Наверняка многие знают, что ультрафиолет способен устроить для вашей кожи двоякую ситуацию. Он может ровно нанести на тело то, что мы называем загаром (иными словами, оказать воздействие на меланин под нашей кожей), а может и нанести серьёзный ожог.
Ультрафиолетовый свет – мощнейшее излучение от главной и единственной нашей системы – Солнечной, сейчас это знает каждый школьник. То, что мы видим как солнечные лучи на самом деле просто свет от звезды, долетающий до нас сквозь невероятное расстояние.
Ультрафиолетовые невидимые для нас волны просто остаются за пределами спектра, который доступен человеческому глазу.
Что такое ультрафиолет?
Это всего лишь остатки энергии, которая долетает к нам от Солнца сквозь расстояние до Земли (а это 149 600 000 км) и преодолевает главную защиту планеты – озоновый слой.
То, что мы можем чувствовать на своей коже – крохотные частицы того невероятного количества тепла, которое звезда выделяет ежесекундно. Про озоновый слой вы могли слышать из экологических телепрограмм и прочего подобного материала и не зря.
Если бы озонового слоя не существовало, всё живое на Земле практически моментально умерло бы от мощнейшего потока радиации. Да, ультрафиолет радиоактивен и в больших дозах может нанести вред вплоть до летального исхода.
Ультрафиолетовый диапазон излучения находится между видимыми нам лучами (именно фиолетовой границей нашего светового зрения) и рентгеновским излучением.
Именно поэтому этот тип электромагнитных лучей получил своё название – ultraviolet, от лат. ultra (сверх чего-то, за пределами чего-то) и violet (фиолетовый с англ.).
Ультрафиолетовый свет обладает также и разной длиной волны – от 400 до 100 нм. Длина волны важна – она влияет на живые организмы с силой, прямо пропорциональной дальности.
Длина волны усф в 280-200 нм оказывает самое сильное влияние на живые организмы, например, ткани органов. На микроорганизмы действует как бактерицидное излучение, полностью уничтожая.
Кто открыл ультрафиолет?
Подозрения о том, что невидимые спектры света существуют, бродили среди величайших умов человечества очень давно. Учёные того времени не могли объяснить явление, но строили очень многообещающие догадки, которые и подвели современных учёных к открытию в чистом виде.
Открытие произошло вскоре после обнаружения человечеством инфракрасного излучения. Примерно в это время немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал проводить исследования в области противоположной части спектра, с лучами за пределом фиолетового.
Девятнадцатый век только-только начался, люди ещё очень многое не знали про свет и то, что он из себя представляет, не говоря уже о том, что такое ультрафиолетовое излучение.
Всё познавалось путём эксперимента, редкими контактами с коллегами из других стран и долгим путём проб и ошибок. Таким же путём пошёл и Риттер.
Он задумал интересный эксперимент, который осуществил в своих исследованиях с помощью хлорида серебра. Облучая его разными частями спектра, он заметил, что окисление вещества происходит с разной скоростью.
Каждый участок спектра оказывал разное влияние, но один показатель очень явно выделялся среди прочих – быстрее всего серебро темнело за пределами фиолетовой части, а точнее перед ней.
Несмотря на то, что даже знания про диапазон длин волн тогда были довольно размыты, учёные почерпнули из этого вывод, изменивший физику навсегда.
В результате долгих дискуссий и обсуждений, вывод был дан общественности довольно чётко.
Учёные сошлись на том, что свет можно поделить на три условные, строго отдельные части:
- видимый свет (виден человеческому глазу);
- инфракрасное излучение (невидимые лучи, дающие эффект тепла и отвечающие за окисление);
- ультрафиолетовые лучи (восстанавливающие).
Разумеется, тогда никто не мог знать влияние ультрафиолетовой волны на человеческую кожу, а также все сферы, в которых человек будет использовать это излучение в будущем.
Тем не менее, исследования продолжались и продолжаются в наши дни, а ультрафиолет постоянно удивляет учёных какими-то новыми свойствами и возможностями его применения.
Польза ультрафиолета для человека
С каждым годом человечество обнаруживало всё новые и новые способы использовать это удивительное излучение.
Одним из самых известных и знакомых каждому, кто имел несчастье длительное время лежать в больнице, является кварцевание – облучение больничного помещения ультрафиолетом с целью полной стерилизации комнаты от микроорганизмов.
Хоть метод и давний, но до сих пор применяется — многие больничные палаты до сих пор оборудованы специальными лампами, излучающими ультрафиолетовые лучи.
Все люди, включая персонал, покидают помещение на время кварцевания, так как лучи ультрафиолета достаточной мощности для бактерицидного эффекта обязательно навредят человеку.
Оказавшийся даже ненадолго под эффектом такой лампы человек почувствует гул в ушах, повышенное давление, его будут преследовать специфический запах и головная боль.
Ультрафиолетовое (уфс) излучение используется также и в обеззараживании воды. Наряду с хлором, который используется больше в промышленных целях, а не для воды, которая потом должна попасть в дома людей, ультрафиолет не только помогает очистить воду, а и устраняет последствия хлорирования и озонирования воды – чрезмерную жёсткость, химический осадок.
Наиболее популярен при очистке воды для промышленных нужд, для заводов и бассейнов – спектр ультрафиолетового излучения таков, что вреда человеку такая очистка не нанесёт.
Тот же хлор гораздо опаснее – если, например, в бассейне не рассчитать пропорции вещества к воде, хлорка легко может нанести вам слабые, но ощутимые мелкие ожоги кожного покрова.
«Отличился» ультрафиолет и в сфере анализа окружающей среды. Его, как и любое излучение, можно использовать для исследования веществ. Особенно эффект виден на минералах – при облучении горные породы и камни начинают светиться, причём каждый по-разному.
Последствий такого облучения нет, а особенная реакция каждого минерала на ультрафиолетовые лучи очень пригодилась геологам. Сейчас, просвечивая насквозь целые пласты горных пород, можно с почти абсолютной уверенностью «узнать» тот или иной камень.
Рентгеновские и также используются геологами для таких анализов, но с удивительной эффективностью ультрафиолета соперничать непросто.
Ну и, пожалуй, самая известная сейчас сфера применения таких лучей. Это, как ни странно, сфера косметологии.
Человечество давно задумалось – если ультрафиолет в солнечных лучах (а именно Солнце – основной источник космического ультрафиолета для нас) вызывает загар на человеческой коже.
То почему бы не создать искусственный источник и получать такой эффект круглый год, а не только в пляжные сезоны, когда принятие солнечных ванн возможно?
Действие уфс на кожу крайне простое и механическое – лучи действуют на наш человеческий пигмент (меланин), который просто защищается, темнея в процессе – это объясняет заодно и причину исчезновения загара со временем.
Сделать искусственный источник у нас получилось – сейчас это сверхсовременные солярии с щадящими лампами. Практически полностью безопасные для людей с любым типом кожи, а ультрафиолет в них используется легко и без всяких опасений.
Никто не застрахован от того, чтобы нанести слишком сильный загар или испортить ровный тон, но получить ожоги в салоне солярия не выйдет – техника безопасности не позволит.
Опасность ультрафиолета для кожи
Кстати, о безопасности. В малых количествах ультрафиолет под открытым небом не может причинить вреда серьёзнее, чем обгоревшая кожа, даже если вы будете находиться в воде.
Но мы говорим о стандартной для человека дозе облучения, а есть люди, вольно или невольно получающие избыток ультрафиолетовых лучей гораздо чаще, чем несколько раз в год.
Это грозит, к сожалению, не только перманентным загаром. Лучи действуют на кожу не лучшим образом, иногда образуя или усиливая уже имеющуюся меланому – проще говоря, рак кожи.
Меланомы бывают нескольких видов, но все они относятся к злокачественным опухолям. Причём неважно, где вы загораете – как космический солнечный, так и искусственный ультрафиолет, который применяется в соляриях, подействует одинаково.
Риск получить меланому невелик, но при наличии других раковых заболеваний ранее, ультрафиолетовое излучение увеличивает шанс на рецидив, что доказано.
Меланома – худший из вариантов и шансы на неё малы. Но злоупотребляя солнечными ваннами, вы получите ещё несколько неприятных сюрпризов.
Это всем нам известные с детства ожоги кожи, после которых верхний слой эпидермиса сползает клочьями. Большую вероятность преждевременного старения кожи из-за того же меланина, который попросту не выдержит такой нагрузки.
И если от ожогов вы избавитесь, так как везде уже используют специальные крема для лечения и профилактики солнечных ожогов, то обратить старение вспять вряд ли выйдет.
Ещё одно гениальное человеческое изобретение – солнечные очки, были придуманы также в попытках борьбы с излишками ультрафиолета, ведь для человеческого глаза эти лучи тоже очень вредны.
Вредоносное действие будет того же типа – ожог, но только главного барьера глаза, сетчатки. Это тяжёлая травма, целостность сетчатки очень трудно и дорого восстанавливать.
Что примечательно, при замене сетчатки некоторые пациенты начинали буквально видеть ультрафиолетовое излучение в виде слабого лилового свечения, и в новых моделях стремительно развивающихся имплантатов такой ошибки уже нет.
Защитить глаз от лучей можно только прямой «заслонкой», роль которой и выполняет стекло очков – его главная функция состоит именно в этом, а не в улучшении вашей видимости в солнечный день.
Удивительно, но из своего врага мы медленно, но верно превратили ультрафиолет в условного друга. Мы используем для решения бытовых проблем излучение, которое при любой более-менее серьёзной бреши в озоновом слое может с лёгкостью стать причиной апокалипсиса.
Мы научились обращаться с ним с осторожностью и знаем его основные тайны, но это совершенно не значит, что он для нас более не опасен.
Прежде всего, всё зависит от самих людей – пока технологии не развиты настолько, чтобы полностью избавлять нас от последствий космических излучений, следует быть крайне осторожными и остерегаться ожогов, особенно с такими последствиями.
Содержащиеся в атмосфере Земли кислород, солнечные лучи и вода являются основными условиями способствующими продолжению жизни на планете. Исследователями давно доказано, что интенсивность и спектр солнечной радиации в вакууме, существующем в космосе, остается неизменным.
На Земле же интенсивность ее воздействия, которую мы называем ультрафиолетовым излучением, зависит от множества факторов. В их числе: время года, географическое расположение местности над уровнем моря, толщина озонового слоя, облачность, а также уровень концентрации промышленных и естественных примесей в воздушных массах.
Ультрафиолетовые лучи
Солнечный свет доходит до нас в двух диапазонах. Человеческий глаз способен различить только один из них. В невидимом для людей спектре и находятся ультрафиолетовые лучи. Что они представляют собой? Это не что иное, как электромагнитные волны. Длина ультрафиолетового излучения находится в диапазоне от 7 до 14 нм. Такие волны несут на нашу планету огромнейшие потоки тепловой энергии, из-за чего их нередко называют тепловыми.
Под ультрафиолетовым излучением принято понимать обширный спектр, состоящий из электромагнитных волн с диапазоном, условно разделенным на дальние и ближние лучи. Первые из них считаются вакуумными. Их полностью поглощают верхние слои атмосферы. В условиях Земли их генерирование возможно только в условиях вакуумных камер.
Что касается ближних ультрафиолетовых лучей, их делят на три подгруппы, классифицируя по диапазонам на:
Длинные, находящиеся в пределах от 400 до 315 нанометров;
Средние - от 315 до 280 нанометров;
Короткие - от 280 до 100 нанометров.
Измерительные приборы
Как человек определяет ультрафиолетовое излучение? На сегодняшний день существует множество специальных устройств, разработанных не только для профессионального, но и для бытового применения. С их помощью измеряется интенсивность и частота, а также величина полученной дозы УФ-лучей. Результаты позволяют оценить их возможный вред для организма.
Источники ультрафиолета
Основным «поставщиком» УФ-лучей на нашей планете является, разумеется, Солнце. Однако на сегодняшний день человеком изобретены и искусственные источники ультрафиолета, которыми являются специальные ламповые приборы. Среди них:
Ртутно-кварцевая лампа высокого давления, способная работать в общем диапазоне от 100 до 400 нм;
Люминисцентная витальная лампа, генерирующая волны длиной от 280 до 380 нм, максимальный пик ее излучения находится между значениями 310 и 320 нм;
Безозоннные и озонные бактерицидные лампы, вырабатывающие ультрафиолетовые лучи, 80% которых составляет в длину 185 нм.
Польза УФ-лучей
Аналогично естественному ультрафиолетовому излучению, идущему от Солнца, свет, вырабатываемый специальными приборами, воздействует на клетки растений и живых организмов, изменяя их химическую структуру. Сегодня исследователям известны лишь некоторые разновидности бактерий, способные существовать без этих лучей. Остальные же организмы, попав в условия, где отсутствует ультрафиолетовое излучение, непременно погибнут.
УФ-лучи способны оказать значимое влияние на происходящие метаболические процессы. Они повышают синтез серотонина и мелатонина, что оказывает положительное влияние на работу центральной нервной, а также эндокринной системы. Под действием ультрафиолетового света активизируется выработка витамина D. А это главный компонент, способствующий усвоению кальция и препятствующий развитию остеопороза и рахита.
Вред УФ-лучей
Губительное для живых организмов жесткое ультрафиолетовое излучение не пропускают на Землю озоновые слои, находящиеся в стратосфере. Однако лучи, находящиеся в среднем диапазоне, доходящие до поверхности нашей планеты, способны вызвать:
Ультрафиолетовую эритему - сильный ожог кожи;
Катаракту - помутнение хрусталика глаза, которое приводит к слепоте;
Меланому - рак кожи.
Кроме этого, ультрафиолетовые лучи способны оказать мутагенное действие, вызвать сбои в работе иммунных сил, что становится причиной возникновения онкологических патологий.
Поражение кожи
Ультрафиолетовые лучи порой вызывают:
- Острые повреждения кожи. Их возникновению способствуют высокие дозы солнечной радиации, содержащие лучи среднего диапазона. Они воздействуют на кожу в течение короткого времени, вызывая при этом эритему и острый фотодерматоз.
- Отсроченное повреждение кожи. Оно возникает после длительного облучения длинноволновыми УФ-лучами. Это хронические фотодерматиты, солнечная геродермия, фотостарение кожи, возникновение новообразований, ультрафиолетовый мутагенез, базальноклеточный и плоскоклеточный рак кожи. В этом списке находится и герпес.
Как острые, так и отсроченные повреждения порой получают при чрезмерных увлечениях искусственными солнечными ваннами, а также при посещениях тех соляриев, которые используют несертифицированное оборудование или где не проводятся мероприятия по калибровке УФ-ламп.
Защита кожи
Человеческое тело, при ограниченном количестве любых солнечных ванн, способно справиться с ультрафиолетовым излучением самостоятельно. Дело в том, что свыше 20 % таких лучей может задержать здоровый эпидермис. На сегодняшний день защита от ультрафиолета, чтобы избежать возникновения злокачественных образований, потребует:
Ограничения времени пребывания на солнце, что особенно актуально в летние полуденные часы;
Ношение легкой, но в то же время закрытой одежды;
Подбор эффективных солнцезащитных кремов.
Использование бактерицидных свойств ультрафиолета
УФ-лучи способны убить грибок, а также другие микробы, которые находятся на предметах, поверхности стен, пола, потолков и в воздухе. В медицине широко используются эти бактерицидные свойства ультрафиолетового излучения, и применение им находится соответствующее. Специальные лампы, вырабатывающие УФ-лучи, обеспечивают стерильность хирургических и манипуляционных помещений. Однако ультрафиолетовое бактерицидное излучение используется медиками не только в целях борьбы с различными внутрибольничными инфекциями, но и как один из методов устранения многих заболеваний.
Светолечение
Применение ультрафиолетового излучения в медицине представляет собой один из методов избавления от различных заболеваний. В процессе такого лечения производится дозированное воздействие УФ-лучей на организм пациента. При этом применение ультрафиолетового излучения в медицине для этих целей становится возможным благодаря использованию специальных ламп фототерапии.
Подобная процедура проводится для устранения заболеваний кожи, суставов, органов дыхания, периферической нервной системы, женских половых органов. Назначается ультрафиолет для ускорения процесса заживления ран и для профилактики рахита.
Особенно эффективно применение ультрафиолетового излучения в терапии псориаза, экземы, витилиго, некоторых видов дерматита, пруриго, порфирии, прурита. Стоит отметить, что такая процедура не требует анестезии и не вызывает у больного неприятных ощущений.
Применение лампы, производящей ультрафиолет, позволяет получить хороший результат при лечении больных, прошедших тяжелые гнойные операции. В этом случае пациентам также помогает бактерицидное свойство этих волн.
Применение УФ-лучей в косметологии
Инфракрасные волны активно используются и в сфере поддержания красоты и здоровья человека. Так, применение ультрафиолетового бактерицидного излучения необходимо для обеспечения стерильности различных помещений и приборов. Например, это может быть профилактика инфицирования маникюрных инструментов.
Применение ультрафиолетового излучения в косметологии - это, конечно же, солярий. В нем с помощью специальных ламп клиенты могут получить загар. Он прекрасно защищает кожу от возможных последующих ожогов солнца. Именно поэтому косметологи рекомендуют перед поездкой в жаркие страны или на море пройти несколько сеансов в солярии.
Необходимы в косметологии и специальные УФ-лампы. Благодаря им происходит быстрая полимеризация особого геля, используемого для маникюра.
Определение электронных структур предметов
Находит свое применение ультрафиолетовое излучение и в физических исследованиях. С его помощью определяют спектры отражения, поглощения и испускания в УФ-области. Это позволяет уточнить электронную структуру ионов, атомов, молекул и твердых тел.
УФ-спектры звезд, Солнца и других планет несут в себе информацию о тех физических процессах, которые происходят в горячих областях исследуемых космических объектов.
Очистка воды
Где еще используются УФ-лучи? Находит свое применение ультрафиолетовое бактерицидное излучение для обеззараживания питьевой воды. И если ранее с этой целью использовался хлор, то на сегодняшний день уже достаточно хорошо изучено его негативное влияние на организм. Так, пары этого вещества способны вызвать отравление. Попадание в организм самого хлора провоцирует возникновение онкологических заболеваний. Именно поэтому для обеззараживания воды в частных домах все чаще стали применяться ультрафиолетовые лампы.
Применяются УФ-лучи и в бассейнах. Ультрафиолетовые излучатели для устранения бактерий используют в пищевой, химической и фармакологической промышленности. Этим сферам также нужна чистая вода.
Обеззараживание воздуха
Где еще человек использует УФ-лучи? Применение ультрафиолетового излучения для обеззараживания воздуха также становится все более распространенным в последнее время. Рециркуляторы и излучатели устанавливаются в местах массового скопления людей, таких, как супермаркеты, аэропорты и вокзалы. Использование УФИ, воздействующего на микроорганизмы, позволяет провести обеззараживание среды их обитания в самой высокой степени, вплоть до 99,9 %.
Бытовое применение
Кварцевые лампы, создающие УФ-лучи, уже на протяжении многих лет дезинфицируют и очищают воздух в поликлиниках и больницах. Однако в последнее время все чаще находит свое применение ультрафиолетовое излучение в быту. Оно весьма эффективно для ликвидации органических загрязнителей, например, грибка и плесени, вирусов, дрожжей и бактерий. Эти микроорганизмы особенно быстро распространяются в тех помещениях, где люди по различным причинам надолго плотно закрывают окна и двери.
Использование бактерицидного облучателя в бытовых условиях становится целесообразным при малой площади жилья и большой семье, в которой есть маленькие дети и домашние питомцы. Лампа с УФ-излучением позволит периодически дезинфицировать комнаты, сводя к минимуму риск возникновения и дальнейшей передачи заболеваний.
Используются подобные приборы и туберкулезниками. Ведь такие больные не всегда проходят лечение в стационаре. Находясь дома, им требуется обеззараживать свое жилище, применяя в том числе и ультрафиолетовое излучение.
Применение в криминалистике
Учеными разработана технология, позволяющая обнаружить минимальные дозы взрывчатых веществ. Для этого используется прибор, в котором производится ультрафиолетовое излучение. Такое устройство способно определить наличие опасных элементов в воздухе и в воде, на ткани, а также на коже подозреваемого в преступлении.
Также находит свое применение ультрафиолетовое и инфракрасное излучение при макросъемке объектов с невидимыми и маловидимыми следами совершенного правонарушения. Это позволяет криминалистам изучить документы и следы выстрела, тексты, подвергшиеся изменениям в результате их залития кровью, чернилами и т.д.
Другие применения УФ-лучей
Ультрафиолетовое излучение используется:
В шоу-бизнесе для создания световых эффектов и освещения;
В детекторах валют;
В полиграфии;
В животноводстве и сельском хозяйстве;
Для ловли насекомых;
В реставрации;
Для проведения хроматографического анализа.
Влияние ультрафиолетового излучения на организм человека изучено на сегодняшний день достаточно хорошо. Ультрафиолетовые лучи относятся к категории электромагнитного излучения, занимающего спектральный диапазон между рентгеновским и видимыми излучениями. При этом искусственно созданные источники ультрафиолета находят широкое применение в медицине и косметологии, а также в сельском хозяйстве.
Природные и искусственные источники
Многочисленные источники УФ излучения могут иметь естественную и искусственную природу происхождения, а их количество, попадающее на Землю, напрямую зависит от нескольких факторов, представленных:
- концентрацией атмосферного озона, находящегося над поверхностью земли;
- высотой Солнца, располагающегося над горизонтом;
- показателями высоты над уровнем моря;
- атмосферным рассеиванием;
- состоянием облачного покрова;
- степенью отражения лучей от водной и земной поверхности.
В составе солнечного света учитываются пропорции интенсивности излучения УФ-Б и УФ-А, а классификация искусственных источников зависит от области применения и определённого диапазона спектра:
- эритемные лампы с антирахитным воздействием. Разработанные в 60-е годы прошлого века лампы компенсировали «УФ недостаточность» естественного излучения и интенсифицировали процессы фотохимического синтезирования витамина D3 в кожных покровах человека;
- ультрафиолетовые ЛЛ со спектром излучения, совпадающего со спектром воздействия фототаксиса определённых летающих насекомых-вредителей, представленных мухами, комарами, молью, и являющимися переносчиками болезней и инфекций, или вызывающих порчу разных изделий и продуктов;
- источники типа «Искусственный солярий», вызывающие довольно быстрое формирование загара. Облучение ультрафиолетом строго регламентируется в зависимости от вида установки и типовых особенностей кожи. Стандартное и компактное исполнение может иметь мощность 15-230 Вт при длине волны 30-200 нм.
В 1980 году американским психиатром Альфредом Леви был описан эффект так называемой «зимней депрессии», квалифицируемой в настоящее время как заболевание «сезонозависимое расстройство». Кратко: это заболевание провоцируется недостаточной инсоляцией в виде естественного освещения.
Воздействие ультрафиолета
Множество полимеров, используемых в разной продукции широкого потребления, может деградировать под воздействием УФ-света. В качестве проблем такого влияния рассматриваются исчезновение цвета, появление тусклости на поверхности, растрескивания, а в некоторых случаях полное разрушение самого изделия. Частота и скорость разрушения увеличивается по мере роста времени воздействия и зависит от степени интенсивности солнечного излучения. Такой эффект называется УФ-старение полимеров. К категории высокочувствительных полимеров относятся:
- полипропилены;
- полиэтилены;
- органическое стекло;
- специальные волокна, включая арамидное.
Воздействие на полимеры применяется в нанотехнологиях, рентгенолитографии, а также трансплантологии и других областях.
На здоровье людей может сказываться несколько диапазонов:
- УФ-А или ближний ультрафиолет (UVA, 315-400 нм);
- УФ-С или дальний ультрафиолет (UVC, 100-280 нм);
- УФ-B лучи (UVB, 280-315 нм).
Специфические свойства ультрафиолетового излучения подтверждены космической медициной, а профилактическое УФ-облучение практикуется в космических полётах. Воздействие на кожу в больших количествах вызывает ожоги разной степени и ультрафиолетовый мутагенез. Основной вид поражения глаз ультрафиолетовыми лучами в офтальмологической клинической практике представлен ожогом роговицы (электроофтальмией).
Область применения
Благодаря УФ-лучам можно увидеть на кредитных пластиковых картах VISA скрытое изображение, а с целью надёжной защиты от подделки документов и паспортов некоторых стран они часто снабжаются люминесцентными метками, видными только при ультрафиолетовом освещении. Ультрафиолетовое излучение в медицине и других областях представлено:
- обеззараживанием воздуха, воды и различных поверхностей в самых разнообразных сферах человеческой жизнедеятельности;
- физиотерапевтической процедурой, облучением определённых участков тела УФ-излучения разного диапазона;
- УФ-спектрофотометрией, основанной на облучении с использованием монохроматического УФ-излучения с изменяемой длиной волны;
- анализом минералов, позволяющим по типу свечения определяться с составом вещества;
- хроматографическим анализом, помогающим идентифицировать некоторые органические вещества в соответствии с цветом свечения и индексом удерживания;
- ловушками для насекомых-вредителей;
- соляриями;
- реставрационными работами для определения старения лаковой плёнки;
- сушкой лаков и красок;
- затвердеванием зубных пломб.
В биотехнологии неионизирующая ультрафиолетовая радиация позволяет получить генетические мутации. Максимально большое количество мутационных изменений отмечается в результате облучения излучением длиной волны в 265 нм, хорошо поглощаемой дезоксирибонуклеиновыми кислотами.
Положительное влияние УФ-лучей на человеческий организм
Малые дозы оказывают благотворное воздействие на людей и животных. Солнечные лучи обладают мощным лечебным и профилактическим воздействием и позволяют сохранить здоровье. Действие ультрафиолетовых лучей неодинаково и напрямую зависит от показателей длины волны. Некоторыми такими волнами оказывается витаминобразующее воздействие с образованием в кожных покровах витамина D, а другими – пигментное и эритемное действие. Самые короткие лучи ультрафиолета могут оказывать достаточно мощное бактерицидное действие.
Датским физиотерапевтом Н. Финзеном в 1903 году солнечные лучи использовались в терапии туберкулёза кожи. Именно благодаря таким исследованиям учёный получил Нобелевскую премию. Ультрафиолетовые лучи оказывают воздействие на нервно-рецепторный аппарат и провоцируют протекание в организме сложных химических превращений. Облучение влияет на повышение тонуса центральной нервной системы, улучшает обмен веществ и положительно сказывается на составе крови, а также активизирует работу желёз внутренней секреции.
Также ультрафиолет предупреждает и лечит некоторые болезни, включая рахит, экзему, псориаз и желтуху.
Важно помнить, что положительное воздействие солнечных лучей проявляется при определённых их дозах, а любая передозировка может стать причиной серьёзных расстройств сердечной, нервной и сосудистой системы.
Отрицательное влияние ультрафиолета на организм
Негативное влияние ультрафиолетовых лучей обуславливается химическими изменениями в поглощающих молекулах живых клеток, включая нуклеиновые кислоты и белки. Отрицательное воздействие выражается нарушениями деления, возникновениями мутаций и гибелью клеток. Глаза способны пострадать от сильного солнечного света, который отражается от снега, белого песка и воды, увеличивая показатели освещённости. Такое воздействие лучей часто становится причиной фотокератита (воспаления роговицы) и фотоконъюктивита (воспаления соединительной глазной оболочки).
Фотокератиты часто провоцируют полную или частичную слепоту, которой предшествуют хроническое раздражение и слезотечение. Развитию катаракты способствует повторное облучение солнечным светом. Кожные покровы также нуждаются в полноценной защите от избыточного воздействия ультрафиолетовых лучей. Уровень чувствительности организма к солнечным лучам у разных людей отличается, изменяется с возрастом и зависит от работы щитовидной железы. Весной отмечается более высокая чувствительность кожных покровов к ультрафиолету. Достаточно быстро под воздействием облучения кожа краснеет, а при повторном воздействии появляется загар. Следствием перегрева становятся ожоги с резкой болезненностью и чувством жжения.
Повторное солнечное облучение провоцирует дегенерацию клеток кожи, сопровождаемую появлением родинок и пигментных пятен, что делает загар неравномерным. Чрезмерное увлечение соляриями и загаром вызывает увеличение количества онкологических заболеваний кожи, включая карциому и злокачественную меланому. Тем не менее, полностью лишать себя ультрафиолетового облучения нет необходимости. Недостаток естественной инсоляции вызывает развитие различных заболеваний, среди которых общее снижение иммунитета и рахит.
Защита от ультрафиолета
В настоящее время достаточно точно оценена опасность солнечного излучения и повреждающее воздействие ультрафиолета на кожу. Для защиты используются одежда, разные солнцезащитные средства наружного применения, солнцезащитные очки и правила безопасного поведения.
Защита одеждой
Кожу тела необходимо защищать одеждой, при выборе которой следует обращать внимание на фасон и характеристики ткани. Рекомендуется выбирать максимально закрывающие тело модели в виде брюк и длинных юбок, футболок и блузок с длинными рукавами. Тёмная одежда лучше всего защищает от лучей солнца, но быстро нагревается и увеличивает перегрев тела. Врачи рекомендуют одежду, изготовленную из плотных тканей, включая хлопок, лён и коноплю, а также полиэстер. Защищать кожу головы нужно любыми головными уборами.
Солнцезащитные наружные средства
Используется солнцезащитная продукция, имеющая коэффициент защиты от солнечных лучей (SPF) на уровне 30 или выше. Во время максимальной активности солнца (с 10:00 до 16:00) на открытые участки кожных покровов наносятся солнцезащитные средства из расчёта 2 мг на каждый сантиметр кожи. Предварительно обязательно нужно ознакомиться с приложенной производителем средства инструкцией. Невлагостойкие средства нуждаются в повторном нанесении после погружения в воду.
Тень в часы солнечной активности
Ограничения по длительности пребывания под открытым солнцем – обязательное условие защиты от вредного воздействия ультрафиолета. Особенно актуально соблюдение такого правила в дневные часы, а уровень интенсивности солнечного излучения определяется по простому тесту: если человеческая тень короче роста человека, то солнечные лучи очень активны, и необходимо предпринять защитные мероприятия.
Солнцезащитные очки
Уделять внимание нужно не только защите кожи, но и глаз. Минимизировать риск развития глазной меланомы можно при помощи солнцезащитных специальных очков большого диаметра. Стекла таких очков позволяют задерживать порядка 98-99% ультрафиолетовых лучей на длине волны в пределах 400 нм. Обеспечение защиты от повреждающего воздействия ультрафиолета позволяет продлить жизнь человека.
Ультрафиолет поражает именно живые клетки, не оказывая воздействие на химический состав воды и воздуха, что исключительно выгодно отличает его от всех химических способов дезинфекции и обеззараживания воды.
Достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами.
Что это за излучение
Ультрафиолетовое излучение, ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400-10 нм. Вся область УФ-излучения условно делится на ближнюю (400-200 нм) и далёкую, или вакуумную (200-10 нм); последнее название обусловлено тем, что УФ-излучение этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.
Естественные источники УФ-излучения - Солнце, звёзды, туманности и др. космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть УФ-излучения - 290 нм достигает земной поверхности. Более коротковолновое УФ-излучение поглощается озоном, кислородом и др. компонентами атмосферы на высоте 30-200 км от поверхности Земли, что играет большую роль в атмосферных процессах.
Искусственные источники УФ-излучения. Для различных применений УФ-излучения промышленность выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы, окна которых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для УФ-излучения материалов (чаще из кварца). Любая высокотемпературная плазма (плазма электрических искр и дуг, плазма, образующаяся при фокусировке мощного лазерного излучения в газах или на поверхности твёрдых тел, и т.д.) является мощным источником УФ-излучения.
Несмотря на то, что ультрафиолет нам дан самой природой, он небезопасен
Ультрафиолет бывает трех типов: «А»; «B»; «С». Озоновый слой предотвращает попадание на поверхность земли Ультрафиолета «С». Свет в спектре ультрафиолета «А» имеет длину волн от 320 до 400 нм, свет в спектре ультрафиолет «В» имеет длину волн от 290 до 320 нм. УФ-излучение обладает энергией, достаточной для воздействия на химические связи, в том числе и в живых клетках.
Энергия ультрафиолетовой компоненты солнечного света вызывает повреждения микроорганизмов на клеточном и генетическом уровнях, тот же самый ущерб наносится людям, но он ограничен кожей и глазами. Солнечные ожоги вызываются воздействием ультрафиолета «В». Ультрафиолет «А» проникает гораздо глубже, чем ультрафиолет «В» и способствует преждевременному старению кожи. Кроме того, воздействие ультрафиолета «А» и «В» приводит к раку кожи.
Из истории ультрафиолетовых лучей
Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей было обнаружено около 100 лет назад. Первые лабораторные испытания УФИ в 1920х годах были настолько многообещающими, что полное уничтожение воздушно-капельных инфекций казалось возможным в самое ближайшее время. УФИ стало активно применяться с 1930х годов и в 1936 г. было впервые использовано для стерилизации воздуха в хирургической операционной комнате. В 1937 г. первое применение УФИ в вентиляционной системе одной из американских школ впечатляюще снизило уровень заболеваемости учащихся корью и другими инфекциями. Тогда казалось, что найдено замечательное средство для борьбы с воздушно-капельными инфекциями. Однако, дальнейшее изучение УФИ и опасных побочных действий серьезно сузило возможности его использования в присутствии людей.
Сила проникновения ультрафиолетовых лучей невелика и распространяются они только по прямой, т.е. в любом рабочем помещении образуется множество затенённых зон, которые не подвержены бактерицидной обработке. По мере удаления от источника ультрафиолетого излучения биоцидность его действия резко снижается. Действие лучей ограничивается поверхностью облучаемого предмета, и его чистота имеет большое значение.
Бактерицидное действие ультрафиолета
Обеззараживающий эффект УФ излучения, в основном, обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК. Помимо ДНК ультрафиолет действует и на другие структуры клеток, в частности, на РНК и клеточные мембраны. Ультрафиолет как высокоточное оружие поражает именно живые клетки, не оказывая воздействие на химический состав среды, что имеет место для химических дезинфектантов. Последнее свойство исключительно выгодно отличает его от всех химических способов дезинфекции.
Применение ультрафиолета
Ультрафиолет используется в настоящее время в различных областях: медицинских учреждениях (больницы, поликлиники, госпитали); пищевой промышленности (продукты, напитки); фармацевтической промышленности; ветеринарии; для обеззараживания питьевой, оборотной и сточной воды.
Современные достижения свето- и электротехники обеспечили условия для создания крупных комплексов УФ-обеззараживания. Широкое внедрение УФ-технологии в муниципальные и промышленные системы водоснабжения позволяют обеспечить эффективное обеззараживание (дезинфекцию) как питьевой воды перед подачей в сети горводопровода, так и сточных вод перед их выпуском в водоемы. Это позволяет исключить применение токсичного хлора, существенно повысить надежность и безопасность систем водоснабжения и канализации в целом.
Обеззараживание воды ультрафиолетом
Одной из актуальных задач при обеззараживании питьевой воды, а также промышленных и бытовых стоков после их осветления (биоочистки) является применение технологии, не использующей химические реагенты, т. е. технологии, не приводящей к образованию в процессе обеззараживания токсичных соединений (как в случае применения соединений хлора и озонирования) при одновременном полном уничтожении патогенной микрофлоры.
Различают три участка спектра ультрафиолетового излучения, имеющего различное биологическое воздействие. Слабое биологическое воздействие имеет ультрафиолетовое излучение с длиной волны 390-315 нм. Противорахитичным действием обладают УФ-лучи в диапазоне 315-280 нм, а ультрафиолетовое излучение с длиной волны 280-200 нм обладает способностью убивать микроорганизмы.
Ультрафиолетовые лучи длиной волн 220-280 им действуют на бактерии губительно, причем максимум бактерицидного действия соответствует длине волн 264 нм. Данное обстоятельство используется в бактерицидных установках, предназначенных для обеззараживания в основном подземных вод. Источником ультрафиолетовых лучей является ртутно-аргонная или ртутно-кварцевая лампа, устанавливаемая в кварцевом чехле в центре металлического корпуса. Чехол защищает лампу от контакта с водой, но свободно пропускает ультрафиолетовые лучи. Обеззараживание происходит во время протекания воды в пространстве между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии ультрафиолетовых лучей на микробы.
Оценка бактерицидного действия производится в единицах, называемых бактами (б). Для обеспечения бактерицидного эффекта ультрафиолетового облучения достаточно примерно 50 мкб мин/см2. УФ-облучение наиболее перспективный метод обеззараживания воды с высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам, не приводящий к образованию вредных побочных продуктов, чем иногда грешит озонирование.
УФ-облучение идеально для обеззараживания артезианских вод
Точка зрения, что подземные воды считаются свободными от микробных загрязнений в результате фильтрации воды через почву, не совсем верна. Исследования показали, что подземные воды свободны от крупных микроорганизмов, таких как протоза или гельминты, но более мелкие микроорганизмы, например, вирусы, могут проникать сквозь почву в подземные источники воды. Даже если бактерии не обнаружены в воде, оборудование для обеззараживания должно служить барьером от сезонных или аварийных заражений.
УФ-облучение должно применяться для обеспечения обеззараживания воды до нормативного качества по микробиологическим показателям, при этом необходимые дозы выбираются на основании требуемого снижения концентрации патогенных и индикаторных микроорганизмов.
УФ-облучение не образует побочных продуктов реакции, его доза может быть увеличена до значений, обеспечивающих эпидемиологическую безопасность, как по бактериям, так и по вирусам. Известно, что УФ-излучение действует на вирусы намного эффективнее, чем хлор, поэтому применение ультрафиолета при подготовке питьевой воды позволяет, в частности, во многом решить проблему удаления вирусов гепатита А, которая не всегда решается при традиционной технологии хлорирования.
Использование УФ-облучения в качестве обеззараживания рекомендуется для воды, уже прошедшей очистку по цветности, мутности и содержанию железа. Эффект обеззараживания воды контролируют, определяя общее число бактерий в 1 см3 воды и количество индикаторных бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды после ее обеззараживания.
На сегодняшний день широкое распространение получили УФ-лампы проточного типа. Основным элементом данной установки является блок облучателей состоящий из ламп УФ-спектра в количестве, определяемом необходимой производительностью по обработанной воде. Внутри лампа имеет полость для протока. Контакт с УФ-лучами происходит через специальные окошечки внутри лампы. Корпус установки выполнен из металла, защищающего от проникновения лучей в окружающую среду.
Вода, подающаяся на установку должна соответствовать следующим требованиям:
- общее содержание железа – не более 0,3 мг/л, марганца – 0,1 мг/л;
- содержание сероводорода – не более 0,05 мг/л;
- мутность – не более 2 мг/л по каолину;
- цветность – не более 35 град.
Метод ультрафиолетового обеззараживания имеет следующие преимущества по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование, озонирование):
- УФ облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор и протозоа. Оно уничтожает возбудителей таких инфекционных болезней, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и др. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов;
- обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. В частности, на воздействие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы не влияют рН и температура воды;
- в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов;
- в отличие от окислительных технологий в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль за процессом обеззараживания и не проводить анализы на определение содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта;
- время обеззараживания при УФ облучении составляет 1-10 секунд в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей;
- достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности УФ комплексов. Современные УФ лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс;
- для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и, тем более, озонировании эксплуатационные расходы. Это связано со сравнительно небольшими затратами электроэнергии (в 3-5 раз меньшими, чем при озонировании); отсутствием потребности в дорогостоящих реагентах: жидком хлоре, гипохлорите натрия или кальция, а также отсутствием необходимости в реагентах для дехлорирования;
- отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом;
- ультрафиолетовое оборудование компактно, требует минимальных площадей, его внедрение возможно в действующие технологические процессы очистных сооружений без их остановки, с минимальными объемами строительно-монтажных работ.