роботу імунітету;
- викликати утворення важливих судинорозширювальних сполук (гістамін, наприклад);
- зміцнити шкірно-м'язову систему;
- покращити роботу легень, підвищити інтенсивність газообміну;
- вплинути на швидкість та якість метаболізму;
- підвищити тонус організму, активізувавши вироблення гормонів;
- збільшити проникність стінок судин на шкірі.
Якщо УФ-А у достатній кількості потрапляє в організм людини, то у нього не виникає таких захворювань, як зимова депресія чи світлове голодування, а також значно знижується ризик розвитку рахіту.
Вплив ультрафіолетового випромінювання на організм буває наступних типів:
- бактерицидне;
- протизапальне;
- регенеруюче;
- болезаспокійливе.
Ці властивості багато в чому пояснюють широке застосування УФ у медичних закладах будь-якого типу.
Однак, окрім перерахованих плюсів, є й негативні сторони. Існує ряд захворювань і недуг, які можна придбати, якщо не доотримувати або, навпаки, приймати в надмірній кількості аналізовані хвилі.
- Рак шкіри. Це найнебезпечніший вплив ультрафіолетового випромінювання. Меланома здатна утворитися при надмірному вплив хвиль від будь-якого джерела - як природного, так і створеного людьми. Це особливо стосується любителів засмаги у солярії. У всьому необхідна міра та обережність.
- Руйнівна дія на сітківку очних яблук. Іншими словами, може розвинутись катаракта, птеригіум або опік оболонки. Шкідливий надлишковий вплив УФ на очі було доведено вченими вже давно та підтверджено експериментальними даними. Тому при роботі з такими джерелами слід дотримуватись На вулиці огородити себе можна за допомогою темних окулярів. Однак у цьому випадку слід побоюватися підробок, адже якщо скла не забезпечені УФ-відштовхувальними фільтрами, то руйнівна дія буде ще сильнішою.
- Опіки на шкірі. Влітку їх можна заробити, якщо довгий час неконтрольовано піддавати себе впливу УФ. Взимку можна отримати їх через особливості снігу відбивати практично повністю дані хвилі. Тому опромінення відбувається і з боку Сонця, і з боку снігу.
- Старіння. Якщо люди тривалий час перебувають під впливом УФ, то вони починають дуже рано виявлятися ознаки старіння шкіри: млявість, зморшки, в'ялість. Це походить від того, що захисні бар'єрні функції покривів слабшають і порушуються.
- Вплив із наслідками у часі. Полягають у проявах негативних впливів над молодому віці, а ближче до старості.
Усі ці результати є наслідками порушення дозувань УФ, тобто. вони виникають, коли використання ультрафіолетового випромінювання проводиться нераціонально, неправильно і без дотримання заходів безпеки.
Ультрафіолетове випромінювання: застосування
Основні сфери використання відштовхуються від властивостей речовини. Це справедливо й у спектральних хвильових випромінювань. Так, головними характеристиками УФ, на яких базується його застосування, є:
- хімічна активність найвищого рівня;
- бактерицидна дія на організми;
- здатність викликати свічення різних речовин різними відтінками, видимими оком людини (люмінесценція).
Це дозволяє широко використовувати ультрафіолетове випромінювання. Застосування можливе у:
- спектрометричних аналізах;
- астрономічні дослідження;
- медицині;
- стерилізації;
- знезараження питної води;
- фотолітографії;
- аналітичному дослідженні мінералів;
- УФ-фільтрах;
- для лову комах;
- для позбавлення від бактерій та вірусів.
Кожна з перерахованих областей використовує певний тип УФ зі своїм спектром та довжиною хвилі. Останнім часом даний тип випромінювання активно використовується у фізичних та хімічних дослідженнях (встановлення електронної конфігурації атомів, кристалічної структури молекул та різних сполук, робота з іонами, аналіз фізичних перетворень на різних космічних об'єктах).
Є ще одна особливість впливу УФ на речовини. Деякі полімерні матеріали здатні розкладатися під впливом постійного інтенсивного джерела даних хвиль. Наприклад, такі, як:
- поліетилен будь-якого тиску;
- поліпропілен;
- поліметилметакрилат чи органічне скло.
У чому виражається вплив? Вироби з перерахованих матеріалів втрачають фарбування, тріскають, тьмяніють і, зрештою, руйнуються. Тому їх прийнято називати чутливими полімерами. Цю особливість деградації вуглецевого ланцюга за умов сонячного освітлення активно використовують у нанотехнологіях, рентгенолітографії, трансплантології та інших галузях. Робиться це в основному для згладжування шорсткості поверхні виробів.
Спектрометрія - основна область аналітичної хімії, що спеціалізується на ідентифікації сполук та їх складу за здатністю поглинати УФ світло певної довжини хвилі. Виходить, що спектри є унікальними для кожної речовини, тому можна їх класифікувати за результатами спектрометрії.
Також застосування ультрафіолетового бактерицидного випромінювання здійснюється для залучення та знищення комах. Дія заснована на здатності ока комахи вловлювати невидимі людині короткохвильові спектри. Тому тварини летять на джерело, де й зазнають знищення.
Використання в соляріях - спеціальних установках вертикального та горизонтального типу, у яких людське тіло піддається впливу УФ-А. Робиться це для активізації вироблення в шкірі меланіну, що надає їй темніший колір, гладкість. Крім того, при цьому підсушуються запалення та знищуються шкідливі бактерії на поверхні покривів. Особливу увагу слід приділяти захисту очей, чутливих зон.
Медична область
Застосування ультрафіолетового випромінювання в медицині засноване також на його здібностях знищувати невидимі оку живі організми - бактерії та віруси, та на особливостях, що відбуваються в організмі під час грамотного освітлення штучним чи природним опроміненням.
Основні показання до лікування УФ можна позначити у кількох пунктах:
- Усі види запальних процесів, ран відкритого типу, нагноєння та відкритих швів.
- При травмах тканин, кісток.
- При опіках, обмороженнях та шкірних захворюваннях.
- При респіраторних недугах, туберкульозі, бронхіальній астмі.
- При виникненні та розвитку різних видів інфекційних захворювань.
- При недугах, що супроводжуються сильними болючими відчуттями, невралгії.
- Захворювання горла та носової порожнини.
- Рахіти та трофічна
- Стоматологічні захворювання.
- Регулювання тиску кров'яного русла, нормалізація роботи серця.
- Розвиток ракових пухлин.
- Атеросклероз, ниркова недостатність та деякі інші стани.
Всі ці захворювання можуть мати дуже серйозні наслідки для організму. Тому лікування та профілактика використанням УФ - це справжнє медичне відкриття, що рятує тисячі та мільйони людських життів, що зберігає та повертає їм здоров'я.
Ще один варіант використання УФ з медичної та біологічної точки зору – це знезараження приміщень, стерилізація робочих поверхонь та інструментів. Дія заснована на здатності УФ пригнічувати розвиток та реплікацію молекул ДНК, що призводить до їх вимирання. Бактерії, грибки, найпростіші та віруси гинуть.
Основною проблемою при використанні такого випромінювання для стерилізації та знезараження приміщення є область освітлення. Адже організми знищуються лише за безпосередньої дії прямих хвиль. Все, що залишається поза межами, продовжує своє існування.
Аналітична робота з мінералами
Здатність викликати речовин люмінесценцію дозволяє застосовувати УФ для аналізу якісного складу мінералів і цінних гірських порід. У цьому плані дуже цікавими бувають дорогоцінні, напівдорогоцінні та виробні камені. Яких відтінків вони не дають при опроміненні їх катодними хвилями! Дуже цікаво писав Малахов, знаменитий геолог. У його праці розповідається про спостереження за світінням палітри кольорів, яке здатні давати мінерали в різних джерелах опромінення.
Так, наприклад, топаз, який у видимому спектрі має гарний насичений блакитний колір, при опроміненні висвічується яскраво-зеленим, а смарагд – червоним. Перли взагалі не можуть дати певного кольору і переливаються багатоцвіттям. Видовище в результаті виходить просто фантастичне.
Якщо до складу досліджуваної породи входять домішки урану, висвічування покаже зелений колір. Домішки меліту дають синій, а морганіту - бузковий або блідо-фіолетовий відтінок.
Використання у фільтрах
Для використання у фільтрах також застосовується ультрафіолетове антибактеріальне випромінювання. Типи таких структур можуть бути різні:
- тверді;
- газоподібні;
- рідкі.
Основне застосування такі пристрої знаходять у хімічній галузі, зокрема, у хроматографії. З їхньою допомогою можна провести якісний аналіз складу речовини та ідентифікувати його за належністю до того чи іншого класу органічних сполук.
Обробка питної води
Знезараження ультрафіолетовим випромінюванням питної води є одним із найсучасніших та якісних методів її очищення від біологічних домішок. Переваги цього наступні:
- надійність;
- ефективність;
- відсутність сторонніх продуктів у воді;
- безпека;
- економічність;
- збереження органолептичних властивостей води.
Саме тому на сьогоднішній день така методика знезараження йде в ногу із традиційним хлоруванням. Дія заснована на тих же особливостях – руйнування ДНК шкідливих живих організмів у складі води. Використовують УФ із довжиною хвилі близько 260 нм.
Крім прямого впливу на шкідників ультрафіолет використовується також для руйнування залишків хімічних сполук, які застосовуються для пом'якшення, очищення води: таких, як, наприклад, хлор або хлорамін.
Лампа чорного світла
Такі пристрої мають спеціальні випромінювачі, здатні давати хвилі великої довжини, близької до видимого. Однак вони все одно залишаються невиразними для людського ока. Використовуються такі лампи як пристрої, що читають таємні знаки з УФ: наприклад, у паспортах, документах, грошових купюрах тощо. Тобто такі мітки можуть бути помітні тільки під дією певного спектра. Таким чином побудовано принцип роботи детекторів валюти, пристроїв для перевірки натуральності грошових купюр.
Реставрація та визначення справжності картини
І в цій галузі знаходить застосування УФ. Кожен художник використовував білила, що містять у кожен епохальний проміжок часу різні важкі метали. Завдяки опроміненню можливе отримання так званих підмальовок, які дають інформацію про справжність картини, а також про специфічну техніку, манеру листа кожного художника.
Крім того, лакова плівка на поверхні виробів відноситься до чутливих полімерів. Тому вона здатна старіти під впливом світла. Це дозволяє визначати вік композицій та шедеврів художнього світу.
