Что такое ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение — это невоспринимаемые человеческим глазом электромагнитные волны, которые заполняют спектральную плоскость между рентгеновским и видимым излучением, их протяженность составляет от 400 до 100 нм. Они обладают электромагнитным характером и фотохимической активностью.

С момента открытия спектр полезного применения ультрафиолета расширяется по сей день.

История открытия УФ-излучения

Впервые понятие UF встречается у философа из Индии Шри Мадхвачарья, который жил в XIII в. В местности, где он проживал, атмосфера излучала незримые лучи фиолетового цвета.

В 1801 г. немецким физиком И. В. Риттером было открыто ближнее ультрафиолетовое (актиническое) излучение, он обнаружил его при опыте с хлоридом серебра, который под влиянием незримого излучения быстрее разлагался. При этом многие ученые сошлись во мнении, что свет состоит из 3 отдельных элементов: инфракрасного (теплового), видимого (осветительного) и ультрафиолетового (восстанавливающего).

Положительные свойства

Ультрафиолетовые волны имеют разный диапазон активности. Спектр воздействия УФ может быть положительным либо отрицательным.

К положительным свойствам UF относят:

• образование биологически активных веществ;
• укрепление защитных сил организма;
• обеспечение светом и теплом;
• стимуляция синтеза эндорфинов (гормоны счастья);
• синтез кальциферола (витамин Д);
• улучшение углеводного и белкового обмена веществ;
• стимуляция циркуляции крови, повышение проницаемости сосудов;
• повышение тонуса центральной нервной системы;
• обеззараживание воды, почвы, воздуха;
• усиление деятельности эндокринных желез.

Незначительные дозы ультрафиолета защищают кожные покровы от дальнейшего интенсивного воздействия лучей солнца. Так, людям, которые собираются отдыхать либо работать в жарких странах, рекомендовано посетить солярий, где используют сертифицированное оборудование и проводят мероприятия по калибровке УФ-ламп. Меланин (пигмент), который образуется в коже, будет поглощать большие дозы UF, при этом ближайшие клетки не будут разрушаться.

Негативные последствия ультрафиолетового излучения

Последствия УФ-излучения могут быть острыми, они появляются в результате облучения большими дозами за короткий промежуток времени. К ним относят:

• острые фотодерматозы;
• загар, приводящий к ожогам;
• повышение температуры тела;
• головная боль;
• учащенное сердцебиение.

Влияние уф-излучения на здоровье человека.

Кроме острых последствий есть отсроченное негативное влияние, которое появляется вследствие длительного облучения умеренными дозами:

• ультрафиолетовая радиация, обладающая мутагенными свойствами;
• фотостарение;
• новообразования кожных покровов (меланома, карцинома);
• фотодерматиты;
• различные заболевания органов зрения (фотоофтальмия, птеригиум, катаракта и др.);
• фотосенсибилизация.

Исследования последних лет доказывают, что там, где уровень УФ-облучения высок (преимущественно в развивающихся странах), снижается эффективность прививок.

Подгруппы излучения

Ультрафиолет делят на подтипы, стандарт ISO выделяет такие виды солнечного излучения:

• ближнее ультрафиолетовое излучение (область А, длинноволновая, NUV), протяженность волны при этом колеблется в пределах 400-315 нм;
• средний УФ (область В, средневолновая, MUV), излучение достигает 315-280 нм;
• дальний УФ (область С, коротковолновая, FUV), протяженность составляет 280-100 нм;
• экстремальный (EUV, XUV), достигает 121-10 нм.

Спектры, которые дают источники UF, делят на 3 типа:

1. Непрерывные (тормозное, соединительное излучение).
2. Линейчатые (типичны для газов, атомов и ионов).
3. Полосные (состоят из молекул, наблюдаются при исследовании разреженных молекулярных газов).

Более жесткие ультрафиолетовые волны поглощаются воздухом. Ультрафиолетовый спектр области А называют «черным светом» из-за того, что он не виден глазу, но при этом распознается, отражаясь от некоторых предметов благодаря фотолюминесценции (оптическое излучение).

Спектр различных излучений, среди которых не все видны человеческим глазом.

Для экстремального и дальнего диапазона UF применяют термин «вакуумный» из-за того, что волны поглощаются атмосферой земного шара.

Основные источники

Источники УФ классифицируют на природные, искусственные и лазерные. Главным естественным источником УФ на земле является солнце (9%), при этом насыщенность излучения зависит от следующих причин:

1. Высота над уровнем моря.
2. Количество облаков.
3. Высота солнцестояния.
4. Атмосферное рассеивание.
5. Степень отражения УФ от поверхностей (почва, водоемы).
6. Скопление озона над землей (озоновые дыры).

Вид озоновой дыры из космоса.

Помимо солнца, ультрафиолетовые лучи вырабатывают звезды, туманности и другие космические объекты. Искусственные источники УФ-радиации делят на газоразрядные, люминесцентные и температурные. Наибольшее UF-излучение испускают электроны в ускорителе и специальные лазеры в никелеподобном ионе. На практике же применяют 3 основных типа:

1. Прямые ртутно-кварцевые лампы (ПРК) или дуговые ртутно-кварцевые лампы (ДРК) − это мощные резервы для излучения волн типа А, В (25%), С (15%) с видимой частью спектра. ПРК используют для обеззараживания предметов внешней среды и для облучения людей с целью лечения и профилактики заболеваний.
2. Увиолевое стекло (БУВ) и бактерицидные лампы − это коротковолновые ультрафиолетовые волны (С), максимальное значение достигает 254 нм. Их используют только для уничтожения микроорганизмов с поверхности объектов внешней среды: предметов общего пользования, воды, воздуха.
3. Эритемные люминесцентные лампы (ЭУВ, ЛЭ) − это источники ближнего (А) и средневолнового (В) излучения. Эти лампы используют для детей в лечении и профилактике заболеваний.

Искусственные источники ультрафиолетового света.

Еще одним видом источника ультрафиолета являются лазеры, их работа зависит от генерации различных газов (инертных либо нет). Источниками являются:

• неон;
• аргон;
• кристаллы;
• ксенон;
• азот;
• органические сцинтилляторы.

Лазеры используют в микробиологических, биотехнологических исследованиях и масс-спектрометрии.

Чрезкожное ультрафиолетовое облучение специальным медицинским лазером.

Область применения ультрафиолетового излучения

УФ-излучение применяют во многих отраслях жизнедеятельности человека в зависимости от его характеристик, таких как:

• способность уничтожать различные микроорганизмы (бактерицидное свойство);
• люминесценция, способность вызывать свечение некоторых веществ;
• высокая химическая активность.

Вышеуказанные особенности позволяют широко применять УФ-волны в следующих областях:

• косметология;
• уничтожение патогенной микрофлоры в питьевой воде, на поверхности или внутри любых предметов;
• фотолитография;
• медицина;
• сельское хозяйство;
• аналитическое исследование минералов;
• астрономические исследования;
• спектрометрические анализы;
• экспертная деятельность.

Каждая сфера деятельности применяет разный тип ультрафиолета со своей длиной и спектром действия.

Воздействие утрафиолета на здоровье человека

Нахождения под солнцем длительностью 5-15 минут 3 раза в неделю в течение летних месяцев достаточно для того, чтобы УФ-лучи оказывали успокаивающее, болеутоляющее, антиспастическое и антирахитическое воздействие на организм. Также небольшие дозировки ультрафиолета стимулируют выработку антител, благодаря которым повышается сопротивляемость организма к различному роду инфекций. Ультрафиолетовые лучи изменяют легочную вентиляцию — ритм и частоту дыхания, усиливается газообмен, потребление кислорода.

При недостаточном поступлении либо длительном отсутствии УФ начинается «световое голодание». Оно проявляет себя нарушением минерального обмена в организме, ослаблением иммунитета, упадком сил и др.

Отрицательное влияние на организм проявляется по-разному, это зависит от области поражения. К самым распространенным относят:

• повреждение кожных покровов: повышается восприимчивость к ультрафиолету (фотосенсибилизация), повреждается структура соединительной ткани, появляются морщины, снижается тургор (фотостарение), злокачественные новообразования (меланома) и доброкачественные (чешуйчатая, базальноклеточная карцинома) и солнечный ожог;
• органы зрения: разрастание конъюнктивы глаза (птеригиум), помутнение хрусталика глаза (катаракта), воспаление конъюнктивы (фотоконъюнктивит), ожог роговицы (электроофтальмия, фотоофтальмия), воспаление роговой оболочки (фотокератит).

При длительном нахождении под УФ-радиацией появляются герпетические высыпания; это связано с тем, что защитные силы организма ослабевают, и происходит высвобождение инфекции.