Длина волны ультрафиолетового излучения. Свойства ультрафиолетового излучения

Солнце, как и другие звезды, излучает не только видимый свет - оно производит целый спектр электромагнитных волн, отличающихся частотой, длиной и количеством переносимой энергии. Этот спектр делится на диапазоны от радиации до радиоволн, и самым важным среди них является ультрафиолет, без которого невозможна жизнь. В зависимости от различных факторов УФ-излучение может приносить как пользу, так и вред.

Ультрафиолет - это участок электромагнитного спектра, находящийся между видимым и рентгеновским излучением и имеющий длину волны от 10 до 400 нм. Такое название он получил как раз из-за своего расположения - сразу за диапазоном, который воспринимается человеческим глазом как фиолетовый цвет.

Ультрафиолетовый диапазон измеряется в нанометрах и делится на подгруппы в соответствии с международным стандартом ISO:

• ближний (длинноволновой) - 300−400 нм;
• средний (средневолновой) - 200−300 нм;
• дальний (коротковолновый) - 122−200 нм;
• экстремальный - длина волны равна 10−121 нм.

В зависимости от того, к какой группе относится ультрафиолетовое излучение, свойства его могут изменяться. Так, подавляющая часть диапазона является невидимой для человека, но ближний ультрафиолет можно увидеть, если он имеет длину волны 400 нм. Такой фиолетовый свет испускают, например, диоды.

Поскольку разные диапазоны света отличаются количеством переносимой энергии и частотой, подгруппы значительно отличаются проникающей способностью. Например, при воздействии на человека ближние УФ-лучи блокируются кожей, а средневолновое излучение может проникнуть в клетки и вызвать мутации ДНК. Это свойство используется в биотехнологии для получения генномодифицированных организмов.

Как правило, на Земле можно встретиться только с ближним и средним ультрафиолетом: такое излучение поступает от Солнца, не блокируясь атмосферой, а также генерируется искусственным путем. Именно лучи 200−400 нм играют большую роль в развитии жизни, ведь с их помощью растения вырабатывают кислород из углекислого газа. Опасное же для живых организмов жесткое коротковолновое излучение не попадает к поверхности планеты благодаря озоновому слою, который частично отражает и поглощает фотоны.

Источники ультрафиолета

Природными генераторами электромагнитного излучения являются звезды: в процессе термоядерного синтеза, происходящего в центре звезды, создается полный спектр лучей. Соответственно, основная часть ультрафиолета на Земле поступает от Солнца. Интенсивность излучения, достигающего поверхности планеты, зависит от многих факторов:

• толщина озонового слоя;
• высота Солнца над горизонтом;
• высота над уровнем моря;
• состав атмосферы;
• погодные условия;
• коэффициент отражения излучения от поверхности Земли.

С солнечным ультрафиолетом связано множество мифов. Так, считается, что в пасмурную погоду нельзя загореть, однако, хоть облачность и влияет на интенсивность УФ-излучения, большая его часть способна проникать сквозь облака. В горах и зимой на уровне моря может показаться, что риск вреда от ультрафиолета минимален, но на самом деле он даже возрастает: на большой высоте интенсивность излучения увеличивается из-за разреженности воздуха, а снежный покров становится косвенным источником ультрафиолета, так как до 80% лучей отражаются от него.

Особенно осторожным нужно быть в солнечный, но холодный день: даже если тепло от Солнца не чувствуется, ультрафиолет есть всегда. Тепло и УФ-лучи находятся на противоположных концах видимого спектра и имеют разную длину волны. Когда инфракрасное излучение зимой проходит по касательной к Земле и отражается, ультрафиолет всегда достигает поверхности.

Естественное УФ-излучение имеет существенный недостаток - его невозможно контролировать. Поэтому для использования в медицине, санитарии, химии, косметологии и других сферах разрабатываются искусственные источники ультрафиолетового излучения. Необходимый диапазон электромагнитного спектра генерируется в них путем нагрева газов электрическим разрядом. Как правило, лучи испускаются парами ртути. Таким принципом действия характеризуются разные виды ламп:

• люминесцентные - дополнительно производят видимый свет вследствие эффекта фотолюминесценции;
• ртутно-кварцевые - излучают волны с длиной от 185 нм (жесткий ультрафиолет) до 578 нм (оранжевый цвет);
• бактерицидные - имеют колбу из специального стекла, блокирующего лучи короче 200 нм, что не дает образовываться токсичному озону;
• эксилампы - не имеют ртути, ультрафиолет излучается в общем диапазоне;
• - благодаря эффекту электролюминесценции могут работать в любом узком диапазоне от до ультрафиолетового.

В научных исследованиях, экспериментах, биотехнологии используются специальные ультрафиолетовые . Источником излучения в них могут служить инертные газы, кристаллы или свободные электроны.

Таким образом, разные искусственные источники ультрафиолета генерируют излучение разных подтипов, что определяет их сферу применения. Лампы, работающие в диапазоне >300 нм, используются в медицине, <200 - для обеззараживания и т. д.

Сферы применения

Ультрафиолет способен ускорять некоторые химические процессы, например, синтез витамина D в коже человека, деградацию молекул ДНК и полимерных соединений. Кроме того, он вызывает эффект фотолюминесценции в некоторых веществах. Благодаря таким свойствам искусственные источники этого излучения широко применяются в самых разных сферах.

Медицина

В первую очередь в медицине нашло применение бактерицидное свойство ультрафиолетовой радиации. С помощью УФ-лучей подавляется рост патогенных микроорганизмов при ранениях, обморожениях, ожогах. Облучение крови применяется при отравлениях алкоголем, наркотическими веществами и медикаментами, воспалении поджелудочной железы, сепсисе, тяжелых инфекционных заболеваниях.

Облучение УФ-лампой улучшает состояние пациента при заболеваниях разных систем организма:

• эндокринная - дефицит витамина D, или рахит, сахарный диабет;
• нервная - невралгии разной этиологии;
• опорно-двигательная - миозит, остеомиелит, остеопороз, артрит и другие заболевания суставов;
• мочеполовая - аднексит;
• респираторная;
• болезни кожи - псориаз, витилиго, экзема.

Следует учитывать, что ультрафиолет не является основным средством лечения перечисленных заболеваний: облучение им используется как физиотерапевтическая процедура, положительно сказывающаяся на самочувствии больного. Она имеет ряд противопоказаний, поэтому применять ультрафиолетовую лампу без консультации с врачом нельзя.

Используется УФ-излучение и в психиатрии для лечения «зимней депрессии», при которой из-за уменьшения уровня естественного солнечного света снижается синтез мелатонина и серотонина в организме, что сказывается на работе ЦНС. Для этого применяются специальные люминесцентные лампы, излучающие полный спектр света от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона.

Санитария

Наиболее полезным является применение ультрафиолетового излучения с целью дезинфекции. Для обеззараживания воды, воздуха и твердых поверхностей используются ртутно-кварцевые лампы низкого давления, генерирующие лучи с длиной волны 205−315 нм. Такая радиация лучше всего поглощается молекулами ДНК, что приводит к нарушению структуры генов микроорганизмов, из-за чего они перестают размножаться и быстро вымирают.

Ультрафиолетовое обеззараживание отличается отсутствием продолжительного действия: сразу после завершения обработки эффект спадает, и микроорганизмы вновь начинают размножаться. С одной стороны, это делает дезинфекцию менее эффективной, с другой - лишает ее способности негативно воздействовать на человека. УФ-облучение не может использоваться для полной обработки питьевой воды или жидкостей для хозяйственных нужд, но может служить дополнением к хлорированию.

Облучение средневолновым ультрафиолетом часто комбинируется с обработкой жестким излучением с длиной волны 185 нм. В этом случае кислород превращается в , ядовитый для патогенных организмов. Такой метод дезинфекции называется озонированием, и он имеет в несколько раз большую эффективность, чем обычное освещение УФ-лампой.

Химический анализ

Благодаря тому, что свет с разной длиной волны поглощается материей в разной степени, УФ-лучи могут использоваться для спектрометрии - метод определения состава вещества. Образец облучается генератором ультрафиолета с изменяющейся длиной волны, поглощает и отражает часть лучей, на основании чего строится график-спектр, уникальный для каждого вещества.

Эффект фотолюминесценции используется при анализе минералов, в состав которых входят вещества, способные светиться при облучении ультрафиолетом. Этот же эффект применяется для защиты документов: они помечаются специальной краской, которая испускает видимый свет под лампой черного света. Также при помощи люминесцентной краски можно определить наличие УФ-излучения.

Помимо прочего, УФ-излучатели используются в косметологии, например, для создания загара, сушки и в других процедурах, в полиграфии и реставрации, энтомологии, генной инженерии и т. д.

Негативное воздействие УФ-лучей на человека

Хотя УФ-лучи широко применяются для лечения заболеваний и обладают оздоровительным эффектом, возможно и вредное влияние ультрафиолетового излучения на организм человека. Все зависит от того, сколько энергии будет перенесено в живые клетки солнечной радиацией.

Наибольшей энергией обладают коротковолновые лучи (тип UVC); кроме того, они обладают наибольшей проникающей способностью и могут разрушить ДНК даже в глубоких тканях организма. Однако такое излучение полностью поглощается атмосферой. Среди лучей, достигающих поверхности, 90% приходится на длинноволновое (UVA) и 10% - на средневолновое (UVB) излучение.

Длительное воздействие лучей UVA или кратковременное облучение ультрафиолетом UVB приводит к получению достаточно большой дозы радиации, влекущей за собой печальные последствия:

• ожоги кожи разной степени тяжести;
• мутации клеток кожи, приводящие к ускорению старения и меланоме;
• катаракту;
• ожог роговой оболочки глаза.

Отсроченные повреждения - рак кожи и катаракта - могут развиваться в течение долгого времени; при этом излучение типа UVA может действовать в любое время года и в любую погоду. Поэтому защищаться от солнца следует всегда, в особенности людям с повышенной фоточувствительностью.

Защита от ультрафиолета

У человека есть естественная защита от ультрафиолетового излучения - меланин, содержащийся в клетках кожи, волосах, радужной оболочке глаза. Этот белок поглощает большую часть ультрафиолета, не давая ему воздействовать на другие структуры организма. Эффективность защиты зависит от цвета кожи, именно поэтому лучи UVA способствуют возникновению загара.

Однако при чрезмерном воздействии меланин перестает справляться с УФ-лучами. Чтобы солнечный свет не нанес вред, следует:

• стараться оставаться в тени;
• носить закрытую одежду;
• защищать глаза специальными очками или контактными линзами, блокирующими УФ-излучение, но прозрачными для видимого света;
• пользоваться защитными кремами, в состав которых входят минеральные или органические вещества, отражающие УФ-лучи.

Конечно, необязательно всегда использовать полный набор защитных средств. Следует ориентироваться на ультрафиолетовый индекс, описывающий наличие избыточного УФ-излучения у поверхности земли. Он может принимать значения от 1 до 11, а активная защита требуется при 8 баллах и более. Информацию об этом индексе можно узнать из прогноза погоды.

Таким образом, ультрафиолет - это тип электромагнитного излучения, который может приносить как пользу, так и вред. Важно помнить, что солнечные ванны оздоровляют и омолаживают организм только при умеренном применении; избыточное воздействие света может привести к серьезным проблемам со здоровьем.

Всем известно, что Солнце — центр нашей системы планет и стареющая звезда — испускает лучи. Солнечное излучение состоит из ультрафиолетовых лучей (УФ / UV) типа А, или UVA — длинноволновых, типа В, или UVB — коротковолновых. Наше понимание того, какие виды повреждений они могут причинять коже и как лучше всего защититься от УФ, похоже, меняется каждый год — по мере появления новых исследований. Например, когда-то считалось, что только UVB вредны для кожи, но мы все больше и больше узнаем из исследований о повреждениях, вызванных UVA. Как следствие, появляются и улучшенные формы защиты от UVA, которые способны при правильном применении предотвратить повреждения от воздействия солнца.

Что такое УФ-излучение?

УФ-излучение является частью электромагнитного (светового) спектра, который достигает Земли от Солнца. Длина волн УФ-излучения меньше спектра видимого света, что делает его невидимым для невооруженного глаза. Излучение по длине волн делится на UVA, UVB и UVC, причем UVA — наиболее длинноволновое (320-400 нм, где нм — миллиардная часть метра). UVA подразделяется еще на два диапазона волн: UVA I (340-400 нм) и UVA II (320-340 нм). Диапазон UVB — от 290 до 320 нм. Более короткие лучи UVC поглощаются озоновым слоем и не достигают поверхности земли.

Однако два типа лучей — UVA и UVB — проникают в атмосферу и являются причиной многих болезней — преждевременного старения кожи, повреждения глаз (включая катаракту) и рака кожи. Они также подавляют работу иммунной системы, уменьшая способность организма бороться с этими и другими заболеваниями.

УФ-излучение и рак кожи

Повреждая клеточную ДНК кожи, чрезмерное УФ-излучение вызывает генетические мутации, которые могут привести к раку кожи. Поэтому и Департамент здравоохранения и социальных служб США, и Всемирная организация здравоохранения признали УФ доказанным канцерогеном для человека. Ультрафиолетовое излучение считается основной причиной рака кожи немеланомы (NMSC), включая карциному базальной клетки (BCC) и плоскоклеточную карциному (SCC). Эти виды рака поражают ежегодно более миллиона людей в мире, из которых более 250 000 — граждане США. Многие эксперты считают, что, особенно для людей с бледной кожей, УФ-излучение часто играет ключевую роль в развитии меланомы — самой опасной формы рака кожи, которая ежегодно убивает более 8 000 американцев.

УФ А-излучение

Большинство из нас подвергается воздействию большого количества ультрафиолета на протяжении жизни. Лучи UVA составляют до 95 % УФ-излучения, достигающего поверхности Земли. Хотя они менее интенсивны, чем UVB, лучи UVA в 30-50 раз более распространены. Они присутствуют с относительно равной интенсивностью в течение всего светового дня в течение года и могут проникать сквозь облака и стекло.

Именно UVA, которое проникает в кожу более глубоко, чем UVB, виновато в старении кожи и возникновении морщин (так называемая солнечная геродермия), но до недавнего времени ученые полагали, что UVА не наносило значительного ущерба эпидермису (самый внешний слой кожи), где локализуется большинство случаев рака кожи. Однако исследования последних двух десятилетий показывают, что именно UVA повреждает клетки кожи, называемые кератиноцитами, в базальном слое эпидермиса, где развивается большинство случаев рака кожи. Базальные и плоскоклеточные клетки — это разновидности кератиноцитов.

Также именно UVA вызывает в основном загар, и теперь мы знаем, что загар (безразлично, где он получен — на открытом воздухе или в солярии) наносит коже ущерб, который усугубляется с течением времени, поскольку повреждаются ДНК кожи. Оказывается, кожа темнеет именно потому, что таким образом организм пытается предотвратить дальнейшее повреждение ДНК. Данные мутации могут привести к раку кожи.

Вертикальный солярий в основном излучает UVA. Лампы, используемые в салонах для загара, излучают дозы UVA в 12 раз больше, чем солнце. Неудивительно, что у людей, которые используют салон для загара, в 2,5 раза чаще развивается плоскоклеточный рак и в 1,5 раза чаще — базально-клеточный рак. Согласно недавним исследованиям, первое воздействие солярия в молодом возрасте повышает риск меланомы на 75%.

УФ В-излучение

UVB, которые являются главной причиной покраснения кожи и солнечных ожогов, наносят в основном ущерб более поверхностным эпидермальным слоям кожи. UVB играет ключевую роль в развитии рака кожи, старении и потемнении кожи. Интенсивность излучения зависит от сезона, местоположения и времени суток. Самое значительное количество UVB поражает США в период с 10:00 до 16:00 с апреля по октябрь. Однако лучи UVB могут повреждать кожу круглый год, особенно на больших высотах и на отражающих поверхностях, таких как снег или лед, которые отдают назад до 80% лучей, так что они попадают на кожу дважды. Радует только то, что UVB практически не проникают через стекло.

Защитные меры

Помните, что защищаться от УФ-излучения следует как внутри помещений, так и снаружи. Всегда ищите тень на улице, особенно между 10:00 и 16:00. А поскольку UVA проникает через стекло, подумайте над укреплением тонированной UV-защитной пленки на верхних частях боковых и задних стекол вашего автомобиля, а также на окнах дома и офиса. Такая пленка блокирует до 99,9% УФ-излучения и пропускает до 80% видимого света.

На открытом воздухе одевайте, чтобы ограничить воздействие УФ-излучения, специальную солнцезащитную одежду с UPF (коэффициент защиты от ультрафиолетового излучения). Чем выше значения UPF, тем лучше. Например, рубашка с UPF 30 означает, что только 1/30-я ультрафиолетового излучения Солнца может достичь кожи. Существуют и специальные добавки в средства для стирки, которые в обычных тканях обеспечивают более высокие значения UPF. Не игнорируйте возможность защититься — выбирайте те ткани, у которых лучшая защита от солнечных лучей. Например, яркая или темная блестящая одежда отражает больше УФ-излучения, чем светлые и отбеленные хлопчатобумажные ткани; правда, свободная одежда обеспечивает больший барьер между вашей кожей и солнечными лучами. Наконец, широкополые шляпы и солнцезащитные очки с УФ-защитой помогают защитить чувствительную кожу на лбу, шее и вокруг глаз — именно в этих областях обычно бывают наиболее тяжелые повреждения.

Защитный фактор (SPF) и УФ В-излучение

С появлением современных солнцезащитных кремов появилась традиция измерять их эффективность фактором защиты от солнца, или SPF. Как ни странно, SPF — это не фактор и не мера защиты как таковой.

Эти числа просто указывают, сколько времени потребуется, чтобы UVB-лучи вызвали покраснение кожи при использовании солнцезащитного крема по сравнению с тем, как кожа будет краснеть без применения данного продукта. Например, пользуясь солнцезащитным кремом с SPF 15, человек продлит время безопасного нахождения на солнце в 15 раз по сравнению с пребыванием в аналогичных условиях без солнцезащитного крема. Солнцезащитный крем SPF 15 экранирует 93% солнечных лучей UVB; SPF 30 — 97%; и SPF 50 — до 98%. Крем с SPF 15 или даже выше необходимы для адекватной повседневной защиты кожи в солнечное время года. Для более длительного или интенсивного воздействия солнца, например нахождения на пляже, рекомендуется SPF 30 или выше.

Солнцезащитный компонент

Поскольку UVA и UVB вредны для кожи, то нужна защита от обоих видов лучей. Эффективная защита начинается с SPF от 15 или выше, также важны следующие ингредиенты: stabilized a avobenzone, ecamsule (также известный как Mexoryl TM), oxybenzone, titanium dioxide, и zinc oxide . На этикетках солнцезащитных средств можно прочесть фразы типа «защищает от нескольких спектров лучей», «с широким спектром защиты» или «защита от UVA/UVB — все это указывает на то, что предусмотрена защита от UVA. Однако такие фразы могут не совсем соответствовать действительности.

В настоящее время 17 активных ингредиентов одобрены FDA (Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов) для использования в солнцезащитных кремах. Эти фильтры делятся на две широкие категории: химические и физические. Большинство УФ-фильтров — химические, то есть они образуют тонкую защитную пленку на поверхности кожи и поглощают УФ-излучение, прежде чем лучи проникнут в кожу. Физические солнцезащитные средства чаще всего состоят из нерастворимых частиц, отражающих УФ-лучи от кожи. Большинство солнцезащитных кремов содержат смесь химических и физических фильтров.

• Ищите тень, особенно между 10:00 и 16:00.
• Не обгорайте.
• Избегайте интенсивного загара и вертикального солярия.
• Носите закрытую одежду, в том числе широкополую шляпу и солнцезащитные очки с ультрафиолетовыми фильтрами.
• Используйте солнцезащитный крем широкого спектра (UVA/UVB) с SPF 15 или выше каждый день. Для продолжительной активности на открытом воздухе используйте водостойкий солнцезащитный крем с широким спектром (UVA/UVB) с SPF 30 или выше.
• Наносите достаточную порцию (2 столовые ложки минимум) солнцезащитного крема на все тело за 30 минут до выхода на улицу. Повторно применять крем следует каждые два часа или сразу после купания/чрезмерного потоотделения.
• Берегите новорожденных от солнца, поскольку солнцезащитные кремы можно использовать только для младенцев старше шести месяцев.
• Каждый месяц проверяйте свою кожу с ног до головы — если обнаружили что-то подозрительное, то бегом к доктору.
• Ежегодно посещайте врача для профессионального обследования кожи.

Вода, солнечные лучи и кислород, содержащийся в земной атмосфере – вот основные условия возникновения и факторы, обеспечивающие продолжение жизни на нашей планете. При этом уже давно доказано, что спектр и интенсивность солнечной радиации в космическом вакууме неизменны, а на Земле воздействие ультрафиолетового излучения зависит от очень многих причин: времени года, географического местоположения, высоты над уровнем моря, толщины озонового слоя, облачности и уровня концентрации естественных и промышленных примесей в воздухе.

Что такое ультрафиолетовые лучи

Солнце излучает лучи в видимых и невидимых для человеческого глаза диапазонах. К невидимому спектру относятся инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.

Инфракрасное излучение – это электромагнитные волны длиной от 7 до 14 нм, которые несут на Землю колоссальный поток тепловой энергии, и поэтому их часто называют тепловыми. Доля инфракрасных лучей в солнечной радиации – 40%.

Ультрафиолетовое излучение представляет собой спектр электромагнитных волн, диапазон которых разделён условно на ближние и дальние ультрафиолетовые лучи. Дальние или вакуумные лучи полностью поглощаются верхними слоями атмосферы. В земных условиях они искусственно генерируются только в вакуумных камерах.

Ближние ультрафиолетовый лучи, разделены на три подгруппы диапазонов:

• длинный – А (UVA) от 400 до 315 нм;
• средний – В (UVB) от 315 до 280 нм;
• короткий – С (UVС) от 280 до 100 нм.

Чем измеряется ультрафиолетовое излучение? Сегодня существуют много специальных приборов, как для бытового, так и для профессионального применения, которые позволяют измерить частоту, интенсивность и величину полученной дозы УФ-лучей, и тем самым оценить их вероятную вредность для организма.

Несмотря на то, что ультрафиолетовое излучение в составе солнечного света занимает всего лишь около 10%, именно благодаря его воздействию произошёл качественны скачок в эволюционном развитии жизни – выход организмов из воды на сушу.

Основные источники ультрафиолетового излучения

Главный и естественный источник ультрафиолетового излучения – это конечно же Солнце. Но и человек научился «производить ультрафиолет» с помощью специальных ламповых приборов:

• ртутно-кварцевые лампы высокого давления, работающие в общем диапазоне УФ-излучения – 100-400 нм;
• витальные люминесцентные лампы, генерирующие длину волн от 280 до 380 нм, с максимальным пиком излучения между 310 и 320 нм;
• озонные и безозонные (с кварцевым стеклом) бактерицидные лампы, 80% ультрафиолетовых лучей которых приходится на длину 185 нм.

Как ультрафиолетовое излучение солнца, так и искусственный ультрафиолетовый свет обладают возможностью воздействовать на химическую структуру клеток живых организмов и растений, и на сегодняшний момент, известны только некоторые разновидности бактерий, которые могут обходиться и без него. Для всех остальных отсутствие ультрафиолетового излучения приведёт к неминуемой гибели.

Так каково же реальное биологическое действие ультрафиолетовых лучей, какова польза и есть ли вред от ультрафиолета для человека?

Влияние ультрафиолетовых лучей на организм человека

Самая коварная ультрафиолетовая радиация – это коротковолновое ультрафиолетовое излучение, поскольку оно разрушает любые виды белковых молекул.

Так почему на нашей планете возможна и продолжается наземная жизнь? Какой слой атмосферы задерживает губительные ультрафиолетовые лучи?

От жесткого ультрафиолетового излучения живые организмы защищают озоновые слои стратосферы, которые полностью поглощают лучи этого диапазона, и они просто не достигают поверхности Земли.

Поэтому, 95% общей массы солнечного ультрафиолета приходиться на длинные волны (А), а приблизительно 5% на средние (В). Но тут важно уточнить. Несмотря на то, что длинных УФ-волн гораздо больше, и они обладают большой проникающей способностью, оказывая воздействие на сетчатый и сосочковый слои кожи, именно 5% средних волн, которые не могут проникнуть дальше эпидермиса, обладают наибольшим биологическим воздействием.

Именно ультрафиолетовое излучение среднего диапазона интенсивно воздействует на кожный покров, глаза, а также активно влияет на работу эндокринной, центральной нервной и иммунной систем.

С одной стороны, облучение ультрафиолетом может вызвать:

• сильный солнечный ожог кожных покровов – ультрафиолетовая эритема;
• помутнение хрусталика, приводящее к слепоте – катаракта;
• рак кожи – меланома.

Помимо этого, ультрафиолетовые лучи обладают мутагенным действием и вызывают сбои в работе иммунной системы, которые становятся причиной возникновения других онкологических патологий.

С другой стороны, именно действие ультрафиолетового излучения оказывает значимое влияние на метаболические процессы, происходящие в человеческом организме в целом. Повышается синтез мелатонина и серотонина, уровень которых оказывает положительное воздействие на работу эндокринной и центральной нервной системы. Ультрафиолетовый свет активизирует выработку витамина D, который является главным компонентом для усвоения кальция, а также препятствует развитию рахита и остеопороза.

Облучение ультрафиолетом кожных покровов

Поражение кожи могут носить как структурный, так и функциональный характер, которые, в свою очередь, можно разделить на:

1. Острые повреждения – возникают из-за высоких доз солнечной радиации лучей среднего диапазона, полученных при этом за короткое время. К ним относятся острый фотодерматоз и эритема.
2. Отсроченные повреждения – возникают на фоне продолжительного облучения длинноволновыми ультрафиолетовыми лучами, интенсивность которых, кстати, не зависит ни от времени года и от времени светового дня. К ним относят хронические фотодерматиты, фотостарение кожи или солнечная геродермия, ультрафиолетовый мутагенез и возникновение новообразований: меланомы, плоскоклеточного и базальноклеточного рака кожи. Среди перечня отсроченных повреждений есть и герпес.

Важно отметить, что и острые, и отсроченные повреждения можно получить при чрезмерном увлечении принятия искусственных солнечных ванн, не ношении солнцезащитных очков, а также при посещении соляриев, использующих несертифицированное оборудование и/или не проводящих мероприятий по специальной профилактической калибровке ультрафиолетовых ламп.

Защита кожи от ультрафиолета

Если не злоупотреблять любыми «солнечными ваннами», то человеческое тело справится с защитой от излучения самостоятельно, ведь боле 20% задерживается здоровым эпидермисом. Сегодня защита от ультрафиолета кожных покровов сводиться к следующим приемам, которые минимизируют риск образования злокачественных новообразований:

• ограничение времени нахождения на солнце, особенно в полуденные летние часы;
• ношение лёгкой, но закрытой одежды, ведь для получения необходимой дозы, стимулирующей выработку витамина D, совсем не обязательно покрываться загаром;
• подбор солнцезащитных кремов в зависимости от конкретного ультрафиолетового индекса, характерного для данной местности, времени года и суток, а также от собственного типа кожи.

Внимание! Для коренных жителей средней полосы России, показатель УФ-индекса выше 8, не просто требует применения активной защиты, но и представляет реальную угрозу для здоровья. Измерение величины излучения и прогнозы солнечных индексов можно найти на ведущих сайтах погоды.

Воздействие ультрафиолета на глаза

Повреждение структуры глазной роговицы и хрусталика (электроофтальмия) возможны при зрительном контакте с любым источником ультрафиолетового излучения. Несмотря на то, что здоровая роговица не пропускает и отражает жесткий ультрафиолет на 70%, причин, которые могут стать источником возникновения серьёзных заболеваний достаточно много. Среди них:

• незащищённое наблюдении за вспышками, солнечными затмениями;
• случайный взгляд на светило на морском побережье или в высоких горах;
• фото-травма от вспышки фотоаппарата;
• наблюдение за работой сварочного аппарата ил пренебрежение техникой безопасности (отсутствие защитного шлема) при работе с ним;
• длительная работа стробоскопа на дискотеках;
• нарушение правил посещения солярия;
• длительное нахождение в помещении, в котором работают кварцевые бактерицидные озоновые лампы.

Каковы первые признаки электроофтальмии? Клинические симптомы, а именно покраснение глазных склер и век, болевой синдром при движении глазных яблок и ощущение инородного тела в глазе, как правило, наступают спустя 5-10 часов после перечисленных выше обстоятельств. Тем не менее, средства защиты от ультрафиолетового излучения доступны каждому, ведь даже обычные линзы из стекла, не пропускают большую часть УФ-лучей.

Использование защитных очков со специальным фотохромным покрытием на линзах, так называемые «очки-хамелеоны», станет оптимальным «бытовым» вариантом для защиты глаз. Вам не придется утруждать себя вопросом, а какого цвета и степени затемнения ультрафиолетовый фильтр действительно обеспечивает эффективную защиту в конкретных обстоятельствах.

И конечно же, что при ожидаемом зрительном контакте со вспышками ультрафиолета, необходимо заранее надевать защитные очки или использовать другие приспособления, которые задерживают губительные для роговицы и хрусталика лучи.

Применение ультрафиолета в медицине

Ультрафиолет убивает грибок и другие микробы, находящиеся в воздухе и на поверхности стен, потолков, пола и предметов, а после воздействия специальных ламп происходит очищение от плесни. Это бактерицидное свойство ультрафиолета люди используют для обеспечения стерильности манипуляционных и хирургических помещений. Но ультрафиолетовое излучение в медицине используется не только для борьбы с внутрибольничными инфекциями.

Свойства ультрафиолетового излучения нашло своё применение при самых различных заболеваниях. При этом возникают и постоянно совершенствуются новые методики. Например, придуманное около 50 лет назад ультрафиолетовое облучение крови, первоначально применялось для подавления роста бактерий в крови при сепсисе, тяжёлых пневмониях, обширных гнойных ранах и других гнойно-септических патологиях.

Сегодня, ультрафиолетовое облучение крови или очистка крови, помогает бороться с острыми отравлениями, передозировкой лекарств, фурункулёзом, деструктивным панкреатитом, облитерирующим атеросклерозом, ишемией, церебральным атеросклерозом, алкоголизмом, наркоманией, острыми психическими расстройствами и многими другими болезнями, список которых постоянно расширяется.

Заболевания, при которых показано применение ультрафиолетового излучения, и когда любая процедура с УФ-лучами вредна:

Для того, чтобы жить без боли, людям с поражением суставов, неоценимую помощь в общей комплексной терапии принесёт ультрафиолетовая лампа.

Влияние ультрафиолета при ревматоидных артритах и артрозах, совмещение методики ультрафиолетовой терапии с правильным подбором биодозы и грамотной схемой приёма антибиотиков – это 100% гарантия достижения системно-оздоровительного эффекта при минимальной лекарственной нагрузке.

В заключение отметим, что положительное влияние ультрафиолетового излучения на организм и всего одна единственная процедура ультрафиолетового облучения (очищения) крови + 2 сеанса в солярии, помогут здоровому человеку выглядеть и чувствовать себя на 10 лет моложе.

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:

1. Ближний спектр , который от Солнца через атмосферу доходит до Земли и имеет длину волны $380$-$200$ нм;
2. 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:

1. Природные источники;
2. Источники, созданные человеком;
3. 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:

1. Наличия озоновых дыр;
2. Положения территории (высота) над уровнем моря;
3. Высота самого Солнца;
4. Способности атмосферы рассеивать лучи;
5. Отражающей способности подстилающей поверхности;
6. 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:

1. Обладающие способностью активировать синтез витамина D в коже человека эритемные лампы . Они не только предохраняют от заболеваний рахитом, но и лечат это заболевание;
2. Специальные аппараты для соляриев , предупреждающие зимнюю депрессию и дающие красивый естественный загар;
3. Применяющиеся в помещениях для борьбы с насекомыми лампы-аттрактанты . Для человека они не представляют опасности;
4. Ртутно-кварцевые устройства;
5. Эксилампы;
6. Люминесцентные устройства;
7. Ксеноновые лампы;
8. Газоразрядные устройства;
9. Высокотемпературная плазма;
10. 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:

1. Высокий уровень химической активности;
2. Бактерицидное воздействие;
3. 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:

1. Травма тканей, костей;
2. Воспалительные процессы;
3. Ожоги, обморожения, кожные заболевания;
4. Острые респираторные заболевания, туберкулез, астма;
5. Инфекционные заболевания, невралгии;
6. Заболевания уха, горла, носа;
7. Рахиты и трофические язвы желудка;
8. 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.

Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века в его труде. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть невооружённым глазом.

Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета.В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, 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. В то время ультрафиолетовое излучение называли также актиническим излучением. Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля , Македонио Меллони и др.

Подтипы

Деградация полимеров и красителей

Сфера применения

Чёрный свет

Химический анализ

УФ - спектрометрия

УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс - длина волны, образует спектр . Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.

Анализ минералов

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала - флюорит и циркон - не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон - лимонно-жёлтым.» (с. 11).

Качественный хроматографический анализ

Хроматограммы, полученные методом ТСХ , нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.

Ловля насекомых

Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.

Искусственный загар и «Горное солнце»

При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D . В настоящее время популярны фотарии, которые в быту часто называют соляриями .

Ультрафиолет в реставрации

Один из главных инструментов экспертов - ультрафиолетовое, рентгеновское и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовые лучи позволяют определить старение лаковой пленки - более свежий лак в ультрафиолете выглядит темнее. В свете большой лабораторной ультрафиолетовой лампы более темными пятнами проступают отреставрированные участки и кустарно переписанные подписи. Рентгеновские лучи задерживаются наиболее тяжелыми элементами. В человеческом теле это костная ткань, а на картине - белила. Основой белил в большинстве случаев является свинец, в XIX веке стали применять цинк, а в XX-м - титан. Все это тяжелые металлы. В конечном счете, на пленке мы получаем изображение белильного подмалевка. Подмалевок - это индивидуальный «почерк» художника, элемент его собственной уникальной техники. Для анализа подмалевка используются базы рентгенограмм картин великих мастеров. Также эти снимки применяются для распознания подлинности картины.

Примечания

1. ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances . Архивировано из первоисточника 23 июня 2012.
2. Бобух, Евгений О зрении животных . Архивировано из первоисточника 7 ноября 2012. Проверено 6 ноября 2012.
3. Советская энциклопедия
4. В. К. Попов // УФН . - 1985. - Т. 147. - С. 587-604.
5. А. К. Шуаибов, В. С. Шевера Ультрафиолетовый азотный лазер на 337,1 нм в режиме частых повторений // Украинский физический журнал . - 1977. - Т. 22. - № 1. - С. 157-158.
6. А. Г. Молчанов