Ультрафиолетовые лучи это: Ультрафиолетовое излучение — это… Что такое Ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиолетовое излучение — это… Что такое Ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Герц).

История открытия

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

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348)^[1] даёт следующие определения:

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Воздействие на здоровье человека

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожу

Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.

Длительное воздействие ультрафиолетового излучения может способствовать развитию меланомы и преждевременному старению.

Действие на сетчатку глаза

Ультрафиолетовое излучение практически неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Мягкий ультрафиолет (300-380 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста^[2]. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают.

Защита глаз

• Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
• Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
• Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм^[3]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

• от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)
• от высоты Солнца над горизонтом
• от высоты над уровнем моря
• от атмосферного рассеивания
• от состояния облачного покрова
• от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Две ультрафиолетовые лампы дневного света, обе лампы излучают «длинные волны», длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нм

Лампа ДРЛ без колбы — мощный источник ультрафиолетового излучения. Во время работы представляет опасность для зрения и кожи.

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др.).Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

• Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ < 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

• В странах Центральной и Северной Европы, а также в России достаточно широкое распространение получили УФ ОУ типа «Искусственный солярий, в которых используются УФ ЛЛ, вызывающие достаточно быстрое образование загара. В спектре «загарных» УФ ЛЛ преобладает «мягкое» излучение в зоне УФА Доля УФВ строго регламентируется, зависит от вида установок и типа кожи (в Европе различают 4 типа человеческой кожи от «кельтского» до «средиземноморского») и составляет 1-5 % от общего УФ излучения. ЛЛ для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 160 Вт и длиной от 30 до 180 см.
• В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют сокращенно SAD (Seasonal Affective Disorder — Сезонозависимое расстройство) Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подтверждено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

В связи с тем, что SAD является, бесспорно, одним из проявлений «солнечной недостаточности», неизбежен возврат интереса к так называемым лампам «полного спектра», достаточно точно воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ области. Ряд зарубежных фирм включило ЛЛ полного спектра в свою номенклатуру, например, фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ ИИ мощностью 18, 36 и 58 Вт под названиями, соответственно, «Biolux» и «Biosun», спектральные характеристик которых практически совпадают. Эти лампы, естественно, не обладают «антирахитным эффектом», но помогают устранять у людей ряд неблагоприятных синдромов, связанных с ухудшением здоровья в осенне-зимний период и могут также использоваться в профилактических целях в ОУ школ, детских садов, предприятий и учреждений для компенсации «светового голодания». При этом необходимо напомнить, что ЛЛ «полного спектра» по сравнению c ЛЛ цветности ЛБ имеют световую отдачу примерно на 30 % меньше, что неизбежно приведет к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке. Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учетом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

• Весьма рациональное применение найдено УФЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргонный лазер^[4], азотный лазер^[5] и др.), конденсированные инертные газы^[6], специальные кристаллы, органические сцинтилляторы^[7], либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе^[8].

В 2010 году был впервые продемонстрирован лазер на свободных электронах, генерирующий когерентные фотоны с энергией 10 эВ (соответствующая длина волны — 124 нм), то есть в диапазоне вакуумного ультрафиолета^[9].

Деградация полимеров и красителей

Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.

Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата.^[10]

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 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 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

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.

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.

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.^[11]

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию, на сегодняшний день использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды невелик.

В настоящее время в развивающихся станах, в регионах испытывающих недостаток чистой питьевой воды внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения^[12][13].

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 Мощные эксимерные лазеры и новые источники когерентного излучения в вакуумном ультрафиолете // 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 Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН. — 1972. — Т. 106. — С. 165—173.
7. ↑ В. В. Фадеев Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН. — 1970. — Т. 101. — С. 79—80.
8. ↑ Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
9. ↑ Laser Twinkles in Rare Color  (рус.), Science Daily (Dec. 21, 2010). Проверено 22 декабря 2010.
10. ↑ Р. В. Лапшин, А. П. Алехин, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Сглаживание наношероховатостей поверхности полиметилметакрилата вакуумным ультрафиолетом» (PDF). Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (МАИК) (1): 5-16. ISSN 0207-3528..
11. ↑ ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
12. ↑ Clean water at no cost, the SODIS way. // hindu.com. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.
13. ↑ New technology uses solar UV to disinfect drinking water. // phys.org. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.

Ультрафиолетовое излучение — это… Что такое Ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Герц).

История открытия

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

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348)^[1] даёт следующие определения:

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Воздействие на здоровье человека

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожу

Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.

Длительное воздействие ультрафиолетового излучения может способствовать развитию меланомы и преждевременному старению.

Действие на сетчатку глаза

Ультрафиолетовое излучение практически неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Мягкий ультрафиолет (300-380 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста^[2]. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают.

Защита глаз

• Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
• Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
• Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм^[3]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

• от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)
• от высоты Солнца над горизонтом
• от высоты над уровнем моря
• от атмосферного рассеивания
• от состояния облачного покрова
• от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Две ультрафиолетовые лампы дневного света, обе лампы излучают «длинные волны», длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нм

Лампа ДРЛ без колбы — мощный источник ультрафиолетового излучения. Во время работы представляет опасность для зрения и кожи.

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др.).Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

• Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ < 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

• В странах Центральной и Северной Европы, а также в России достаточно широкое распространение получили УФ ОУ типа «Искусственный солярий, в которых используются УФ ЛЛ, вызывающие достаточно быстрое образование загара. В спектре «загарных» УФ ЛЛ преобладает «мягкое» излучение в зоне УФА Доля УФВ строго регламентируется, зависит от вида установок и типа кожи (в Европе различают 4 типа человеческой кожи от «кельтского» до «средиземноморского») и составляет 1-5 % от общего УФ излучения. ЛЛ для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 160 Вт и длиной от 30 до 180 см.
• В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют сокращенно SAD (Seasonal Affective Disorder — Сезонозависимое расстройство) Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подтверждено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

В связи с тем, что SAD является, бесспорно, одним из проявлений «солнечной недостаточности», неизбежен возврат интереса к так называемым лампам «полного спектра», достаточно точно воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ области. Ряд зарубежных фирм включило ЛЛ полного спектра в свою номенклатуру, например, фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ ИИ мощностью 18, 36 и 58 Вт под названиями, соответственно, «Biolux» и «Biosun», спектральные характеристик которых практически совпадают. Эти лампы, естественно, не обладают «антирахитным эффектом», но помогают устранять у людей ряд неблагоприятных синдромов, связанных с ухудшением здоровья в осенне-зимний период и могут также использоваться в профилактических целях в ОУ школ, детских садов, предприятий и учреждений для компенсации «светового голодания». При этом необходимо напомнить, что ЛЛ «полного спектра» по сравнению c ЛЛ цветности ЛБ имеют световую отдачу примерно на 30 % меньше, что неизбежно приведет к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке. Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учетом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

• Весьма рациональное применение найдено УФЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргонный лазер^[4], азотный лазер^[5] и др.), конденсированные инертные газы^[6], специальные кристаллы, органические сцинтилляторы^[7], либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе^[8].

В 2010 году был впервые продемонстрирован лазер на свободных электронах, генерирующий когерентные фотоны с энергией 10 эВ (соответствующая длина волны — 124 нм), то есть в диапазоне вакуумного ультрафиолета^[9].

Деградация полимеров и красителей

Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.

Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата.^[10]

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 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 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

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.

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.

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.^[11]

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию, на сегодняшний день использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды невелик.

В настоящее время в развивающихся станах, в регионах испытывающих недостаток чистой питьевой воды внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения^[12][13].

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 Мощные эксимерные лазеры и новые источники когерентного излучения в вакуумном ультрафиолете // 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 Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН. — 1972. — Т. 106. — С. 165—173.
7. ↑ В. В. Фадеев Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН. — 1970. — Т. 101. — С. 79—80.
8. ↑ Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
9. ↑ Laser Twinkles in Rare Color  (рус.), Science Daily (Dec. 21, 2010). Проверено 22 декабря 2010.
10. ↑ Р. В. Лапшин, А. П. Алехин, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Сглаживание наношероховатостей поверхности полиметилметакрилата вакуумным ультрафиолетом» (PDF). Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (МАИК) (1): 5-16. ISSN 0207-3528..
11. ↑ ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
12. ↑ Clean water at no cost, the SODIS way. // hindu.com. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.
13. ↑ New technology uses solar UV to disinfect drinking water. // phys.org. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.

Ультрафиолетовое излучение — это… Что такое Ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Герц).

История открытия

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

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348)^[1] даёт следующие определения:

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Воздействие на здоровье человека

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожу

Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.

Длительное воздействие ультрафиолетового излучения может способствовать развитию меланомы и преждевременному старению.

Действие на сетчатку глаза

Ультрафиолетовое излучение практически неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Мягкий ультрафиолет (300-380 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста^[2]. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают.

Защита глаз

• Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
• Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
• Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм^[3]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

• от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)
• от высоты Солнца над горизонтом
• от высоты над уровнем моря
• от атмосферного рассеивания
• от состояния облачного покрова
• от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Две ультрафиолетовые лампы дневного света, обе лампы излучают «длинные волны», длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нм

Лампа ДРЛ без колбы — мощный источник ультрафиолетового излучения. Во время работы представляет опасность для зрения и кожи.

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др.).Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

• Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ < 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

• В странах Центральной и Северной Европы, а также в России достаточно широкое распространение получили УФ ОУ типа «Искусственный солярий, в которых используются УФ ЛЛ, вызывающие достаточно быстрое образование загара. В спектре «загарных» УФ ЛЛ преобладает «мягкое» излучение в зоне УФА Доля УФВ строго регламентируется, зависит от вида установок и типа кожи (в Европе различают 4 типа человеческой кожи от «кельтского» до «средиземноморского») и составляет 1-5 % от общего УФ излучения. ЛЛ для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 160 Вт и длиной от 30 до 180 см.
• В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют сокращенно SAD (Seasonal Affective Disorder — Сезонозависимое расстройство) Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подтверждено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

В связи с тем, что SAD является, бесспорно, одним из проявлений «солнечной недостаточности», неизбежен возврат интереса к так называемым лампам «полного спектра», достаточно точно воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ области. Ряд зарубежных фирм включило ЛЛ полного спектра в свою номенклатуру, например, фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ ИИ мощностью 18, 36 и 58 Вт под названиями, соответственно, «Biolux» и «Biosun», спектральные характеристик которых практически совпадают. Эти лампы, естественно, не обладают «антирахитным эффектом», но помогают устранять у людей ряд неблагоприятных синдромов, связанных с ухудшением здоровья в осенне-зимний период и могут также использоваться в профилактических целях в ОУ школ, детских садов, предприятий и учреждений для компенсации «светового голодания». При этом необходимо напомнить, что ЛЛ «полного спектра» по сравнению c ЛЛ цветности ЛБ имеют световую отдачу примерно на 30 % меньше, что неизбежно приведет к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке. Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учетом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

• Весьма рациональное применение найдено УФЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргонный лазер^[4], азотный лазер^[5] и др.), конденсированные инертные газы^[6], специальные кристаллы, органические сцинтилляторы^[7], либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе^[8].

В 2010 году был впервые продемонстрирован лазер на свободных электронах, генерирующий когерентные фотоны с энергией 10 эВ (соответствующая длина волны — 124 нм), то есть в диапазоне вакуумного ультрафиолета^[9].

Деградация полимеров и красителей

Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.

Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата.^[10]

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 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 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

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.

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.

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.^[11]

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию, на сегодняшний день использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды невелик.

В настоящее время в развивающихся станах, в регионах испытывающих недостаток чистой питьевой воды внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения^[12][13].

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 Мощные эксимерные лазеры и новые источники когерентного излучения в вакуумном ультрафиолете // 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 Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН. — 1972. — Т. 106. — С. 165—173.
7. ↑ В. В. Фадеев Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН. — 1970. — Т. 101. — С. 79—80.
8. ↑ Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
9. ↑ Laser Twinkles in Rare Color  (рус.), Science Daily (Dec. 21, 2010). Проверено 22 декабря 2010.
10. ↑ Р. В. Лапшин, А. П. Алехин, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Сглаживание наношероховатостей поверхности полиметилметакрилата вакуумным ультрафиолетом» (PDF). Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (МАИК) (1): 5-16. ISSN 0207-3528..
11. ↑ ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
12. ↑ Clean water at no cost, the SODIS way. // hindu.com. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.
13. ↑ New technology uses solar UV to disinfect drinking water. // phys.org. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.

Ультрафиолетовое излучение — это… Что такое Ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Герц).

История открытия

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

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348)^[1] даёт следующие определения:

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Воздействие на здоровье человека

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожу

Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.

Длительное воздействие ультрафиолетового излучения может способствовать развитию меланомы и преждевременному старению.

Действие на сетчатку глаза

Ультрафиолетовое излучение практически неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Мягкий ультрафиолет (300-380 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста^[2]. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают.

Защита глаз

• Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
• Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
• Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм^[3]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

• от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)
• от высоты Солнца над горизонтом
• от высоты над уровнем моря
• от атмосферного рассеивания
• от состояния облачного покрова
• от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Две ультрафиолетовые лампы дневного света, обе лампы излучают «длинные волны», длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нм

Лампа ДРЛ без колбы — мощный источник ультрафиолетового излучения. Во время работы представляет опасность для зрения и кожи.

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др.).Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

• Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ < 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

• В странах Центральной и Северной Европы, а также в России достаточно широкое распространение получили УФ ОУ типа «Искусственный солярий, в которых используются УФ ЛЛ, вызывающие достаточно быстрое образование загара. В спектре «загарных» УФ ЛЛ преобладает «мягкое» излучение в зоне УФА Доля УФВ строго регламентируется, зависит от вида установок и типа кожи (в Европе различают 4 типа человеческой кожи от «кельтского» до «средиземноморского») и составляет 1-5 % от общего УФ излучения. ЛЛ для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 160 Вт и длиной от 30 до 180 см.
• В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют сокращенно SAD (Seasonal Affective Disorder — Сезонозависимое расстройство) Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подтверждено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

В связи с тем, что SAD является, бесспорно, одним из проявлений «солнечной недостаточности», неизбежен возврат интереса к так называемым лампам «полного спектра», достаточно точно воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ области. Ряд зарубежных фирм включило ЛЛ полного спектра в свою номенклатуру, например, фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ ИИ мощностью 18, 36 и 58 Вт под названиями, соответственно, «Biolux» и «Biosun», спектральные характеристик которых практически совпадают. Эти лампы, естественно, не обладают «антирахитным эффектом», но помогают устранять у людей ряд неблагоприятных синдромов, связанных с ухудшением здоровья в осенне-зимний период и могут также использоваться в профилактических целях в ОУ школ, детских садов, предприятий и учреждений для компенсации «светового голодания». При этом необходимо напомнить, что ЛЛ «полного спектра» по сравнению c ЛЛ цветности ЛБ имеют световую отдачу примерно на 30 % меньше, что неизбежно приведет к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке. Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учетом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

• Весьма рациональное применение найдено УФЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргонный лазер^[4], азотный лазер^[5] и др.), конденсированные инертные газы^[6], специальные кристаллы, органические сцинтилляторы^[7], либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе^[8].

В 2010 году был впервые продемонстрирован лазер на свободных электронах, генерирующий когерентные фотоны с энергией 10 эВ (соответствующая длина волны — 124 нм), то есть в диапазоне вакуумного ультрафиолета^[9].

Деградация полимеров и красителей

Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.

Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата.^[10]

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 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 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

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.

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.

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.^[11]

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию, на сегодняшний день использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды невелик.

В настоящее время в развивающихся станах, в регионах испытывающих недостаток чистой питьевой воды внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения^[12][13].

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 Мощные эксимерные лазеры и новые источники когерентного излучения в вакуумном ультрафиолете // 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 Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН. — 1972. — Т. 106. — С. 165—173.
7. ↑ В. В. Фадеев Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН. — 1970. — Т. 101. — С. 79—80.
8. ↑ Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
9. ↑ Laser Twinkles in Rare Color  (рус.), Science Daily (Dec. 21, 2010). Проверено 22 декабря 2010.
10. ↑ Р. В. Лапшин, А. П. Алехин, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Сглаживание наношероховатостей поверхности полиметилметакрилата вакуумным ультрафиолетом» (PDF). Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (МАИК) (1): 5-16. ISSN 0207-3528..
11. ↑ ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
12. ↑ Clean water at no cost, the SODIS way. // hindu.com. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.
13. ↑ New technology uses solar UV to disinfect drinking water. // phys.org. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.

Ультрафиолетовые лучи — это… Что такое Ультрафиолетовые лучи?

Ультрафиолетовые лучи

1. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг.

• Ультрафиоле́товое излуче́ние
• Ультрафиоле́товый микроуко́л

Смотреть что такое «Ультрафиолетовые лучи» в других словарях:

• УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ — УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ, невидимая радиация, занимающая область длин волн от 4 000 примерно до 500 А (ангстрем = 0,0001 (л). Так как приборы со стеклянной оптикой не пропускают лучей короче 3 500 А, то У. л. были открыты сравнительно поздно: Риттер …   Большая медицинская энциклопедия

• ультрафиолетовые лучи — УФ лучи — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы УФ лучи EN ultraviolet rays …   Справочник технического переводчика

• Ультрафиолетовые лучи — (УФЛ) тип энергии, распространяющейся в пространстве в виде электромагнитных волн длиной от 10 до400 нм. Выделяют дальние 110 200 нм и ближние 200 400 нм УФЛ. В ближних УФЛ различают длинноволновую часть спектра 200 400 нм и коротковолновую 200… …   Словарь микробиологии

• ультрафиолетовые лучи — ultravioletinė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ultraviolet radiation; ultra violet rays; UV radiation vok. ultraviolette Strahlen, m; Ultraviolettstrahlung, f; UV Strahlung, f rus. ультрафиолетовое излучение, n;… …   Fizikos terminų žodynas

• ультрафиолетовые лучи — см. Излучение ультрафиолетовое …   Большой медицинский словарь

• ультрафиолетовые лучи — физ. Невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее в спектре интервал между фиолетовыми и рентгеновскими лучами …   Словарь многих выражений

• светофильтр, поглощающий ультрафиолетовые лучи — rus ултрафиолетовый светофильтр (м), светофильтр (м), поглощающий ультрафиолетовые лучи; светофильтр (м) для ультрафиолетовых лучей eng ultraviolet filter fra filtre (m) pour l ultraviolet deu Ultraviolett Schutzfilter (n) spa filtro (m) de… …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

• ультрафиолетовые — лучи [см. ультра…] – невидимые лучи в спектре, лежащие за фиолетовыми лучами, отличаются сильным химическим и физиологическим действием Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007 …   Словарь иностранных слов русского языка

• Лучи Ультрафиолетовые (Ultraviolet Rays) — невидимое коротковолновое излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучением. В состав солнечных лучей входят ультра фиолетовые лучи, вызывающие образование загара или (при их передозировке) солнечного ожога.… …   Медицинские термины

• ЛУЧИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ — (ultraviolet rays) невидимое коротковолновое излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучением. В состав солнечных лучей входят ультра фиолетовые лучи, вызывающие образование загара или (при их передозировке)… …   Толковый словарь по медицине

• Митогенетические лучи —         ультрафиолетовые лучи малой интенсивности с длиной волны 1900 3250 Å; продуцируются клетками и тканями растений и животных. Открыты в 1923 А. Г. Гурвичем, показавшим способность М. л. стимулировать деления клеток Митозы (отсюда название) …   Большая советская энциклопедия

Ультрафиолет и глаз | Медицинский центр Оптика

25 Окт Ультрафиолет и глаз

Posted at 12:47h
  Проблематика зрения
by bdmin

УФ-защита – проблема XXI века

Защита глаз от ультрафиолетового излучения стала одним из приоритетных направлений медицинской оптики. Но порой офтальмологи и оптометристы затрудняются объяснить пациенту, чем именно УФ-лучи вредны для глаз. И тем более ставят врачей в тупик вопросы, задаваемые некоторыми пациентами: почему о проблеме УФ-защиты глаз заговорили только теперь? Разве раньше в составе солнечных лучей не было ультрафиолета?

Дело в том, что сегодня в силу объективных причин требуется привить населению потребность в очках (а также контактных линзах) с УФ-защитой. Два факта вынуждают нас уделять ей все больше внимания: увеличение продолжительности жизни людей и разрушение озонового слоя.

Первое означает увеличение суммарного времени экспозиции глаз ультрафиолету. Второе – снижение способности атмосферы задерживать УФ-лучи, в том числе наиболее опасные коротковолновые. Несмотря на все попытки остановить разрушение озонового слоя, последний продолжает «таять», уменьшаясь в объеме примерно на 12% за десятилетие (в Северном полушарии – на 3%).

Таким образом, проблема УФ-защиты глаз действительно стоит весьма остро и действительно возникла лишь недавно – когда сложились условия, в которых нам сегодня приходится обитать.

Ультрафиолет и человеческий глаз

Существует два механизма повреждения тканей глаза УФ-лучами: ионизационный и неионизационный. В первом случае УФ-облучение приводит к образованию в тканях глаза положительно заряженных молекул – свободных радикалов, многие их которых вызывают изменения в структуре ДНК и ряда жизненно важных белков, в том числе гитонов и онкогенов. Последнее, в свою очередь, приводит к сбоям обратной информационной связи «белок – ген» и к образованию злокачественных опухолей.

Неионизационные эффекты УФ делятся на две группы: термические и фотохимические. Фотохимические хотя бы частично обратимы и развиваются при длительном воздействии низкоэнергетического излучения (350-530 нм). Термическое действие малохарактерно для УФ: выраженными «тепловыми» свойствами обладают красные и инфракрасные лучи (длина волны более 530 нм). Термический эффект световых лучей, как правило, глубок, необратим и развивается немедленно.

УФ-радиация относится к коротковолновой – ее диапазон 100-380 нм. Весь диапозон ультрафиолетового излучения делят на типы А,В, С, V.

Почти весь ультрафиолет V и С фильтруется озоновым слоем атмосферы. Таким образом, говоря о вредном воздействии УФ на глаза, мы подразумеваем УФ-А и УФ-В. УФ типа В поглощается роговицей, и лишь небольшая часть лучей достигает хрусталика. Ультрафиолет А свободно проходит через роговицу, но задерживается хрусталиком, хотя некоторое количество УФ-А достигает сетчатки.Итак, лишь малая доля УФ, проникающего через атмосферу, может непосредственно воздействовать на ткани глаза. Но последние чрезвычайно чувствительны к УФ; кроме того, доказан его кумулятивный эффект.Поэтому повреждающее действие УФ на структуры глаза и его придаточного аппарата следует признать клинически значимым. Таких структур пять: веки, конъюнктива, роговица, хрусталик и сетчатка. В зависимости от типа УФ-экспозиции – спорадическая кратковременная либо систематическая длительная – могут развиваться острые и хронические патологии глаза, вызванные действием УФ.

Острые УФ-поражения глаз

Наиболее известное поражение век, вызванное большой дозой УФ-В, — солнечный ожог, проявляющийся эритемой и опуханием век, изредка ведущий к образованию пузырей и даже отслоению кожи.

Среди острых УФ-поражений тканей самого глаза чаще всего встречаются фотокератит и солнечная ретинопатия. Симптомами фотокератита служат боли и ощущение инородного тела в глазу, светобоязнь, снижение остроты зрения (появление размытого пятна). При осмотре пациентов с фотокератитом обычно отмечаются конъюнктивальная гиперемия от низкой до умеренной и эпителиальный кератит, захватывающий поверхностные слои, как правило, более выраженный и интерпальпебральной зоне, непосредственно подвергшийся УФ-«обстрелу». В большинстве случаев фотокератит довольно скоро проходит сам собой.

Солнечная ретинопатия развивается после интенсивной прямой УФ-экспозиции. Известны, например, случаи ретинопатии у лиц, наблюдавших солнечное затмение, у сварщиков, синоптиков, любителей солнечных ванн и т.д.

Хронические заболевания, вызванные УФ-облучением

Следствиями систематического УФ-облучения глаз могут стать неоплазмы век (базальноклеточные и чешуйчатоклеточные карциномы и меланомы, птеригий, катаракта и возрастная макулярная дегенерация). Вероятность развития этих заболеваний может быть различна, так как разные люди обладают разной чувствительностью к УФ. Предполагается, что важную роль играет пигментация радужки и кожи век, а также наследственный фактор.

Поскольку глазные патологии, вызванные УФ, чаще развиваются в среднем и пожилом возрасте, необходимо исследовать связь между УФ-облучением и процессами старения организма. Известный американский геронтолог Л.Хайфлик доказал, что при старении в органах и тканях накапливаются свободные радикалы. Ионизирующее действие УФ тоже приводит к образованию свободных радикалов. Изучение связи между этими двумя феноменами представляет несомненный теоретический и практический интерес. Кроме того, внешние признаки старения – потеря влаги кожей, глубокие морщины, снижение эластичности кожи, обеднение пигментации, телангиоэктазия – также связаны с УФ-облучением.

Недавние эпидемиологические исследования демонстрируют связь между временем, проводимым на улице, и вероятностью развития катаракты и макулярной дегенерации. Установлена высоко достоверная корреляция времени, проведенного на открытом солнце, с риском развития ранней макулодистрофии у подростков и лиц в возрасте 30-39 лет.

Наконец, УФ-облучение приводит к снижению остроты зрения в условиях низкой контрастности, поскольку усиливает светорассеяние средах роговицы и хрусталика.

Механизмы самозащиты глаза от УФ

УФ-облучение – отрицательный фактор, постоянно действующий на протяжении даже не веков, а миллионов лет. Неудивительно, что естественный отбор сформировал механизм самозщиты глаз от УФ.

Во-первых, количество света, поступающего в глаза, механически регулируется веками и радужкой. Во-вторых, роговица и хрусталик задерживают УФ. Особенно важна роль хрусталика: он несет основную нагрузку по защите сетчатки от ультрафиолета А. Со временем это может привести к развитию катаракты – вследствие уже упомянутого кумулятивного действия УФ. Суть его в том, что в результате фотоиндуцированных химических реакций образуются флуоресцентные пигменты, которые постепенно накапливаются и приводят к помутнению хрусталика. Его УФ-фильтрующая функция становится более выраженной с возрастом: если у 10-летнего ребенка до 75% УФ-А проникает через хрусталик, то у 30-летнего человека – лишь около 10%. Не исключено, что катарактогенные явления служат цели защиты сетчатки от повреждения ультрафиолетом, гораздо более опасного и гораздо чаще необратимого в старости, нежели в юности.

Ультрафиолет и веки

Примерно 90% УФ-индуцированных раком кожи локализуется на участках кожи, подвергающихся прямому солнечному облучению: на лбу, крыльях носа, скулах, верхней губе, подбородке и веках. Последние «обстреливаются» ультрафиолетом практически постоянно, когда человек находится на улице.

Опасность УФ для век усугубляется тем, что из-за их близости к глазам нельзя применять кремы и лосьоны для защиты кожи. Все эти препараты содержат компоненты, чей контакт с тканями глаза может привести к кератоконъюнктивиту.

Когда необходима УФ-защита глаз

Ответ предельно прост: она необходима, когда есть риск УФ-облучения, т.е. постоянно. Многие думают, что УФ и солнечный свет – синонимы. Это распространенное заблуждение приводит к ложному выводу, будто УФ-защита глаз есть защита от солнца. Но УФ-облучение – постоянно действующий фактор. УФ-лучи имеются в солнечном спектре в любую погоду, в любом месте и в любое время суток. Если быть точным, то и ночью вокруг нас довольно много источников УФ. Водоемы, песчаные пустыни, снег, даже асфальт в ночное время отбрасывают УФ-блики (правда, слабые и безвредные).

В пасмурную погоду интенсивность УФ-облучения снижается, но ненамного. Следует помнить и о том, что около 50% дозы УФ-облучения, ежедневно получаемой человеком, есть отраженный или рассеянный ультрафиолет. А интенсивность УФ-бликов, отбрасываемых песком, водой и особенно снегом, бывает даже выше, чем интенсивность прямых солнечных УФ-лучей.

Возвращаясь к, указанному ранее ,озоновому слою, надо помнить , что его основная роль – задержка УФ типов С и V, т.е. наиболее опасных и канцерогегнных. А значит, по мере разрушения озонового слоя необходимость защиты от УФ возрастает.

Вот почему УФ-защита глаз должна быть столь же постоянной, сколь постоянен и вездесущ сам ультрафиолет как неблагоприятный для глаз фактор.

Как выбрать солнцезащитные очки | ЦКО «Мединвест»

Убираем опасные лучи

При выборе солнцезащитного аксессуара, нужно обратить внимание на степень его защиты от ультрафиолетовых лучей. Эти данные указывают на наклейке. На ней обозначают на сколько процентов очки защищают от излучения. Лучше всего, если этот показатель будет равен 100 %. Полная защита от Уф- лучей обозначается так: UV 400.

Волны, причиняющие вред: 

• UVA – их длина 320-400 нм, что составляет 95 % всего ультрафиолетового излучения. Оно проходит через стекло, кожу человека и даже сквозь тучи. Волны действуют на организм безболезненно, но могут вызвать мутации клеток, из-за чего есть шанс появления онкологии, фотостарения, пигментных пятен. Такие волны наносят вред хрусталику и сетчатке, проникают внутрь глазного яблока. 

• UVB – имеют длину 290-320 нм. Это остальные 5 % ультрафиолетового излучения, которое достигает планеты. Волны способны вызвать рак и фотокератит. Влияют на поверхность яблока, при этом не проникают внутрь. 

Повысить контрастность и обезопасить глаза от ожогов позволит отсечение диапазона 380-500 нм. В спектр входят синие и фиолетовые волны, которые создают раздражающий блеск. Человеческие естественные фильтры: слезная пленка, роговица, стекловидное тело, хрусталик – не способны их поглотить. Возможность задерживать такое излучение есть у пожилых людей, их глаза приобрели такую способность из-за возраста. 

Нечестные производители способны указывать не ту степень защиты, которая в действительности есть на солнцезащитных очках. Чтобы избежать таких ситуаций, приобретать их стоит в надежных  магазинах оптики, где нет подделок. На рынках, ярмарках и в непроверенных интернет-магазинах можно встретить подделки или экземпляры, не отличающиеся хорошим качеством и не соответствуют заявленным стандартам. Прибор может быть надежным, но это маловероятно, рисковать своим здоровьем не стоит. 

Срок годности солнцезащитной оптики

Главное в солцезащитной оптике – защита от ультрафиолетовых лучей. У этого показателя нет срока годности. Модный дизайн идет уже на втором месте по значимости. Даже старые технологии могли оснащать свои приборы УФ-фильтрами. Поэтому, если вам понравился винтажный аксессуар, пользуйтесь им, ведь есть большая вероятность, что он сохранил свою функцию. 

Цвет линз

Самые бюджетные очки с темными линзами в какой-то мере способны защитить от ультрафиолетовых лучей. Однако с инфракрасными всё сложнее. 

Почти 50% солнечного света состоит из инфракрасных волн. Чаще их называют тепловыми, потому что люди чувствуют от них тепло. Они высушивают слизистую глаз. Также они опасны тем, что способны разрушать молекулы ДНК. А часть ИК спектра влияет на развитие катаракты. 

Тепло воздействует на сетчатку, что может привести к ожогу,  и частично рассеивается с помощью хрусталика и роговицы. Так бывает, если человек смотрит, например на затмение, используя фильтры, убирающие ультрафиолет. Видимые потоки отсеиваются и тепло попадает в глазное яблоко, достигая его задней части. В итоге, ожоги образуются на сетчатке. Это приводит к ухудшению зрения. 

Этот эффект, но в меньшей степени, может проявиться в жаркую погоду на улице со светофильтрами. Если лицо в достаточной степени защищено, зрачки сжимаются, и тепло не достигает глубоких тканей. Из-за солнцезащитных приборов происходит дезориентация организма. Не получая ультрафиолетовые потоки, зрачки остаются в расширенном состоянии, а тепло доходит до палочек и колбочек сетчатого слоя. 

Если использовать защитную пленку с зеленоватым оттенком, дезориентации организма не будет. Такую пленку еще используют при глаукоме. Линзы коричневого, серого и зеленого цвета наиболее удобны. Они минимально меняют оттенки окружающей среды. 

Какие солнцезащитные очки лучше подобрать для водителя?

Слишком темные линзы не подойдут. Самыми подходящими считаются желтые. Они способны защитить глазную структуру и стимулировать нервную систему. 

От отражающего света будет полезна оптика, в которой есть поляризационные стекла. Ею пользуются автомобилисты, туристы, находящиеся в горах в зимнее время, горнолыжники. Специальный фильтр, помогает устранить блики. Но такие линзы нельзя носить водителям ночью, так как они не пропускают необходимое количество света для комфортного вождения. А для спортсменов хорошим вариантом будет оранжево-коричневые линзы. 

Стекло и пластик

Из какого материала выбрать очки от солнца – стекло или пластик? Прежде всего материал должен защищать от ультрафиолетового излучения. Это зависит не от краски, а от химической структуры или присадки, добавленными в процессе изготовления линзы. В бесцветных линзах тоже встречаются УФ-фильтры, или наносят специальное покрытие. Стекло и полимер могут защитить глаза одинаково хорошо. Для удобного и безопасного использования лучше выбрать пластик. Поверхность может повредиться — поцарапаться, но они не разобьются и не повредят глаза.  

Если человек пользуется корректирующей оптикой, для него подойдут солнцезащитные клипсы. Клипсы надевают поверх стекол. В продаже существует широкий ассортимент с подходящими креплениями. К тому же покупка клипс бюджетнее, чем корректирующие затемненные очки. 

Если вы сомневаетесь в выборе очков, купите высококачественные пластиковые линзы, не искажающие цветовосприятие. Лучше всего, если на них будет многофункциональное покрытие, которое отсекает отражение и защищает полимер от царапин.

Ультрафиолетовых лучей Солнца

Обзор темы

Солнечный свет, достигающий Земли, имеет ультрафиолетовые лучи A и ультрафиолетовые лучи B (UVA и UVB). Эти ультрафиолетовые лучи являются основной причиной повреждения кожи от солнца. Лучи UVA и UVB по-разному влияют на чувствительность кожи к воздействию солнца.

UVA:

• Может проходить через оконное стекло.
• Не зависит от изменения высоты или погоды.
• Присутствует весь день и каждый день года.
• Проникает глубоко в слои кожи.
• В 20 раз больше, чем UVB-лучи.
• Вызывает длительное повреждение кожи.

UVB:

• Не проходит через оконное стекло.
• Вызывает солнечные ожоги.
• Вызывает загар.
• Помогает организму вырабатывать витамин D.
• Более интенсивно:
  • В середине дня.
  • Летом.
  • На больших высотах и ​​вблизи экватора.
• Может вызывать рак кожи и катаракту.

Защитите свою кожу

Защитите кожу от чрезмерного солнечного света на открытом воздухе.

• Искать в тени с 10 до 16 часов.
• Прикройтесь шляпой с широкими полями и плотно тканой одеждой.
• Носите солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолетового излучения.
• Наносите солнцезащитный крем широкого спектра действия на открытые участки кожи, даже если на улице облачно.Используйте SPF 30 или выше. При необходимости нанесите повторно.

Кредиты

Текущий по состоянию на:
26 февраля 2020 г.

Автор: Healthwise Staff
Медицинский обзор:
Уильям Х. Блахд-младший, доктор медицины, FACEP — неотложная медицина
Адам Хусни, доктор медицины, семейная медицина
Кэтлин Ромито, доктор медицины, семейная медицина
Э. Грегори Томпсон, доктор медицины, внутренняя медицина

Действует на: 26 февраля, 2020

Автор:
Здоровый персонал

Медицинский обзор: Уильям Х.Блахд-младший, доктор медицины, FACEP — неотложная медицина и Адам Хусни, доктор медицины, семейная медицина, Кэтлин Ромито, доктор медицины, и Э. Грегори Томпсон, врач внутренних болезней

Как ультрафиолетовый свет реагирует на клетки | SciBytes

Райан Хопкинс

Примерно в то время года в северном полушарии мы начинаем замечать, что дни становятся длиннее, а солнце начинает показывать пасмурную зиму. Впереди еще много зимы, но скоро снова вернутся тепло и солнце.Возвращение солнца означает больше времени на открытом воздухе, но приносит с собой гораздо менее приятные ультрафиолетовые лучи. Ультрафиолетовые лучи могут нанести вред нашей коже, начиная от легкого загара и заканчивая солнечным ожогом и опасным раком кожи. Мы все знаем об этом, но как именно это происходит? То, как ультрафиолетовый свет реагирует на клетки, — это увлекательный процесс, и я надеюсь, что понимание этого даст вам кое-что интересное, над чем вы можете подумать, прежде чем снова выйти на солнце этой весной!

Ультрафиолетовый свет может нанести вред клеткам одним из способов — напрямую повредить ДНК.Это то, о чем многие из нас напоминают каждую весну и лето — это причина солнечных ожогов! Как следует из названия, прямое повреждение ДНК происходит, когда фотон ультрафиолетового света попадает в ДНК. ДНК — очень большая молекула, которая обычно поглощает энергию, которую получает при попадании фотона ультрафиолетового света, а затем быстро выделяет эту энергию в виде тепла. В течение времени после поглощения энергии ДНК и до того, как она рассеивает тепло, она находится в более высоком энергетическом состоянии и более реактивна; чем короче это время реакции, тем меньше вероятность того, что ДНК подвергнется вредной реакции.Оказывается, ДНК чрезвычайно эффективно рассеивает дополнительную энергию, поэтому она повреждается менее чем в 0,1% случаев, когда на нее попадает ультрафиолетовый свет. Как это происходит в случае повреждения? Возбужденная ДНК может реагировать по-разному, но наиболее распространено слияние двух пар оснований. Если две пары пиримидиновых оснований (тимин или цитозин) находятся рядом друг с другом, два кольца могут сливаться вместе. Этот тип реакции, называемый перициклической реакцией, возможен из-за того, насколько близко расположены кольца и как выравниваются их симметрии.Образование четырехуглеродного кольца между пиримидинами затрудняет ферментам репликации ДНК определение, какие пары оснований должны находиться напротив конденсированных пиримидинов. Подобная ошибка копирования может изменить то, как ДНК кодирует белок, что приведет к появлению аномального белка. Если мутация происходит в области, которая кодирует ферменты репарации ДНК или белки, подавляющие опухоль, эта мутация может привести к раку.

Ультрафиолетовые лучи могут также косвенно повредить ДНК. Как? История начинается с меланина, класса соединений, которые производят организмы, которые придают цвет их кожи

.Большая система свободно движущихся (делокализованных) электронов, придающая меланину его цвет, также позволяет ему поглощать ультрафиолетовый свет. Меланин — не единственное поглощающее свет соединение в живых существах; хлорофиллы и другие яркие пигменты растений также поглощают свет, участвуя в фотосинтезе из-за большого количества делокализованных электронов в каждой молекуле. Когда на меланин попадает фотон ультрафиолетового света, он переходит в возбужденное состояние, в котором энергия электрона увеличивается. В хлорофиллах это возбужденное состояние запускает цепочку реакций, которая приводит к фотосинтезу.Меланин другой. Вместо того, чтобы становиться очень реактивным при воздействии ультрафиолетового света, меланин выделяет дополнительную энергию в виде тепла; он реагирует менее 1 раза из 1000 раз, когда становится возбужденным. Это позволяет меланину защищать более чувствительные молекулы, такие как ДНК, от воздействия ультрафиолета.

Иногда эта защита не работает должным образом. Ультрафиолетовое излучение может вызвать реакцию меланина или ударить по молекуле, которая не предназначена для рассеивания энергии, как аминокислота. Когда это происходит, возбужденная молекула может возбуждать соседний атом кислорода, превращая стабильную молекулу в реактивную форму.Кислород гораздо менее стабилен в своем возбужденном, более высоком энергетическом состоянии, поэтому он будет реагировать с любыми белками или липидами, с которыми он сталкивается в клетке, чтобы вернуться в свое более стабильное, более низкое энергетическое состояние. Хотя он может повредить различные молекулы в клетке, наибольший ущерб происходит при попадании в ДНК. Когда возбужденный кислород попадает в ДНК, это может вызвать трансверсию гуанина в тимин, что означает, что гуанин-пурин заменяется тимином пиримидина. Как и в случае прямого повреждения ДНК, эта мутация изменяет способ транслирования ДНК в белок и может быть потенциально опасной.Частично то, что делает этот тип повреждения ДНК особенно опасным, заключается в том, что оно вызывается возбужденными молекулами кислорода, а не самим ультрафиолетовым светом. Возбужденный кислород имеет необычно долгий срок жизни для активных видов, поэтому повреждение может происходить не только в клетках кожи, но и в других клетках.

Повреждение может также возникнуть при столкновении возбужденного кислорода с молекулой перекиси водорода — того же соединения в бытовом дезинфицирующем средстве. Перекись водорода вырабатывается в митохондриях как побочный продукт клеточного дыхания.Клетка обычно превращает перекись в воду, но некоторые молекулы избегают этого процесса. Если возбужденный кислород попадает в перекись водорода, перекись распадается пополам и образует два гидроксильных радикала. Гидроксильные радикалы — это атом водорода, связанный с атомом кислорода с неспаренным электроном (это то, что делает его радикалом). Электроны всегда предпочитают находиться парами, поэтому наличие неспаренного электрона делает соединение очень реактивным. Гидроксильный радикал может присоединяться к основной цепи ДНК (дезоксирибозе), что может вызвать разрыв цепи ДНК или высвобождение пары оснований.Оба эти исхода могут быть очень вредными для ДНК или клетки.

Наши тела, однако, не ложатся и не принимают свою судьбу — существует множество защитных механизмов для защиты от повреждений и смягчения их последствий. Когда прямое повреждение ДНК объединяет две пары оснований вместе, ДНК имеет выпуклость в своей нормальной форме двойной спирали. Несколько ферментов перемещаются по ДНК в поисках этой аномалии. Когда они обнаруживают такую ​​выпуклость, они активируют репаративные белки, которые вырезают поврежденную часть ДНК и вставляют правильные пары оснований.Весь этот процесс называется эксцизионной репарацией нуклеотидов. Эффект непрямого повреждения ДНК обнаружить труднее, поскольку трансверсия не приводит к искажению спирали. Механизм, восстанавливающий такие повреждения, называется эксцизионным основанием. Ферменты, называемые ДНК-гликозлазой, удаляют пару оснований, потерянную в результате трансверсии; затем другие ферменты открывают основу ДНК, чтобы ферменты, строящие ДНК, могли пройти сквозь нее и заполнить пробел правильной парой оснований. В наших телах есть механизмы, которые помогают нам и в долгосрочной перспективе.Прямое повреждение ДНК сигнализирует о выработке дополнительного меланина, так что в следующий раз, когда кожа подвергнется воздействию ультрафиолетового света, большее количество меланина может быть безвредно поглощено. Это означает, что всякий раз, когда вы становитесь более загорелыми после выхода на улицу, вы получаете прямое повреждение ДНК! Так что дайте своей ДНК передохнуть и нанесите солнцезащитный крем в следующий раз, когда будете наслаждаться солнцем!

Примечание: я нарисовал картинки, поэтому, если вы видите какие-либо ошибки или хотите, чтобы отображалась другая реакция, пожалуйста, прокомментируйте!

Агнес-Лима, Люсимара Ф., Джуллиан Т. Мело, Акариция Э. Сильва. «Повреждение ДНК синглетным кислородом и клеточными защитными механизмами». Исследования мутаций / обзоры исследований мутаций 751.1 (2012): 15-28. Интернет.

Loft, S., A. Astrup и H. E. Poulsen. «Окислительное повреждение ДНК коррелирует с потреблением кислорода людьми». Журнал FASEB 8.8 (1994): 534-37. Научная библиотека Чикагского университета. Интернет.

Сетлоу Р. Б. «Димеры пиримидина циклобутанового типа в полинуклеотидах». Science 153.3734 (1966): 379-6.Интернет.

Пэрриш, Джон А., Курт Ф. Янике и Р. Рокс Андерсон. «Спектры действия эритемы и меланогенеза нормальной кожи человека». Фотохимия и фотобиология 36.2 (1982): 187-91. Интернет.

фактов об ультрафиолетовых лучах и о том, как защитить себя

Проведя так много времени в помещении в течение прошлого года, возможно, кажется, что вы упустили много солнечного света. А с наступлением лета возникает соблазн наверстать упущенное, проведя дополнительные часы на свежем воздухе.

Но важно помнить, что ваша кожа так же восприимчива к ультрафиолетовому (УФ) излучению, как и прежде. Ультрафиолетовое излучение является основной причиной рака кожи, включая меланому, базальноклеточный рак и плоскоклеточный рак. Это может даже вызвать повреждение глаз, такое как катаракта, и косметические проблемы, такие как преждевременное старение.

Ниже, медицинский директор CityMD д-р Джанет Нешейват и дерматолог Summit Health д-р Сэм Ким рассказывают все, что вам нужно знать о воздействии ультрафиолета.

Что такое УФ-индекс?

Доктор Нешейват описывает УФ-индекс как «измерение силы УФ-лучей, необходимой для получения солнечного ожога в определенный период времени». Самый низкий УФ-индекс равен 0, когда солнце заходит, а луна нет. Но в течение дня УФ-индекс может варьироваться от 1 (очень низкий) до 11 или выше, что AIM в Melanoma Foundation оценивает как «экстремальный».

Другой способ думать об УФ-индексе — это прогноз того, насколько сильными будут солнечные лучи в конкретный день, говорит д-р.Ким. «Он призван помочь нам спланировать мероприятия на свежем воздухе и решить, какие типы защиты использовать, чтобы избежать чрезмерного воздействия вредного ультрафиолетового излучения. Это очень легко проверять на ежедневной основе — достаточно просто проверить приложение погоды или просто спросив Siri, Алекса, или Google «.

Что влияет на УФ-облучение?

На уровень воздействия влияют различные факторы, в том числе:

• Время суток: Наихудшее время для пребывания на солнце — это период самого высокого УФ-индекса, который обычно составляет от 10 а.м. и 15:00. Оба врача отмечают, что даже если вы носите крем для загара, вы все равно уязвимы в это время.
• Сезон: Уровень обычно самый высокий летом, но может быть повышен и в другое время года, поэтому важно всегда оставаться в безопасности.
• География: Вы больше подвержены воздействию УФ-лучей, если находитесь ближе к экватору или выше на высоте.
• Terrain: Если вы находитесь в среде с отражающими поверхностями, такими как вода, снег или песок, вы также более подвержены воздействию ультрафиолетовых лучей, потому что свет будет отражаться от вас и обратно.
• Погода: Облака также могут играть роль в рассеивании и отражении УФ-лучей. «Многие из нас могут вспомнить, что одни из самых сильных солнечных ожогов, которые мы когда-либо испытывали, произошли в пасмурные дни», — говорит доктор Ким. «Некоторые ультрафиолетовые лучи (UVA-лучи) могут проникать сквозь стекло, например, в окно, рядом с которым вы сидите на работе, или в окно вашего автомобиля. UVA-лучи могут проникать даже сквозь дождь и туман».

Какие преимущества солнечного света?

Хотя защитить себя важно, но немного солнца — это нормально.«Пятнадцать — 30 минут — отличная доза», — говорит д-р Нешейват. «Это приводит к выработке витамина D, который помогает очень многим функциям организма и иммунной системы, укреплению костей и зубов, а также всасыванию других витаминов и минералов, таких как кальций».

Тем не менее, не используйте витамин D в качестве предлога для загара, — предупреждает д-р Ким. «Поскольку ультрафиолетовые лучи солнца и солярии могут вызвать рак кожи, Американская академия дерматологии не рекомендует получать витамин D от чрезмерного пребывания на солнце или загара в помещении», — говорит он.«Желательно получать витамин D из здоровой диеты, включая продукты, богатые витамином D, или добавки».

Как можно защитить себя?

Собираясь провести время на солнце, помните следующее:

• Пейте много воды: «Номер один, вы должны избегать обезвоживания», — говорит доктор Нешейват. Если вода недостаточно освежает, попробуйте спортивные напитки, содержащие электролиты.
• Успокойтесь: «Ищите тень и избегайте напряженной деятельности, работы и упражнений в сильную жару, чтобы избежать теплового удара, теплового истощения и тепловых судорог», — советует докторНешейват.
• Одевайтесь соответственно: Оба врача рекомендуют вам носить защитную одежду в жару, а также широкополые шляпы и солнцезащитные очки, чтобы физически блокировать УФ-лучи. «Ищите одежду с лейблом UPF», — добавляет д-р Ким. Многие компании сейчас производят рубашки, купальники и другую одежду с коэффициентом защиты от ультрафиолета (UPF), который колеблется от 15 до 50+.
• Всегда наносите (и повторно наносите) солнцезащитный крем: Перед тем, как выйти на улицу, нанесите водостойкий солнцезащитный крем широкого спектра действия с SPF 30 или выше.Повторно наносите каждые два часа или после намокания от воды или пота. Доктор Ким также советует «проявлять особую осторожность, чтобы защитить кожу головы, уши, шею, губы и верхнюю часть ступней».

Азбука ультрафиолетового излучения

Большинство из нас чувствуют себя счастливее на улице, на солнышке.
Солнце дает нам свет и тепло, а также выделяет приятные химические вещества.
в нашем мозгу! Солнце тоже дает нам
со здоровыми дозами витамина D — необходимого для здоровья волос, кожи и костей
& настроение! С другой стороны, существуют повреждающие лучи, которые могут
оставьте нас с солнечными ожогами, преждевременным старением, раком кожи и многим другим.

Осведомленность — это первый шаг в защите от солнца и
понимание разницы в УФ-лучах.
Понимание того, как эти лучи влияют на нас, не менее важно, чтобы вы
может сделать самый здоровый выбор для вас и вашей семьи с точки зрения воздействия
и защиты.

Солнце излучает 3 вида УФ-излучения: длинноволновое (UVA),
средняя длина волны (UVB) и короткая длина волны (UVC). Чем короче
длина волны, тем сильнее свет. К счастью, УФС-излучение (достаточно мощное, чтобы мгновенно убить людей) поглощается нашей атмосферой и никогда не достигает
Земля.Однако, поскольку озоновый слой медленно истощается из-за воздействия окружающей среды
загрязнения, увеличивается проникновение UVA и UVB, в результате
при более раннем и более агрессивном повреждении кожи.

UVA лучи

Ультрафиолетовые лучи А
приходится примерно 95% УФ-излучения, которое достигает Земли
поверхность. Он может проникать в более глубокие слои кожи и отвечает
для немедленного эффекта загара. Хотя и UVA, и UVB вредны для кожи,
Лучи UVA представляют большую опасность, потому что гораздо больший процент из них достигает
поверхность Земли.Они присутствуют круглый день, круглый год, даже когда
облачно. Если вы видите дневной свет в любое время, то здесь присутствуют лучи UVA. Лучи UVA
считается безмолвным убийцей солнца, потому что, в отличие от лучей UVB, вы не чувствуете воздействия лучей UVA
повреждая вашу кожу. Лучи UVA проникают в кожу дальше, чем лучи UVB,
неуклонно разрушает ключевые вещества в коже, которые придают ей упругость и
эластичность. Лучи UVA являются основной причиной морщин и одним из основных факторов
практически каждому типу рака кожи. Вот почему UVA-лучи обычно
называемые «стареющими» лучами.

UVB лучи

лучей UVB — это те лучи, о которых мама всегда предупреждала вас.
те, которые приводят к болезненным и видимым солнечным ожогам. Наряду с ожогами лучи UVB также могут вызывать
рак кожи. Раковые заболевания, связанные с УФ-излучением, чаще всего встречаются
немеланомные типы, базальноклеточные и плоскоклеточные карциномы. Эти
раковые образования кожи, которые происходят в эпидермисе, верхнем слое вашего
кожа, на которую ударяют короткие лучи UVB и наносят ущерб. Хотя не проникает через кожу или присутствует
как лучи UVA, свет UVB является мощным, так как он непосредственно вызывает солнечные ожоги
и другие видимые изменения на поверхности кожи, в том числе обесцвечивание.UVB
радиация также играет роль в раке кожи.
UVB часто называют «горящими» лучами.

UVC — Ультрафиолетовые лучи C очень опасны, но озон
слой действует как щит и поглощает большую часть солнечного ультрафиолета
излучения. С постепенным истощением
озонового слоя, это приводит к увеличению излучения на уровне земли, которое
может быть вредным для человека. Лучи UVC самые сильные, но, к счастью, не
достичь поверхности Земли. Лучи UVA и UVB достигают не только вашего пляжного полотенца, но и
но они проникают в вашу кожу.И UVA, и UVB лучи вызывают наибольшее повреждение кожи.

SPF- фактор защиты от солнца

SPF — это всего лишь мера защиты от излучения UVB,
он не имеет отношения к более опасным и стареющим лучам UVA. Высокий SPF
солнцезащитный крем защитит вас от солнечных ожогов, вызванных УФ-В, но солнечный ожог — это природа
способ сообщить вам, что вы побывали на солнце слишком много для вашего типа кожи и
сигнализируйте, что пора искать тень. Итак, благодаря SPF 30 вы
может проводить на солнце в три-четыре раза дольше, полагая, что вы
защищен.Поскольку ваш солнцезащитный крем блокирует в основном УФ-В излучение и
меньшая степень УФА, вы только что получили в три-четыре раза больше УФА
свет. Поскольку UVA-свет присутствует в 100 раз больше в
окружающая среда, чем свет UVB, глубокий ущерб, связанный с UVA
— старение и меланома — на подъеме. Тем не менее, Широкий спектр SPF
относится к солнцезащитным кремам, защищающим кожу от
как UVA, так и UVB лучи. Это лучшее
выбор защиты себя и своей семьи от вредного воздействия.Также носите шляпы от солнца (ткань SPF), правильно
защита глаз и не забывайте также увлажнять!

Посетите https://www.cancer.org/cancer/cancer-causes/radiation-exposure/uv-radiation.html
для получения более подробной информации о вредных последствиях пребывания на солнце.

Ультрафиолетовое излучение — обзор

Антиоксиданты

Ключевые моменты

•

УФ-излучение вызывает образование активных форм кислорода в коже.

•

Активные формы кислорода участвуют в развитии рака кожи и фотостарения кожи.

•

Витамины, минералы и натуральные продукты с антиоксидантными свойствами широко используются в продуктах по уходу за кожей.

•

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить способность этих агентов улавливать свободные радикалы при местном применении.

Кожа ежедневно подвергается воздействию экзогенных активных форм кислорода (АФК), таких как загрязнение окружающей среды, УФ-излучение и лекарства. УФ-излучение вызывает образование АФК в коже и снижает способность кожи нейтрализовать эти АФК.Кожа обладает способностью справляться с АФК с помощью эндогенных механизмов, которые удаляют свободные радикалы, связывают ионы металлов и удаляют соединения, поврежденные окислением.

За последнее десятилетие были проведены обширные исследования ROS и старения. АФК — это супероксид-анионы, пероксид и синглетный кислород, которые образуются при воздействии на кожу УФ-излучения. Исследования in vitro иллюстрируют индуцированную ROS активацию фактора транскрипции AP-1, повышают активность матриксных металлопротеиназ (MMP), вызывая распад коллагена и индуцируемых NF-κB медиаторов воспаления, которые способствуют процессу старения.

В этом разделе рассматриваются многие витамины, минералы и натуральные продукты с антиоксидантными свойствами (таблица 2-5 и вставка 2-2). Многие из упомянутых преимуществ анекдотичны и не могут быть измерены количественно при местном применении этих агентов. Отсутствуют хорошо спланированные испытания, и корреляция с местным применением часто делается на основе исследований этих агентов после перорального приема.

Витамин B3: ниацинамид

Витамин B3, также известный как ниацинамид, является предшественником вездесущих молекул никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и НАДФ.Восстановленные формы НАДН и НАДФН являются мощными внутриклеточными антиоксидантами. НАД и НАДФ являются основными медиаторами окислительно-восстановительных реакций клеток и предотвращают механизм гликирования белков, возникающий при сшивании сахаров с белками. Витамин B3 входит в число водорастворимых витаминов, которые легко проникают через роговой слой при местном применении.

Исследования, которые подчеркивают многочисленные роли ниацинамида на коже, включают предотвращение фотоиммуносупрессии, фотоканцерогенеза, уменьшение тяжести акне, уменьшение TEWL и уменьшение проявлений фотостарения.Было показано, что витамин B3 ингибирует перенос меланосом от меланоцитов к кератиноцитам. Исследования in vitro также выясняют его роль в синтезе коллагена, синтезе церамидов для защиты барьера, увеличении инволюкрина и филлагрина, уменьшении выработки кожного сала и предотвращении TEWL.

Витамин B5: пантенол

Витамин B5, также известный как пантотеновая кислота, является компонентом комплекса кофермента А, который играет важную роль в синтезе жирных кислот и глюконеогенезе. Витамин B5 растворим в воде и легко всасывается наружно через роговой слой.В настоящее время он используется местно для лечения ран, синяков, шрамов, пролежней и кожных язв, термических ожогов, послеоперационных разрезов и лучевого дерматита.

Пантенол, спирт пантановой кислоты, в настоящее время содержится во многих продуктах по уходу за кожей и косметике. Его функции включают стимулирование пролиферации фибробластов для заживления ран, повышение синтеза липидов и улучшение признаков фотостарения и гиперпигментации. Его часто используют в продуктах для волос, так как он улучшает эластичность и смягчает волосы.

Витамин C

Витамин C — это водорастворимое важное питательное вещество, необходимое для нормальной структуры и функции кожи. Антиоксидантные свойства витамина С обусловлены его способностью отдавать электроны для нейтрализации свободных радикалов. Витамин C также помогает регенерировать другой антиоксидант, витамин E. Витамин C необходим для гидроксилирования пролина и лизина во время сшивания коллагена и регуляции транскрипции синтеза коллагена. Витамин С также подавляет биосинтез эластина, наблюдаемый в стареющей эластичной коже.

Роль витамина С в фотостарении связана с его способностью стимулировать восстановление коллагена, а также предотвращать вызванную ультрафиолетом В эритему и образование клеток солнечного ожога, которые являются маркерами фотоповреждения. Несколько хорошо контролируемых исследований показали его преимущества в уменьшении появления тонких линий, витамин С увеличивает мРНК коллагена I типа, способствует восстановлению эластичных тканей и клинически улучшает текстуру кожи и пигментацию.

Пациенты, которым вводили 5% l-аскорбиновую кислоту в одну руку и носитель в другую руку, показали подтвержденное биопсией повышение уровней мРНК коллагена I и III и повышение уровней ММП-1.

Существует три формы витамина С: 1-аскорбиновая кислота (наименее стабильная, окисляется воздухом), аскорбил-6-пальмитат и аскорбилфосфат магния (наиболее стабильная). Хотя доступны пероральные добавки, мало всасываемого витамина С эффективно доставляется коже. Препараты для местного применения также сложно приготовить, поскольку витамин С окисляется на воздухе и разлагается под действием света и тепла. Препараты 1-аскорбиновой кислоты или ее сложноэфирных производных для местного применения всасываются через кожу в зависимости от концентрации аскорбиновой кислоты и ее pH.Уровень pH препарата для местного применения должен быть менее 3,5, чтобы он мог проникнуть в толстый роговой слой.

Другие производные витамина С обладают свойствами, аналогичными l-аскорбиновой кислоте. Аскорбилфосфат магния также действует как антиоксидант, стимулирует выработку коллагена I типа и защищает от перекисного окисления липидов, вызванного УФ-В. Аскорбил-6-пальмитат, жирорастворимый аналог l-аскорбиновой кислоты, может проникать в роговой слой лучше, чем l-аскорбиновая кислота, и имеет более низкий профиль раздражения благодаря нейтральному pH.

Витамин E

Витамин E, известный как α-токоферол, также является важным питательным веществом, которое не может синтезироваться эндогенно. Обычно он содержится в овощах, растительных маслах, злаках и орехах. Витамин E — это липофильный антиоксидант и самый распространенный антиоксидант в коже. Хотя существует несколько хорошо контролируемых исследований, эффективно определяющих функции витамина Е в нормальных тканях, некоторые из его предполагаемых преимуществ включают его способность предотвращать перекисное окисление липидных мембран.

Синергетические функции витаминов C и E включают способность витамина C регенерировать витамин E и увеличивать антиоксидантную способность витамина E. Эти два витамина работают в симбиозе, обеспечивая фотозащиту от УФ-излучения. Небольшие исследования показали уменьшение эритемы, отека, образования аддуктов ДНК, перекисного окисления липидов и образования солнечных ожогов при применении витамина Е перед воздействием ультрафиолета. Сообщалось также об уменьшении кожного ритидоза и случаев кожных опухолей после местного введения витамина Е.

Пероральный прием витамина Е может увеличить доставку витамина Е к коже через секрецию сальных желез. Однако поставляемый витамин Е будет доступен только для верхних слоев эпидермиса на уровне волосяных покровов. Концентрация препаратов для местного применения находится в диапазоне от 0,1% до 20%, хотя взаимосвязь между дозой и реакцией отсутствует и, следовательно, нет доказательств относительно количества витамина Е, необходимого для достижения клинической эффективности. Побочные эффекты препаратов для местного применения включают раздражающий аллергический контактный дерматит, крапивницу и многоформные высыпания, похожие на эритему.

Убихинон

Убихинон, также известный как кофермент Q, представляет собой повсеместно распространенный жирорастворимый антиоксидант, который присутствует в митохондриях всех живых клеток и используется в синтезе АТФ. Было показано, что он снижает перекисное окисление липопротеинов низкой плотности, регенерирует эндогенный витамин Е и защищает клетки от окислительного стресса, вызванного ультрафиолетом.

Препараты для местного применения уменьшают вызванное ультрафиолетом повреждение ДНК, повышают уровень ГАГ и защищают от разрушения коллагена, вызванного ультрафиолетом.Клинически было показано, что крем с убихинолом уменьшает глубину морщин по сравнению с кремом-носителем в испытаниях для разделения лица.

α-липоевая кислота

α-липоевая кислота (ALA) является эндогенным антиоксидантом, который является мощным акцептором свободных радикалов. Подобно убихинону, он вырабатывается в митохондриях клеток человека. Небольшое количество ALA активно циркулирует, так как большая часть растворимой липоевой кислоты связана с лизином. Свободная ALA либо транспортируется в ткани, либо превращается в дигидролипоевую кислоту (DHLA).

Липоевая кислота действует как кофактор в цикле лимонной кислоты и в синтезе нуклеиновой кислоты и белка.Это небольшая молекула, растворимая как в липидах, так и в воде, поэтому она легко проникает через роговой слой. И ALA, и DHLA улавливают ROS и регенерируют эндогенные антиоксиданты, такие как витамин E, витамин C, глутатион и убихинол; это важные функции защиты от повреждений, вызванных ультрафиолетом. Антиоксидантные и противовоспалительные свойства ALA обусловлены избирательным ингибированием активации NF-κB и ингибированием провоспалительных медиаторов, таких как TNF-α и интерлейкины.

Нет хорошо контролируемых испытаний, описывающих преимущества ALA при фотоповреждении кожи.Неофициальные данные свидетельствуют о его роли в уменьшении мелких морщин и улучшении текстуры кожи.

Диметиламиноэтанол (DMAE)

DMAE — новый ингредиент, первоначально используемый для лечения гиперкинетических расстройств и улучшения памяти. В настоящее время он используется в космецевтических продуктах, набирая популярность благодаря своей активности в качестве предшественника ацетилхолина. Первоначально использовавшийся как укрепляющий и антивозрастной продукт, теперь выяснены новые функции, включая противовоспалительное и антиоксидантное действие.In vitro DMAE ингибирует секрецию IL-2 и IL-6 в дополнение к его действиям как поглотитель свободных радикалов. Хотя точный механизм действия DMAE неясен, его ацетилхолиноподобные функции увеличивают сократительную способность и адгезию клеток в эпидермисе и дерме, что приводит к появлению более упругой кожи.

Двойные слепые испытания геля для лица с 3% ДМАЭ показали улучшение упругости кожи лица и повышение мышечного тонуса, о чем свидетельствует уменьшение провисания шеи. В настоящее время также доступны составы для местного применения с низким профилем раздражения.Существует несколько хорошо контролируемых исследований, подтверждающих его долгосрочную эффективность и токсичность.

Genistein

Полученный из соевых бобов, этот антиоксидант при пероральном приеме, как показали исследования на животных, защищает от рака мочевого пузыря, груди, толстой кишки, печени, легких, простаты и кожи. Генистеин для местного применения улавливает свободные радикалы, защищает от перекисного окисления липидов и снижает вызванную ультрафиолетом эритему и фотоповреждения. Особый интерес представляет способность генистеина ингибировать тирозиновые протеинкиназы и индуцированную ультрафиолетом экспрессию протоонкогенов, необходимую для роста и прогрессирования опухоли.

Спиновые ловушки

Спиновые ловушки представляют собой производные нитрона, которые включают ДМПО (5,5-диметил-1-пирролин- N -оксид), ДЭПМПО (5-диэтоксифосфорил-5-метил-1-пирролин- N — оксид), TEMPONE-H (1-гидрокси-2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидин) и POBN (α- (4-пиридил-1-оксид) — N -трет-бутил нитрон). Образование свободных радикалов вторично по отношению к электронам, которые переходят из основного состояния в менее стабильное, свободнорадикальное состояние. Спиновые ловушки — это поглотители свободных радикалов, которые захватывают эти вращающиеся электроны и возвращают их в состояние стабильности.Эти агенты при добавлении в кремы и солнцезащитные средства удаляют свободные радикалы и предотвращают окислительное повреждение.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) от Солнца, определение

Несмотря на то, что Солнце очень далеко от нашей планеты (в среднем ~ 150 миллионов км), Солнце дает нам световую энергию и тепло, необходимые для поддержания жизни на Земле.

Эта энергия поступает в виде электромагнитного излучения, которое имеет волновую природу и, следовательно, характеризуется длиной волны, связанной с составом и температурой передатчика, в данном случае Солнца.

Спектр электромагнитного излучения различных лучей

Электромагнитный спектр описывает распределение различных типов излучения в широком спектре длин волн.

В порядке убывания длины волны спектральный диапазон простирается от радиоволн (длинные волны) до крошечных гамма-лучей (малые длины волн) с инфракрасным (ИК), видимым и ультрафиолетовым (УФ) диапазоном между ними, где находится Солнце испускает большую часть своего излучения.

• Наш человеческий глаз чувствителен только к небольшой части солнечного спектра, называемой «видимым» (между 4 x 10 ^-7 м и 7 x 10 ^-7 м), который включает все цвета радуги (от от фиолетового до красного).
• Чуть ниже этого диапазона, между 1,0 x 10 ^-7 м и 4 x 10 ^-7 м, мы находим ультрафиолетовых лучей (УФ) , особенно , энергичных, но невидимых для человеческого глаза
• За пределами видимого диапазона и длиннее 7 x 10 ^-7 м начинаются инфракрасные волны. Этот диапазон связан с понятием тепла, поскольку горячие объекты испускают такое излучение.

К счастью, атмосфера действует как защитный экран от опасных гамма-лучей, рентгеновских лучей и большей части ультрафиолета, потому что все они особенно вредны.

UV-A, UV-B и UV-C длина волны

УФ-лучи подразделяются на три диапазона , в зависимости от их энергетического уровня:

Нанометр (нм) равен 10 ^-9 мкм.

Ультрафиолетовое излучение — определение научных терминов

Ультрафиолетовое излучение — это еще одно название ультрафиолета. Это часть спектра за пределами видимого диапазона, сразу за видимой фиолетовой частью.

Ключевые выводы: ультрафиолетовое излучение

• Ультрафиолетовое излучение также известно как ультрафиолетовый свет или УФ.
• Это свет с более короткой длиной волны (большей частотой), чем видимый свет, но большей длиной волны, чем рентгеновское излучение. Он имеет длину волны от 100 до 400 нм.
• Ультрафиолетовое излучение иногда называют черным светом, потому что оно находится за пределами диапазона человеческого зрения.

Определение ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение или свет с длиной волны более 100 нм, но менее 400 нм.Он также известен как УФ-излучение, ультрафиолетовый свет или просто УФ-излучение. Ультрафиолетовое излучение имеет длину волны больше, чем у рентгеновских лучей, но короче, чем у видимого света. Хотя ультрафиолетовый свет достаточно энергичен, чтобы разорвать некоторые химические связи, он (обычно) не считается формой ионизирующего излучения. Энергия, поглощаемая молекулами, может обеспечить энергию активации для запуска химических реакций и может вызвать флуоресценцию или фосфоресценцию некоторых материалов.

Слово «ультрафиолет» означает «за пределами фиолетового».Ультрафиолетовое излучение было открыто немецким физиком Иоганном Вильгельмом Риттером в 1801 году. Риттер заметил, что невидимый свет за пределами фиолетовой части видимого спектра затемняет бумагу, обработанную хлоридом серебра, быстрее, чем фиолетовый свет. Он назвал невидимый свет «окисляющими лучами», имея в виду химическую активность излучения. Большинство людей использовали фразу «химические лучи» до конца 19 века, когда «тепловые лучи» стали известны как инфракрасное излучение, а «химические лучи» стали ультрафиолетовым излучением.

Источники ультрафиолетового излучения

Около 10 процентов светового потока Солнца составляет УФ-излучение. Когда солнечный свет попадает в атмосферу Земли, свет составляет около 50% инфракрасного излучения, 40% видимого света и 10% ультрафиолетового излучения. Однако атмосфера блокирует около 77% солнечного УФ-излучения, в основном в более коротких длинах волн. Свет, достигающий поверхности Земли, составляет около 53% инфракрасного, 44% видимого и 3% УФ.

Ультрафиолетовый свет излучается черным светом, ртутными лампами и лампами для загара.Любое достаточно горячее тело излучает ультрафиолетовый свет (излучение черного тела). Таким образом, звезды горячее Солнца излучают больше ультрафиолетового излучения.

Категории ультрафиолетового света

Ультрафиолетовый свет разделен на несколько диапазонов, как описано в стандарте ISO ISO-21348:

Видеть УФ-свет

Большинство людей не могут видеть ультрафиолетовый свет, однако это не обязательно потому, что сетчатка человека не может его обнаружить. Хрусталик глаза фильтрует UVB и более высокие частоты, к тому же у большинства людей отсутствует цветовой рецептор, чтобы видеть свет. Дети и молодые люди с большей вероятностью воспринимают УФ-излучение, чем пожилые люди, но люди, у которых отсутствует линза (афакия) или которым была заменена линза (как при операции по удалению катаракты), могут видеть некоторые длины волн УФ-излучения.Люди, которые видят ультрафиолетовое излучение, сообщают о нем как о бело-голубом или фиолетово-белом цвете.

Насекомые, птицы и некоторые млекопитающие видят свет, близкий к ультрафиолетовому. Птицы обладают истинным ультрафиолетовым зрением, поскольку у них есть четвертый цветовой рецептор, который его воспринимает. Северный олень — это пример млекопитающего, которое видит ультрафиолетовый свет. Они используют его, чтобы увидеть белых медведей на фоне снега. Другие млекопитающие используют ультрафиолет, чтобы увидеть следы мочи и выследить добычу.

Ультрафиолетовое излучение и эволюция

Считается, что ферменты, используемые для восстановления ДНК в митозе и мейозе, произошли из ферментов ранней репарации, которые были разработаны для устранения повреждений, вызванных ультрафиолетовым светом.Ранее в истории Земли прокариоты не могли выжить на поверхности Земли, потому что воздействие ультрафиолета B заставляло соседнюю пару оснований тимина связываться вместе или образовывать димеры тимина. Это нарушение было фатальным для клетки, потому что сдвинуло рамку считывания, используемую для репликации генетического материала и производства белков. Прокариоты, избежавшие защитной водной флоры и фауны, выработали ферменты для восстановления димеров тимина. Несмотря на то, что в конечном итоге образовался озоновый слой, защищающий клетки от наихудшего солнечного ультрафиолетового излучения, эти восстанавливающие ферменты остаются.

Источники

• Болтон, Джеймс; Колтон, Кристин (2008). Справочник по ультрафиолетовой дезинфекции. Американская ассоциация водопроводных сооружений. ISBN 978-1-58321-584-5.
• Хокбергер, Филип Э. (2002). «История ультрафиолетовой фотобиологии человека, животных и микроорганизмов». Фотохимия и фотобиология . 76 (6): 561–569. DOI: 10.1562 / 0031-8655 (2002) 0760561AHOUPF2.0.CO2
• Hunt, D. M .; Карвалью, Л.С.; Cowing, J. A .; Дэвис, У. Л. (2009). «Эволюция и спектральная настройка зрительных пигментов у птиц и млекопитающих». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 364 (1531): 2941–2955. DOI: 10.1098 / rstb.2009.0044

.