Применение ультрафиолетового облучения у детей и взрослых. Как влияет ультрафиолетовое излучение на организм человека

Обеззараживание с помощью УФ-ламп я помню с детства – в садике, санатории и даже в летнем лагере стояли несколько пугающие конструкции, которые светились красивым фиолетовым светом в темноте и от которых нас отгоняли воспитатели. Так что же такое на самом деле ультрафиолетовое излучение и зачем оно нужно человеку?

Пожалуй, первый вопрос, на который нужно ответить – что такое вообще ультрафиолетовые лучи и как они работают. Обычно так называют электромагнитное излучение, которое находится в диапазоне между видимым и рентгеновским излучением. Ультрафиолет характеризуется длиной волны от 10 до 400 нанометров.
Открыли его еще в 19 веке, и произошло это благодаря открытию инфракрасного излучения. Обнаружив ИК-спектр, в 1801 г. И.В. Риттер обратил внимание на противоположный конец светового диапазона в процессе опытов с хлоридом серебра. А затем сразу несколько ученых пришли к выводу о неоднородности ультрафиолета.

Сегодня его разделяют на три группы:

УФ-А излучение – ближний ультрафиолет;
УФ-Б – средний;
УФ-С – дальний.

Такое разделение во многом обусловлено именно воздействием лучей на человека. Естественным и основным источником ультрафиолета на Земле является Солнце. По сути, именно от этого излучения мы спасаемся солнцезащитными кремами. При этом дальний ультрафиолет полностью поглощается атмосферой Земли, а УФ-А как раз доходит до поверхности, вызывая приятный загар. А в среднем 10% УФ-Б провоцируют те самые солнечные ожоги, а также могут приводить к образованию мутаций и кожных заболеваний.

Искусственные источники ультрафиолета создаются и используются в медицине, сельском хозяйстве, косметологии и различных санитарных учреждениях. Генерирование ультрафиолетового излучения возможно несколькими способами: температурой (лампы накаливания), движением газов (газовые лампы) или металлических паров (ртутные лампы). При этом мощность таких источников варьируется от нескольких ватт, обычно это небольшие мобильные излучатели, до киловатта. Последние монтируются в объемные стационарные установки. Сферы применения УФ-лучей обусловлены их свойствами: способностью ускорять химические и биологические процессы, бактерицидным эффектом и люминесценцией некоторых веществ.

Ультрафиолет широко применяется для решения самых различных задач. В косметологии использование искусственного УФ-излучения используется прежде всего для загара. Солярии создают довольно мягкий ультрафиолет-А согласно введенным нормам, а доля УФ-В в лампах для загара составляет не более 5%. Современные психологи рекомендуют солярии для лечения «зимней депрессии», которая в основном вызвана дефицитом витамина D, так как он образуется под влиянием УФ-лучей. Также УФ-лампы используют в маникюре, так как именно в этом спектре высыхают особо стойкие гель-лаки, шеллак и подобные им.

Ультрафиолетовые лампы используют для создания фотоснимков в нестандартных ситуациях, например, для запечатления космических объектов, которые невидимы в обычный телескоп.

Широко применяется ультрафиолет в экспертной деятельности. С его помощью проверяют подлинность картин, так как более свежие краски и лаки в таких лучах выглядят темнее, а значит можно установить реальный возраст произведения. Криминалисты также используют УФ-лучи для обнаружения следов крови на предметах. Кроме того, ультрафиолет широко используется для проявления скрытых печатей, защитных элементов и нитей, подтверждающих подлинность документов, а также в световом оформлении шоу, вывесок заведений или декораций.

В медицинских учреждениях ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации хирургических инструментов. Помимо этого, все еще широко распространено обеззараживание воздуха с помощью УФ-лучей. Существует несколько видов такого оборудования.

Так называют ртутные лампы высокого и низкого давления, а также ксеноновые импульсные лампы. Колба такой лампы изготавливается из кварцевого стекла. Основной плюс бактерицидных ламп – долгий срок службы и мгновенная способность к работе. Примерно 60% их лучей находятся в бактерицидном спектре. Ртутные лампы достаточно опасны в эксплуатации, при случайном повреждении корпуса необходима тщательная очистка и демеркуризация помещения. Ксеноновые лампы менее опасны при повреждении и отличаются более высокой бактерицидной активностью. Также бактерицидные лампы разделяют на озоновые и безозоновые. Первые характеризуются наличием в своем спектре волны длиной 185 нанометров, которая взаимодействует с находящимся в воздухе кислородом и превращает его в озон. Высокие концентрации озона опасны для человека, и использование таких ламп строго ограничено во времени и рекомендуется только в проветриваемом помещении. Все это привело к созданию безозоновых ламп, на колбу которых нанесено специальное покрытие, не пропускающее волну в 185 нм наружу.

Вне зависимости от вида бактерицидные лампы имеют общие недостатки: они работают в сложной и дорогостоящей аппаратуре, средний ресурс работы излучателя – 1,5 года, а сами лампы после перегорания должны храниться упакованными в отдельном помещении и утилизироваться специальным образом согласно действующим нормативам.

Состоят из лампы, отражателей и других вспомогательных элементов. Такие устройства бывают двух видов – открытые и закрытые, в зависимости от того, проходят УФ-лучи наружу или нет. Открытые выпускают ультрафиолет, усиленный отражателями, в пространство вокруг, захватывая сразу практически всю комнату, если установлены на потолке или стене. Проводить обработку помещения таким облучателем в присутствии людей строго запрещено.
Закрытые облучатели работают по принципу рециркулятора, внутри которого установлена лампа, а вентилятор втягивает в прибор воздух и выпускает уже облученный наружу. Их размещают на стенах на высоте не менее 2 м от пола. Их возможно использовать в присутствии людей, однако длительное воздействие не рекомендуется производителем, так как часть УФ-лучей может проходить наружу.
Из недостатков таких приборов можно отметить невосприимчивость к спорам плесени, а также все сложности утилизации ламп и строгий регламент использования в зависимости от типа излучателя.

Бактерицидные установки

Группа облучателей, объединенная в один прибор, использующийся в одном помещении, называется бактерицидной установкой. Обычно они достаточно крупногабаритные и отличаются высоким энергопотреблением. Обработка воздуха бактерицидными установками производится строго в отсутствие людей в комнате и отслеживается по Акту ввода в эксплуатацию и Журналу регистрации и контроля. Используется только в медицинских и гигиенических учреждениях для обеззараживания как воздуха, так и воды.

Недостатки ультрафиолетового обеззараживания воздуха

Помимо уже перечисленного, использование УФ-излучателей имеет и другие минусы. Прежде всего, сам ультрафиолет опасен для человеческого организма, он может не только вызывать ожоги кожи, но и сказываться на работе сердечно-сосудистой системы, опасен для сетчатки глаза. Кроме того, он может вызывать появление озона, а с ним и присущие этому газу неприятные симптомы: раздражение дыхательных путей, стимуляция атеросклероза, обострение аллергии.

Эффективность работы УФ-ламп достаточно спорная: инактивация болезнетворных микроорганизмов в воздухе разрешенными дозами ультрафиолета происходит только при статичности этих вредителей. Если микроорганизмы двигаются, взаимодействуют с пылью и воздухом, то необходимая доза облучения возрастает в 4 раза, чего не может создать обычная УФ-лампа. Поэтому эффективность работы облучателя рассчитывается отдельно с учетом всех параметров, и крайне сложно подобрать подходящие для воздействия на все типы микроорганизмов сразу.

Проникновение УФ-лучей относительно неглубокое, и если даже неподвижные вирусы находятся под слоем пыли, верхние слои защищают нижние, отражая от себя ультрафиолет. А значит, после уборки обеззараживание нужно проводить еще раз.
УФ-облучатели не могут фильтровать воздух, они борются только с микроорганизмами, сохраняя все механические загрязнители и аллергены в первозданном виде.

Благоприятные воздействия УФ лучей на организм

Лучи солнца обеспечивают тепло и свет, которые улучшают общее самочувствие и стимулируют кровообращение. Небольшое количество ультрафиолета необходимо организму для выработки витамина D. Витамин D играет важную роль в усвоении кальция и фосфора из пищи, а также в развитии скелета, функционировании иммунной системы и в формировании клеток крови. Без сомнения, небольшое количество солнечного света полезно для нас. Воздействия солнечного света в течение 5 - 15 минут на кожу рук, лица и кистей два - три раза в неделю в течение летних месяцев достаточно для поддержания нормального уровня витамина D. Ближе к экватору, где UV излучение интенсивнее, достаточно еще более короткого промежутка.

Следовательно, для большинства людей дефицит витамина D маловероятен. Возможные исключения – это те, кто значительно ограничил свое пребывание на солнце: не покидающие своего дома престарелые люди или люди с сильно пигментированной кожей, которые проживают в странах с низким уровнем UV излучения. Витамин D естественного происхождения очень редок в нашей пище, он присутствует главным образом в рыбьем жире и масле из печени трески.

Ультрафиолетовое излучение успешно используется при лечении множества заболеваний, включая рахит, псориаз, экзему и др. Это терапевтическое воздействие не исключает отрицательные побочные эффекты UV излучения, но оно проводится под медицинским наблюдением, чтобы гарантировать, что польза превышает риск.

Несмотря на значительную роль в медицине, негативные эффекты UV излучения обычно значительно перевешивают положительные. В дополнение к хорошо известным непосредственным эффектам избытка ультрафиолетового облучения, таким как ожоги или аллергические реакции, долгосрочные эффекты представляют опасность здоровью на протяжении всей жизни. Чрезмерный загар способствует поражению кожи, глаз и, вероятно, иммунной системы. Многие люди забывают о том, что UV радиация накапливается в течение всей жизни. Ваше отношение к загару сейчас определяет возможность развития у вас рака кожи или катаракты в дальнейшей жизни! Риск развития рака кожи напрямую связан с продолжительностью и частотой загара.

Воздействие у льтрафиолета на кожу

Здорового загара не существует! Клетки кожи производят пигмент темного цвета только с целью защиты от последующего излучения. Загар обеспечивает некоторую защиту против ультрафиолета. Темный загар на белой коже эквивалентен фактору защиты SPF между 2 и 4. Однако, это не является защитой от отдаленных последствий, таких как рак кожи. Загар может быть привлекательным в косметическом плане, но фактически это означает только то, что ваша кожа была повреждена и попыталась защитить себя.

Есть два различных механизма образования загара: быстрый загар, когда под воздействием ультрафиолета темнеет уже существующий в клетках пигмент. Этот загар начинает исчезать через несколько часов после прекращения воздействия. Долговременный загар возникает в течение приблизительно трех дней, когда новый меланин будет произведен и распределен между клетками кожи. Этот загар может сохраняться в течение нескольких недель.

Солнечный ожог- Высокие дозы ультрафиолета губительны для большинства клеток эпидермиса, а уцелевшие клетки оказываются повреждены. В лучшем случае солнечный ожог вызывает покраснение кожи, называемое эритемой. Она появляется вскоре после инсоляции и достигает максимальной интенсивности между 8 и 24 часами. В этом случае последствия исчезают в течение нескольких дней. Однако сильный загар может оставлять на коже болезненные пузыри и пятна белого цвета, новая кожа на месте которых лишена защиты и более чувствительна к повреждению ультрафиолетом.

Фотосенсибилизация - Небольшой процент населения обладают особенностью очень остро реагировать на ультрафиолетовое излучение. Даже минимальной дозы ультрафиолетового излучения достаточно для запуска у них аллергических реакций, приводящих к быстрому и сильному солнечному ожогу. Фотосенсибилизация часто связывается с использованием некоторых медикаментов, включая некоторые нестероидные противовоспалительные препараты, болеутоляющие средства, транквилизаторы, пероральные противодиабетические средства, антибиотики и антидепрессанты. Если вы постоянно принимаете какие-либо препараты, внимательно ознакомьтесь с аннотацией или проконсультируйтесь с вашим лечащим врачом о возможных реакциях фотосенсибилизации. Некоторые пищевые и косметические продукты, такие как парфюмерия или мыла могут также содержать увеличивающие чувствительность к ультрафиолету компоненты.

Фотостарение- Воздействие солнца способствует старению вашей кожи путем сочетания нескольких факторов. UVB стимулирует быстрое увеличение количества клеток в верхнем слое кожи. Поскольку все больше клеток произведено, эпидермис утолщается.

UVA, проникающий в более глубокие слои кожи, повреждает структуры соединительной ткани и кожа постепенно теряет эластичность. Морщины, дряблость кожи - часто встречающийся результат этой потери. Явление, которое мы часто можем заметить у пожилых людей - локальное избыточное производство меланина, приводящее к темным участкам или печеночным пятнам. Кроме того, лучи солнца высушивают вашу кожу, делая ее шершавой и грубой.

Немеланомные раковые заболевания кожи- В отличие от меланомы, базальноклеточная и чешуйчатая карцинома обычно не приводят к летальному исходу, но их хирургическое удаление может быть болезненным и привести к образованию рубцов.

Немеланомные раковые образования чаще всего располагаются на открытых солнцу частях тела, таких как уши, лицо, шея и предплечья. Обнаружено, что они более часто встречаются у рабочих, работающих вне помещений, чем у находящихся внутри помещений. Это дает основание полагать, что длительное накопление воздействия UV играет главную роль в развитии немеланомных раковых образований кожи.

Меланома- Злокачественная меланома - самый редкий, но и наиболее опасный тип рака кожи. Это одно из наиболее часто встречающихся раковых образований у людей в возрасте 20-35 лет, особенно в Австралии и Новой Зеландии. Все формы рака кожи имеют тенденцию к увеличению за прошлые двадцать лет, однако, самая высокая во всем мире остается за меланомой.

Меланома может возникнуть под видом новой родинки или как изменения цвета, формы, размера или изменения ощущений в уже существующих пятнах, веснушках или родинках. Меланомы обычно имеют неровный контур и неоднородную окраску. Зуд – еще один частый признак, но он также может встречаться при нормальных родинках. Если заболевание распознано и лечение проведено своевременно, прогноз для жизни благоприятный. При отсутствии лечения опухоль может быстро разрастаться и раковые клетки могут распространиться к другим частям тела.

Воздействие ультрафиолетового излучения на глаза

Глаза занимают менее 2 процентов от поверхности тела, однако представляют собой единственную систему органов, допускающую возможность проникновения видимого света вглубь организма. В течение эволюции множество механизмов развилось, чтобы защитить этот очень чувствительный орган от вредных воздействий солнечных лучей:

Глаз расположен в анатомических углублениях головы, защищен бровными дугами, бровями и ресницами. Однако эта анатомическая адаптация лишь частично защищает от ультрафиолетовых лучей в чрезвычайных условиях, таких как использование солярия или при сильном отражения света от снега, воды и песка.

Сужение зрачка, закрытие век и прищуривание минимизирует проникновение лучей солнца в глаз.

Однако эти механизмы активизированы ярким видимым светом, а не ультрафиолетовыми лучами, но в облачный день ультрафиолетовое излучение также может быть высоким. Поэтому, эффективность этих естественных механизмов защиты против воздействия ультрафиолета ограничена.

Фотокератит и фотоконъюнктивит- Фотокератит - воспаление роговой оболочки, в то время как фотоконъюнктивит относится к воспалению конъюнктивы, мембраны, которая ограничивает сферу глаза и покрывает внутреннюю поверхность век. Воспалительные реакции глазного яблока и век могут быть наравне с солнечным ожогом кожи очень чувствительны и обычно появляются в течение нескольких часов после воздействия. Фотокератит и фотоконъюнктивит могут быть очень болезненными, однако, они обратимы и, по всей видимости, не приводят к продолжительному повреждению глаз или нарушению зрения.

Крайняя форма фотокератита – «снежная слепота». Это иногда происходит у лыжников и альпинистов, которые испытывают воздействие очень высоких доз ультрафиолетовых лучей из-за высотных условий и очень сильного отражения. Свежий снег может отражать до 80 процентов ультрафиолетовых лучей. Эти сверхвысокие дозы ультрафиолета действуют губительно на клетки глаза и могут привести к слепоте. «Снежная слепота» очень болезненна. Чаще всего новые клетки растут быстро и зрение восстанавливается в течение нескольких дней. В отдельных случаях солнечная слепота может привести к осложнениям, таким как хроническое раздражение или слезотечение.

Птеригиум - Это разрастание конъюнктивы на поверхности глаза – часто встречающийся косметический недостаток, предположительно связанный с длительным воздействием ультрафиолета. Птеригиум может распространяться к центру роговой оболочки и таким образом уменьшать зрение. Данное явление также может воспаляться. Несмотря на то, что заболевание может быть устранено хирургическим путем, оно имеет тенденциюрецидивировать.

Катаракта- ведущая причина слепоты в мире. Белки хрусталика накапливают пигменты, которые покрывают линзу и в конечном итоге приводят к слепоте. Несмотря на то, что с возрастом катаракта появляется в различной степени у большинства людей, судя по всему, вероятность ее возникновения возрастает под воздействием ультрафиолета.

Раковые поражения глаз- По последним научным данным полагают, что различные формы рака глаза могут быть связаны воздействием ультрафиолетового излучения в течение жизни.

Меланома – частое раковое поражение глаз и иногда требующее хирургического удаления. Базальноклеточная карцинома наиболее часто располагается в области век.

Влияние УФ излучения на иммунную систему

Воздействие солнечного света может предшествовать герпетическим высыпаниям. По всей вероятности радиация UVB уменьшает эффективность иммунной системы и она больше не может держать под контролем вирус простого герпеса. В результате происходит высвобождение инфекции. В одном исследовании, проведенном в Соединенных Штатах, изучался эффект влияния солнцезащитного крема на выраженность высыпаний герпеса. Из 38 пациентов страдающих инфекцией простого герпеса у 27 развились высыпания после воздействия UV излучения. При использовании солнцезащитного крема напротив, ни у одного из пациентов высыпаний не возникло. Поэтому, кроме защиты от солнца, солнцезащитный крем может быть эффективным в предотвращении рецидива высыпаний герпеса, вызванных солнечным светом.

Исследования последних лет все больше доказывают, что воздействие ультрафиолетового излучения внешней среды может изменить активность и распределение некоторых клеток, ответственных за иммунный ответ в организме человека. Как следствие избыток UV излучения может увеличить риск инфекции или уменьшать способность организма обороняться против рака кожи. Там, где уровень ультрафиолетового излучения высок, (главным образом в развивающихся странах) это может снизить эффективность прививок.

Также высказаны предположения о том, что ультрафиолетовое излучение способно вызвать рак двумя разными способами: путем непосредственного повреждения ДНК и ослабляя иммунную систему. До настоящего времени было проведено не так много исследований, чтобы описать потенциальное влияние иммуномодуляции на развитие рака.

Разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.

Идеи о единстве трёх различных частей спектра впервые появились лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля , Мачедонио Меллони и др.

Подтипы

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргоновый лазер , азотный лазер , эксимерный лазер и др.), конденсированные инертные газы , специальные кристаллы, органические сцинтилляторы , либо свободные электроны , распространяющиеся в ондуляторе .

Также существуют ультрафиолетовые лазеры, использующие эффекты нелинейной оптики для генерации второй или третьей гармоники в ультрафиолетовом диапазоне.

Воздействие

Деградация полимеров и красителей

На здоровье человека

В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Относительная спектральная бактерицидная эффективность ультрафиолетового излучения - относительная зависимость действия бактерицидного ультрафиолетового излучения от длины волны в спектральном диапазоне 205 - 315 нм. При длине волны 265 нм максимальное значение спектральной бактерицидной эффективности равно единице.

Бактерицидное УФ-излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию. Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы.

Обеззараживание воздуха и поверхностей

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в обиходе часто называют просто бактерицидными лампами . Кварцевые лампы также имеют бактерицидный эффект, но их название обусловлено не эффектом действия, как у бактерицидных лампах, а связано с материалом колбы лампы -

Общая характеристика ультрафиолетового излучения

Замечание 1

Ультрафиолетовое излучение открыл И.В. Риттер в $1842$ г. Впоследствии свойства этого излучения и его применение подверглись самому тщательному разбору и изучению. Такие ученые как А. Беккерель, Варшавер, Данциг, Франк, Парфенов, Галанин и многие другие внесли в это изучение большой вклад.

В настоящее время ультрафиолетовое излучение широко применяется в разных областях деятельности. Пик активности по воздействию ультрафиолет достигает в интервале высоких температур. Появляется этот вид спектра, когда температура доходит от $1500$ до $20000$ градусов.

Условно диапазон излучения делят на 2 области:

Ближний спектр , который от Солнца через атмосферу доходит до Земли и имеет длину волны $380$-$200$ нм;
Далекий спектр поглощается озоном, кислородом воздуха и другими компонентами атмосферы. Исследовать этот спектр можно при помощи специальных вакуумных устройств, поэтому его называют ещё вакуумным . Длина его волны $200$-$2$ нм.

Ультрафиолетовое излучение может быть ближним, дальним, экстремальным, средним, вакуумным, причем каждый его вид имеет свои свойства и находит свое применение. Каждый вид ультрафиолетового излучения имеет свою длину волны, но в обозначенных выше пределах.

Спектр ультрафиолетовых солнечных лучей , достигающих поверхности Земли, узок – $400$…$290$ нм. Получается, что Солнце не излучает свет с длиной волны короче $290$ нм. Так это или не так? Ответ на этот вопрос был найден французом А. Корню , установившим, что ультрафиолетовые лучи короче $295$ нм поглощаются озоном. На основании этого А.Корню предположил , что Солнце излучает коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Молекулы кислорода под его действием распадаются на отдельные атомы и образуют молекулы озона. Озон в верхних слоях атмосферы покрывает планету защитным экраном .

Предположение ученого подтвердилось тогда, когда человек сумел подняться в верхние слои атмосферы. Высота Солнца над горизонтом и количество ультрафиолетовых лучей, поступающих на земную поверхность, находятся в прямой зависимости. При изменении освещенности на $20$ % в $20$ раз уменьшится количество ультрафиолетовых лучей, дошедших до поверхности. Проведенные эксперименты показали, что на каждые $100$ м подъема на $3$-$4$ % увеличивается интенсивность ультрафиолетового излучения. В экваториальной области планеты, когда Солнце находится в зените, поверхность земли достигают лучи длиной $290$…$289$ нм. На земную поверхность за Полярным кругом поступают лучи с длиной волны $350$…$380$ нм.

Источники ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет свои источники:

Природные источники;
Источники, созданные человеком;
Лазерные источники.

Природным источником ультрафиолетовых лучей является единственный их концентратор и излучатель – это наше Солнце . Самая близкая к нам звезда излучает мощнейший заряд волн, способных пройти через озоновый слой и достичь земной поверхности. Многочисленные исследования позволили ученым выдвинуть теорию о том, что только с появлением озонового слоя на планете смогла зародиться жизнь. Именно этот слой защищает всё живое от вредного избыточного проникновения ультрафиолетового излучения. Способность к существованию белковых молекул, нуклеиновых кислот и АТФ стала возможна именно в этот период. Озоновый слой выполняет очень важную функцию, взаимодействуя с основной массой УФ-А, УФ-В, УФ-С, он обезвреживает их и не пропускает к поверхности Земли. Поступающее на поверхность земли ультрафиолетовое излучение имеет диапазон, который колеблется в пределах от $200$ до $400$ нм.

Концентрация ультрафиолета на Земле зависит от целого ряда факторов:

Наличия озоновых дыр;
Положения территории (высота) над уровнем моря;
Высота самого Солнца;
Способности атмосферы рассеивать лучи;
Отражающей способности подстилающей поверхности;
Состояния облачных паров.

Искусственные источники ультрафиолета, как правило, создаются человеком. Это могут быть сконструированные людьми приборы, устройства, технические средства. Создаются они для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны. Цель их создания заключается в том, чтобы полученное ультрафиолетовое излучение можно было с пользой применить в разных областях деятельности.

К источникам искусственного происхождения относятся:

Обладающие способностью активировать синтез витамина D в коже человека эритемные лампы . Они не только предохраняют от заболеваний рахитом, но и лечат это заболевание;
Специальные аппараты для соляриев , предупреждающие зимнюю депрессию и дающие красивый естественный загар;
Применяющиеся в помещениях для борьбы с насекомыми лампы-аттрактанты . Для человека они не представляют опасности;
Ртутно-кварцевые устройства;
Эксилампы;
Люминесцентные устройства;
Ксеноновые лампы;
Газоразрядные устройства;
Высокотемпературная плазма;
Синхротронное излучение в ускорителях.

К искусственным источникам ультрафиолета относятся лазеры , работа которых основана на генерации инертных и не инертных газов. Это может быть азот, аргон, неон, ксенон, органические сцинтилляторы, кристаллы. В настоящее время существует лазер , работающий на свободных электронах . В нем получают длину ультрафиолетового излучения равную той, которая наблюдается в вакуумных условиях. Лазерный ультрафиолет используется в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и др.

Применение ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет такие характеристики, которые позволяют его применять в разных сферах.

Характеристики УФ-излучения:

Высокий уровень химической активности;
Бактерицидное воздействие;
Способность вызывать люминесценцию, т.е. свечение различных веществ разными оттенками.

Исходя из этого, ультрафиолетовое излучение может широко использоваться, например, в спектрометрических анализах, астрономии, медицине, в обеззараживании питьевой воды, аналитическом исследовании минералов, для уничтожения насекомых, бактерий и вирусов. Каждая область использует свой тип УФ со своим спектром и длиной волны.

Спектрометрия специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. По результатам спектрометрии спектры для каждого вещества можно классифицировать, т.к. они являются уникальными. Уничтожение насекомых основано на том, что их глаза улавливают коротковолновые спектры, невидимые для человека. Насекомые летят на этот источник и подвергаются уничтожению. Специальные установки в соляриях подвергают тело человека воздействию УФ-А . В результате в коже происходит активизация выработки меланина, что придает ей более темный и ровный цвет. Здесь, конечно, важно защитить чувствительные зоны и глаза.

Медицина . Применение ультрафиолета в этой области тоже связано с уничтожением живых организмов – бактерий и вирусов.

Медицинские показания лечения ультрафиолетом:

Травма тканей, костей;
Воспалительные процессы;
Ожоги, обморожения, кожные заболевания;
Острые респираторные заболевания, туберкулез, астма;
Инфекционные заболевания, невралгии;
Заболевания уха, горла, носа;
Рахиты и трофические язвы желудка;
Атеросклероз, почечная недостаточность и др.

Это далеко не весь перечень заболеваний, для лечения которых используется ультрафиолет.

Замечание 2

Таким образом , ультрафиолет помогает медикам спасать миллионы человеческих жизней и возвращать им здоровье. Используется ультрафиолет и для обеззараживания помещений, стерилизации медицинских инструментов и рабочих поверхностей.

Аналитическая работа с минералами . Ультрафиолет вызывает у веществ люминесценцию и это дает возможность использовать его для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород. Очень интересные результаты дают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. При облучении их катодными волнами, они дают удивительные и неповторимые оттенки. Голубой цвет топаза, например, при облучении высвечивается ярко-зеленым, изумруд – красным, жемчуг переливается многоцветьем. Зрелище потрясающее, фантастическое.

С открытием инфракрасного излучения у известного в свое время германского физика Иоганна Вильгельма Риттера возникло желание изучить противоположную сторону данного явления.

Спустя некоторое время ему удалось выяснить, что на другой конец обладает немалой химической активностью.

Такой спектр стали называть ультрафиолетовыми лучами. Что оно собой представляет и какое влияние оказывает на живые земные организмы, попробуем разобраться далее.

Оба излучения – это в любом случае электромагнитные волны. Как инфракрасное, так и ультрафиолетовое, они с обеих сторон ограничивают спектр света, воспринимаемого человеческим глазом.

Главное отличие этих двух явлений – длина волны. Ультрафиолет обладает достаточно широким диапазоном длины волны – от 10 до 380 мкм и располагается он между видимым светом и рентген-излучением.

Отличия инфракрасного излучения от ультрафиолетового

ИК-излучение имеет основное свойство – излучать тепло, в то время, как ультрафиолетовое обладает химической активностью, что оказывает ощутимое воздействие на человеческий организм.

Как ультрафиолетовое излучение влияет на человека?

Благодаря тому, что УФ делятся по разности длины волны, биологически они влияют на человеческий организм по-разному, поэтому ученые выделяют три участка ультрафиолетового диапазона: УФ-А, УФ-Б, УФ-С: ближний, средний и дальний ультрафиолет.

Атмосфера, которая окутывает нашу планету, выступает в роли защитного щита, что защищает ее от Солнечного потока ультрафиолета. Дальнее излучение удерживается и поглощается практически полностью посредством кислорода, водяного пара, углекислого газа. Таким образом, на поверхность попадает незначительная радиация в виде ближнего и среднего излучения.

Самое опасное – излучение с небольшой длиной волны. Если коротковолновое излучение опадает на живые ткани, это провоцирует моментальное разрушительное действие. Но благодаря тому, что у нашей планеты есть озоновый щит, мы находимся в безопасности от воздействия подобных лучей.

ВАЖНО! Несмотря на природную защиту, мы пользуемся в быту некоторыми изобретениями, являющимися источниками именно данного диапазона лучей. Это сварочные аппараты и ультрафиолетовые лампы, от которых, к сожалению, отказаться нельзя.

Биологически ультрафиолет воздействует на человеческую кожу как небольшое покраснение, загар, что является достаточно мягкой реакцией. Но стоит учитывать индивидуальную особенность кожи, которая может специфически отреагировать на УФ излучение.

Воздействие УФ лучей также неблагоприятно влияет на глаза. Многие осведомлены в том, что ультрафиолет так или иначе влияет на человеческий организм, но подробности известны не все, поэтому далее попробуем более детально разобраться в этой теме.

УФ мутагенез или как УФ воздействует на человеческую кожу

Полностью отказываться от попадания солнечных лучей на кожный покров нельзя, это привод к крайне неприятным последствиям.

Но также впадать в крайность и стараться приобрести привлекательный оттенок тела, изнуряя себя под беспощадными лучами солнца – противопоказано. Что может произойти в случае бесконтрольного пребывания под палящим солнцем?

Если обнаружилось покраснение кожи, это не является признаком того, что спустя некоторое время, оно пройдет и останется милый, шоколадный загар. Кожа темнее вследствие того, что организмом вырабатывается красящий пигмент, меланин, который борется с неблагоприятным воздействием УФ на наш организм.

Притом, покраснение на коже остается недолго, а вот эластичность она может утратить навсегда. Также могут начать разрастаться клетки эпителия, визуально отражающиеся в виде веснушек и пигментных пятен, что также останется надолго, а то и навсегда.

Проникая глубока в ткани, ультрафиолет может привести к ультрафиолетовому мутагенезу, что представляет собой повреждение клеток на генном уровне. Наиболее опасным может стать меланома, в случае метастазировании которой может наступить смерть.

Как защититься от ультрафиолетового излучения?

Можно ли защитить кожу от негативного воздействия ультрафиолета? Да, если, будучи на пляже, придерживаться всего нескольких правил:

Находиться под палящим солнцем необходимо недолго и в строго определенные часы, когда приобретенный легкий загар выступит как фотозащита кожи.
Обязательно использовать солнцезащитные крема. Прежде чем купить такого рода средство, обязательно проверьте, способно ли оно защитить вас от УФ-А и УФ-В.
Стоит включить в рацион питания продукты, содержащие максимальное количество витаминов С и Е, а также богатые на антиоксиданты.

Если вы находитесь не на пляже, но вынуждены находится од открытым небом, стоит выбирать специальную одежду, способную защитить кожу от УФ.

Электроофтальмия – негативное влияние УФ-излучения на глаза

Электроофтальмия – явление, возникающие вследствие негативного воздействия ультрафиолета на структуру глаза. УФ волны со средним диапазонов в данном случае являются очень разрушающими для человеческого зрения.

Электроофтальмия

Данные явления чаще всего возникают, когда:

Человек наблюдает за солнцем, его местонахождением, не обезопасив глаза специальными приспособлениями;
Яркое солнце на открытом пространстве (пляж);
Человек находится в заснеженном районе, в горах;
В помещении, где находится человек, рассоложены кварцевые лампы.

Электроофтальмия может привести к ожогу роговицы, главными симптомами которого можно назвать:

Слезоточивость глаз;
Существенные рези;
Боязнь яркого света;
Покраснение белка;
Отёк эпителия роговицы и век.

О статистике глубокие слои роговицы не успевают подвергнуться поражению, поэтому, когда эпителий заживляется, зрение полностью восстанавливается.

Как оказать первую помощь при электроофтальмии?

Если человек столкнулся с вышеперечисленными симптомами, это не только эстетически неприятно, но и может доставить немыслимые страдания.

Оказание первой помощи довольно простое:

Сперва промыть глаза чистой водой;
Затем применить увлажняющие капли;
Надеть очки;

Чтобы избавиться от рези в глазах, достаточно сделать компресс из влажных пакетиков от черного чая, или же натереть сырой картофель. В случае, если эти способы не помогли, стоит сразу же обратиться за помощью к специалисту.

Чтобы избежать подобных ситуаций, достаточно приобрести социальные солнцезащитные очки. Маркировка UV-400 говорит о том, что данный аксессуар способен защитить глаза от всех УФ-излучений.

Как УФ-излучение используется в медицинской практике?

В медицине есть понятие «ультрафиолетового голодания», что может возникнуть в случае длительного избегания солнечного света. При этом могут возникнут неприятные патологии, избежать которые легко, используя искусственные источники ультрафиолета.

Их небольшое воздействие способно компенсировать дефицит зимней нехватки витамина D.

Помимо этого, подобная терапия применима в случае проблем с суставами, заболевания кожи и аллергических реакций.

При помощи УФ-излучения можно:

Повысить гемоглобин, но снизить уровень сахара;
Нормализовать работу щитовидки;
Улучшить и устранить проблемы дыхательной и эндокринной системы;
При помощи установок с ультрафиолетовым излучением дизенфицируют помещения и хирургические инструменты;
УФ-лучи обладают бактерицидными свойствами, что особенно полезно для больных с гнойными ранами.

ВАЖНО! Всегда, применяя подобные излучения на практике, стоит ознакомиться не только с положительными, но и с негативными сторонами их воздействия. Применять искусственное, как и природное УФ-излучение в качестве лечения категорически запрещается при онкологии, кровотечениях, гипертонии 1 и 2 стадии, туберкулёзе активной формы.