Ультрафиолетовые (УФ) лучи

Содержание

Ультрафиолетовое излучение подтипы и воздействие на человека

Ультрафиолетовые (УФ) лучи

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348)[2] даёт следующие определения:

НаименованиеДлина волны в нанометрахКоличество энергии на фотонАббревиатура
Ближний400—300 нм3,10—4,13 эВNUV
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон400—315 нм3,10—3,94 эВUVA
Средний300—200 нм4,13—6,20 эВMUV
Ультрафиолет B, средневолновой315—280 нм3,94—4,43 эВUVB
Дальний200—122 нм6,20—10,2 эВFUV
Ультрафиолет С, коротковолновой280—100 нм4,43—12,4 эВUVC
Экстремальный121—10 нм10,2—124 эВEUV, XUV

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

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 УФ излучения

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 УФ-C и приблизительно 90 % УФ-B поглощаются при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона УФ-A достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет УФ-A и в небольшой доле — УФ-B.

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.

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)».

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.

Ультрафиолетовое излучение может приводить к образованию мутаций (ультрафиолетовый мутагенез). Образование мутаций, в свою очередь, может вызывать рак кожи, меланому кожи и преждевременное старение.

Действие на глаза

Ультрафиолетовое излучение средневолнового диапазона (280—315 нм) практически неощутимо для глаз человека и в основном поглощается эпителием роговицы, что при интенсивном облучении вызывает радиационное поражение — ожог роговицы (электроофтальмия).

Это проявляется усиленным слезотечением, светобоязнью, отёком эпителия роговицы, блефароспазмом. В результате выраженной реакции тканей глаза на ультрафиолет глубокие слои (строма роговицы) не поражаются т. к.

человеческий организм рефлекторно устраняет воздействие ультрафиолета на органы зрения, поражённым оказывается только эпителий. После регенерации эпителия зрение, в большинстве случаев, восстанавливается полностью.

Мягкий ультрафиолет длинноволнового диапазона (315—400 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста[3].

Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают. Ультрафиолет коротковолнового диапазона (100—280 нм) может проникать до сетчатки глаза.

Так как ультрафиолетовое коротковолновое излучение обычно сопровождается ультрафиолетовым излучением других диапазонов, то при интенсивном воздействии на глаза гораздо ранее возникнет ожог роговицы (электроофтальмия), что исключит воздействие ультрафиолета на сетчатку по вышеуказанным причинам. В клинической офтальмологической практике основным видом поражения глаз ультрафиолетом является ожог роговицы (электроофтальмия).

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[4]; в более коротковолновой области прозрачны лишь специальные 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.

Источник: https://www.spb-svet.ru/%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%82%D0%B8%D0%BF%D1%8B/

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовые (УФ) лучи

Замечание 1

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

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

Условно диапазон излучения делят на 2 области:

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

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

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

Спектр ультрафиолетовых солнечных лучей, достигающих поверхности Земли, узок – $400$…$290$ нм. Получается, что Солнце не излучает свет с длиной волны короче $290$ нм. Так это или не так? Ответ на этот вопрос был найден французом А.

Корню, установившим, что ультрафиолетовые лучи короче $295$ нм поглощаются озоном. На основании этого А.Корню предположил, что Солнце излучает коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Молекулы кислорода под его действием распадаются на отдельные атомы и образуют молекулы озона.

Озон в верхних слоях атмосферы покрывает планету защитным экраном.

Предположение ученого подтвердилось тогда, когда человек сумел подняться в верхние слои атмосферы. Высота Солнца над горизонтом и количество ультрафиолетовых лучей, поступающих на земную поверхность, находятся в прямой зависимости.

При изменении освещенности на $20$ % в $20$ раз уменьшится количество ультрафиолетовых лучей, дошедших до поверхности. Проведенные эксперименты показали, что на каждые $100$ м подъема на $3$-$4$ % увеличивается интенсивность ультрафиолетового излучения.

В экваториальной области планеты, когда Солнце находится в зените, поверхность земли достигают лучи длиной $290$…$289$ нм. На земную поверхность за Полярным кругом поступают лучи с длиной волны $350$…$380$ нм.

Источники ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет свои источники:

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

Природным источником ультрафиолетовых лучей является единственный их концентратор и излучатель – это наше Солнце. Самая близкая к нам звезда излучает мощнейший заряд волн, способных пройти через озоновый слой и достичь земной поверхности.

Многочисленные исследования позволили ученым выдвинуть теорию о том, что только с появлением озонового слоя на планете смогла зародиться жизнь. Именно этот слой защищает всё живое от вредного избыточного проникновения ультрафиолетового излучения.

Способность к существованию белковых молекул, нуклеиновых кислот и АТФ стала возможна именно в этот период. Озоновый слой выполняет очень важную функцию, взаимодействуя с основной массой УФ-А, УФ-В, УФ-С, он обезвреживает их и не пропускает к поверхности Земли.

Поступающее на поверхность земли ультрафиолетовое излучение имеет диапазон, который колеблется в пределах от $200$ до $400$ нм.

Концентрация ультрафиолета на Земле зависит от целого ряда факторов:

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

Искусственные источники ультрафиолета, как правило, создаются человеком. Это могут быть сконструированные людьми приборы, устройства, технические средства.

Создаются они для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны.

Цель их создания заключается в том, чтобы полученное ультрафиолетовое излучение можно было с пользой применить в разных областях деятельности.

К источникам искусственного происхождения относятся:

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

К искусственным источникам ультрафиолета относятся лазеры, работа которых основана на генерации инертных и не инертных газов. Это может быть азот, аргон, неон, ксенон, органические сцинтилляторы, кристаллы.

В настоящее время существует лазер, работающий на свободных электронах. В нем получают длину ультрафиолетового излучения равную той, которая наблюдается в вакуумных условиях.

Лазерный ультрафиолет используется в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и др.

Применение ультрафиолетового излучения

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

Характеристики УФ-излучения:

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

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

Спектрометрия специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. По результатам спектрометрии спектры для каждого вещества можно классифицировать, т.к. они являются уникальными.

Уничтожение насекомых основано на том, что их глаза улавливают коротковолновые спектры, невидимые для человека. Насекомые летят на этот источник и подвергаются уничтожению. Специальные установки в соляриях подвергают тело человека воздействию УФ-А.

В результате в коже происходит активизация выработки меланина, что придает ей более темный и ровный цвет. Здесь, конечно, важно защитить чувствительные зоны и глаза.

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

Медицинские показания лечения ультрафиолетом:

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

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

Замечание 2

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

Аналитическая работа с минералами. Ультрафиолет вызывает у веществ люминесценцию и это дает возможность использовать его для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород.

Очень интересные результаты дают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. При облучении их катодными волнами, они дают удивительные и неповторимые оттенки.

Голубой цвет топаза, например, при облучении высвечивается ярко-зеленым, изумруд – красным, жемчуг переливается многоцветьем. Зрелище потрясающее, фантастическое.

Источник: https://spravochnick.ru/bezopasnost_zhiznedeyatelnosti/neioniziruyuschie_polya_i_izlucheniya/ultrafioletovoe_izluchenie/

Что такое Ультрафиолетовый свет: УФ-излучение

Ультрафиолетовые (УФ) лучи

Ультрафиолетовый свет — это тип электромагнитного излучения, который заставляет плакаты с черным светом светиться, отвечает за летний загар и солнечные ожоги. Однако слишком большое воздействие УФ-излучения повреждает живую ткань.

Электромагнитное излучение исходит от солнца и передается волнами или частицами на разных длинах волн и частотах. Этот широкий диапазон длин волн известен как электромагнитный (ЭМ) спектр.

Спектр обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты.

Общими обозначениями являются радиоволны, микроволны, инфракрасные (ИК), видимые, ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские и гамма-лучи.

Ультрафиолетовый (УФ) свет попадает в диапазон ЭМ-спектра между видимым светом и рентгеновскими лучами. Он имеет частоты приблизительно от 8 × 1014 до 3 × 1016 циклов в секунду или герц (Гц) и длины волн около 380 нанометров (1,5 × 10-5 дюймов) до примерно 10 нм (4 × 10-7 дюймов). Согласно «Ультрафиолетовому излучению» У.С. ВМФ, УФ обычно делится на три поддиапазона:

  • UVA или вблизи УФ (315-400 нм)
  • UVB или средний УФ (280-315 нм)
  • UVC, или далеко УФ (180-280 нм)

В руководстве далее говорится: «Излучения с длиной волны от 10 до 180 нм иногда называют вакуумом или ультрафиолетом». Эти длины волн блокируются воздухом, и они распространяются только в вакууме.

Ионизация

Ионизация

Ультрафиолетовый свет обладает достаточной энергией для разрушения химических связей. Из-за их более высоких энергий УФ-фотоны могут вызывать ионизацию, процесс, в котором электроны отрываются от атомов.

Полученная вакансия влияет на химические свойства атомов и заставляет их образовывать или разрушать химические связи, которых они иначе не имели бы. Это может быть полезно для химической обработки, или это может повредить материалы и живые ткани.

Этот ущерб может быть полезен, например, на дезинфицирующих поверхностях, но он также может быть вредным, особенно для кожи и глаз, на которые наиболее неблагоприятно воздействуют ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовые эффекты

Ультрафиолетовые эффекты

Большая часть естественного света с ультрафиолетовыми лучами встречаются от солнца. Тем не менее, только около 10 процентов солнечного света является ультрафиолетовым излучением, и только около трети этого проникает в атмосферу когда достигает земли. Из солнечного света достигает экватора 95%, а 5% — ультрафиолет.

Никакой измеримый УФК от солнечной радиации не достигает поверхности Земли, потому что озон, молекулярный кислород и водяной пар в верхней атмосфере полностью поглощают самые короткие длины волн УФ.

Тем не менее, «ультрафиолетовое излучение широкого спектра действия [UVA и UVB] является самым сильным и самым разрушительным для живых существ», согласно 13-му докладу NTP по канцерогенам».

Солнечный ожог

Солнечный ожог

Загар является реакцией на воздействие вредных лучей.

По сути, загар обусловлен естественным защитным механизмом организма, который состоит из пигмента, называемого меланином, который продуцируется клетками в коже, называемыми меланоцитами.

Меланин поглощает ультрафиолетовый свет и рассеивает его как тепло. Когда организм ощущает солнечный урон, он посылает меланин в окружающие клетки и пытается защитить их от дальнейшего повреждения. Пигмент заставляет кожу темнеть.

«Меланин — естественный солнцезащитный крем», — сказал в интервью 2013 года помощник профессора дерматологии Медицинской школы Университета Тафтса. Тем не менее, постоянное воздействие ультрафиолетового света может подавить защиту организма. Когда это происходит, происходит токсическая реакция, приводящая к солнечному ожогу.

Ультрафиолетовый свет может повредить ДНК в клетках организма. Тело ощущает это разрушение и наводняет область кровью, чтобы помочь в процессе заживления. Болезненное воспаление также происходит.

Обычно в течение полудня из-за переизгашения на солнце характерный красно-омарный вид солнечного ожога начинает становиться известным и ощущаться.

Иногда клетки с ДНК, мутированные солнечными лучами, превращаются в проблемные клетки, которые не умирают, а продолжают распространяться как рак. «Ультрафиолетовый свет вызывает случайные повреждения в процессе восстановления ДНК, так что клетки приобретают способность избегать смерти», — сказал Чжуан.

Результатом является рак кожи, наиболее распространенная форма рака. Люди, получающие солнечные ожоги, подвергаются значительно более высокому риску. По словам Фонда рака кожи, риск смертельной формы рака кожи, называемый меланомой, удваивается для тех, кто получил пять или более солнечных ожогов.

Другие источники ультрафиолетового света

Другие источники ультрафиолетового света

Для получения ультрафиолетового света был разработан ряд искусственных источников.

По данным Общества физики здоровья, «искусственные источники включают в себя кабины для загара, черные огни, лампы для вулканизации, бактерицидные лампы, ртутные лампы, галогенные лампы, высокоинтенсивные газоразрядные лампы, флуоресцентные и лампы накаливания и некоторые типы лазеров».

Одним из наиболее распространенных способов получения ультрафиолетового света является пропускание электрического тока через испаренную ртуть или какой-либо другой газ. Этот тип лампы обычно используется в кабинах для загара и для дезинфекции поверхностей.

Лампы также используются в черных лампах, которые вызывают флуоресцентные краски и красители.

Светоизлучающие диоды (светодиоды), лазеры и дуговые лампы также доступны как ультрафиолетовые источники с различными длинами волн для промышленных, медицинских и исследовательских применений.

Флуоресценция

Флуоресценция

Многие вещества, включая минералы, растения, грибы и микробы, а также органические и неорганические химикаты, могут поглощать ультрафиолетовый свет. Поглощение заставляет электроны в материале прыгать на более высокий уровень энергии.

Эти электроны могут затем вернуться к более низкому энергетическому уровню в серии меньших шагов, испуская часть своей поглощенной энергии в виде видимого света — флуоресценции.

Материалы, используемые в качестве пигментов в краске или красителе, которые проявляют такую ​​флуоресценцию, становятся ярче под солнечным светом, потому что поглощают невидимый ультрафиолетовый свет и повторно излучают его на видимых длинах волнах.

По этой причине они обычно используются для знаков, спасательных жилетов и других применений, в которых важна высокая видимость.

Флуоресценцию можно также использовать для обнаружения и идентификации определенных минералов и органических материалов. Флуоресцентные зонды позволяют исследователям обнаруживать конкретные компоненты сложных биомолекулярных сборок, таких как живые клетки, с изящной чувствительностью и селективностью.

В люминесцентных лампах, используемых для освещения, ультрафиолетовый свет с длиной волны 254 нм получается вместе с синим светом, который испускается при прохождении электрического тока через пары ртути. Это ультрафиолетовое излучение невидимо, но содержит больше энергии, чем излучаемый видимый свет.

Энергия ультрафиолетового света поглощается флуоресцентным покрытием внутри флуоресцентной лампы и излучается как видимый свет.

Подобные трубки без того же флуоресцентного покрытия излучают ультрафиолетовый свет, который можно использовать для дезинфекции поверхностей, поскольку ионизирующее воздействие УФ-излучения может убить большинство бактерий.

Ультрафиолетовый свет в космосе

Ультрафиолетовый свет в космосе

Помимо солнца, есть многочисленные небесные источники ультрафиолетового света. По словам НАСА, в космосе очень крупные молодые звезды сияют большей частью своего света на ультрафиолетовых волнах.

Поскольку атмосфера Земли блокирует большую часть ультрафиолетового света, особенно на более коротких длинах волн, наблюдения проводятся с использованием высотных воздушных шаров и орбитальных телескопов, оснащенных специализированными датчиками изображения и фильтрами для наблюдения в УФ-области спектра ЭМ.

По словам Роберта Паттерсона, профессора астрономии в Университете штата Миссури, большинство наблюдений проводятся с использованием устройств с зарядовой связью (CCD), детекторов, предназначенных для чувствительности к коротковолновым фотонам. Эти наблюдения могут определять температуры поверхности самых горячих звезд и выявлять наличие промежуточных газовых облаков между Землей и квазарами.

Лечение рака ультрафиолетовым светом

Лечение рака

В то время как воздействие ультрафиолетового света может привести к раку кожи, некоторые состояния кожи можно лечить с помощью ультрафиолетового света.

В процедуре, называемой обработкой ультрафиолетовым излучением псоралина (PUVA), пациенты принимают лекарство или наносят лосьон, чтобы сделать кожу чувствительной к свету. Затем на кожу светится ультрафиолетовый свет.

PUVA используется для лечения лимфомы, экземы, псориаза и витилиго.

Это может показаться нелогичным для лечения рака кожи тем же, что и вызвало его, но PUVA может быть полезным из-за воздействия ультрафиолетового света на продукцию клеток кожи. Это замедляет рост, который играет важную роль в развитии болезни.

Ключ к происхождению жизни?

Зарождение жизни

Недавние исследования показывают, что ультрафиолетовый свет, возможно, сыграл ключевую роль в происхождении жизни на Земле, особенно в происхождении РНК.

В статье 2017 года в журнале Astrophysics Journal авторы исследования отмечают, что звезды красного карлика не могут излучать достаточный ультрафиолетовый свет чтобы начать биологические процессы, необходимые для образования рибонуклеиновой кислоты необходимой для всех форм жизни на Земле. Исследование также предполагает, что этот вывод может помочь в поиске жизни в других частях Вселенной.

Жмите кнопку «» в соцсетях, чтобы не потерять информацию

Источник: https://tagweb.ru/2017/09/17/chto-takoe-ultrafioletovyj-svet/

Ультрафиолетовое излучение и рак. Что говорят исследования?

Ультрафиолетовые (УФ) лучи

Что такое Ультрафиолетовое излучение?(УФ-излучение).

Виды Ультрафиолетового излучения.

Как люди подвергаются воздействию УФ-излучения?

Искусственные источники ультрафиолетовых лучей.

 Ультрафиолетовое излучение вызывает рак?

Есть ли другие проблемы со здоровьем, связанные с УФ-излучением?

Ультрафиолетовые лучи и витамин D.

Можно ли избежать воздействия Ультрафиолетового излучения.

Что такое Ультрафиолетовое излучение. (Уф-излучение)?

Ультрафиолетовое излучение(Уф-излучение) — это форма электромагнитного излучения. Основным источником УФ-излучения является солнце. Хотя оно может также поступать из искусственных источников, таких как солярии и сварочные горелки.

Радиация. Существует целый спектр энергий, от очень высокой до очень низкой энергии. Высокая энергия (высокочастотное) излучение, это такие как, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Очень низкая энергия (низкая частота) излучения, это радиоволны.

УФ-лучи имеют больше энергии, чем видимый свет, но не так существенно, как рентгеновские лучи.

Ультрафиолетовые лучи часто имеют достаточно энергии, чтобы удалить электрон из (ионизации) атома или молекулы, делая их в виде ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение может повредить ДНК в клетках нашего организма, что в свою очередь может привести к раку.

Но поскольку УФ-лучи не имеют достаточно энергии, чтобы проникнуть глубоко в тело, их основной эффект на кожу.

Виды Ультрафиолетового излучения. (Уф-излучения)

Ученые часто делят Ультрафиолетовое излучение -на 3 диапазона длин волн:

  • Лучи UVA самые слабые ультрафиолетовые лучи. Они могут привести к возрасту клеток кожи и могут привести к некоторому косвенному повреждению ДНК клеток. UVA лучи, в основном, связаны с долгосрочными повреждения кожи, такие как морщины, но также могут играть роль в развитии рака кожи.
  • Лучи UVB имеют немного больше энергии, чем лучи UVA. Они могут повредить ДНК непосредственно в клетках кожи и являются основными лучами, которые вызывают солнечные ожоги. Они также являются причиной большинства видов рака кожи.
  • Солнечный свет является основным источником УФ-излучения, хотя УФ-лучи составляют лишь небольшую часть солнечных лучей. Около 95% УФ-лучей от солнца, которые достигают земли, являются UVA-лучами, а остальные 5% — UVB-лучами. Прочность ультрафиолетовых лучей достигая землю зависит от нескольких факторов, таких как:
    • Время суток: УФ-лучи являются сильными между 10 утра и 4 вечера.
    • Сезон года: уровень ультрафиолетового излучения в течение весенних и летних месяцев. Это меньше коэффициента вблизи экватора.
    • Расстояние от экватора (широта): ультрафиолетовое облучение идет вниз, как вы получите дальше от экватора.
    • Высота: больше УФ-лучей достигает земли высоко в горах.
    • Облака: эффект облаков может меняться. Иногда облачные покрытия блокируют некоторые УФ от солнца и снижает воздействие УФ, в то время как некоторые типы облаков могут отражать УФ и могут увеличить воздействие УФ. Важно знать, что ультрафиолетовые лучи могут пройти даже в пасмурный день.
    • Отражения от поверхности: Ультрафиолетовые лучи могут отражаться от поверхностей, таких как вода, песок, снег, асфальт или трава, что приводит к увеличению УФ-облучения.
    • в воздухе Озона в верхних слоях атмосферы, например, отфильтровывать Уф-излучения.

    Количество ультрафиолетового воздействия на человека, зависит от силы лучей, продолжительности времени, времени суток. Поэтому очень важно на сколько защищена  кожа одеждой или солнцезащитным кремом.

    Искусственные источники ультрафиолетовых лучей

    Искусственные источники ультрафиолетовых лучей также могут быть важны. К ним относятся:

    • Лампы для искусственного загара и шезлонги: количество и тип УФ-излучения, под воздействием солярия (или стенда) зависит от конкретной лампы, находящейся в кабинке. Но также от частоты применения солярия и продолжительности самой процедуры. Большинство самомоднейших UV кроватей испускают главным образом лучи UVA,  остальные UVB.
    • Фототерапия (УФ-терапия): Некоторые проблемы кожи (такие как псориаз) помогает лечение с помощью ультрафиолетового света. Для обработки известной как ПУВА, вызванное лекарством Псорален (дается предварительно). Препарат накапливается в коже и делает ее более чувствительной к ультрафиолету. Затем пациента лечат UVA-излучением. Другой вариант лечения — использование только UVB (без препарата).
    • Ртутно-паровые лампы: Лампы ртутного пара можно использовать для освещения больших общественных зон, таких как улицы или спортзалы. Они не подвергают людей воздействию УФ-лучей, если они работают должным образом. Они фактически составлены из 2 шариков: внутренний шарик который испускает свет и ультрафиолетовые лучи, и наружный шарик который фильтрует извне.
    • Uvc лучи имеют больше энергии, чем другие типы УФ-лучей. К счастью, из-за этого они реагируют с озоном высоко в атмосфере и не достигают земли. Поэтому uvc лучи обычно не являются фактором риска для рака кожи. Но они могут также поступать из некоторых искусственных источников. Эти источники:- дуговые сварочные горелки, ртутные лампы и УФ-санирующие луковицы. Они в свою очередь убивают бактерии и другие микробы (например, в воде, воздухе, пище или на поверхностях).
    • УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ выдержка может только произойти если наружный шарик сломлен. Некоторые лампы ртутного пара предназначены для выключения при разрыве внешней лампы. Те, у которых нет этой функции, должны быть установлены только за защитным слоем или в областях, где люди не будут подвергаться воздействию, если часть лампы сломается. ДА. В действительности ультрафиолетовое излучение в большинстве случаев вызывает рак кожи-это результат воздействия UV лучей в солнечном свете. Как базально-клеточный и плоскоклеточный рак (наиболее распространенных видов рака кожи). Как правило, приобретается находясь на солнце с открытыми частями тела, и их появление обычно связано с продолжительностью жизни на солнце.Риск развития меланомы, более серьезный, но менее распространенный тип рака кожи. Он также связан с воздействием солнца, хотя, возможно, не так сильно. Рак кожи также может быть причиной воздействия некоторых искусственных источников УФ-лучей.

      Исследования на людях воздействия солнца

      Базально-и плоскоклеточный рак кожи: многие наблюдательные исследования показали, что базальный и плоскоклеточный рак кожи связаны с определенным поведением людей на солнце. А также количество маркеров воздействия солнечных лучей, таких как:

      • Проведение времени на солнце для отдыха (в том числе на пляже).
      • Проводить много времени на солнце в купальнике.
      • Проживание в районе с большим количеством солнца.
      • Имея серьезные солнечные ожоги в прошлом (с большим количеством солнечных ожогов, связанных с более высоким риском).
      • Наличие признаков солнечного повреждения кожи, таких как пятна на печени, актинические кератозы (грубые пятна на коже, которые могут быть предраковыми) и солнечный эластоз (утолщенная, сухая, морщинистая кожа, вызванная воздействием солнца) на шее.

      Меланома: Обсервационные исследования также обнаружили связь между определенным поведением и маркеры солнце и меланома кожи, в том числе:

      • Мероприятия, которые приводят к «прерывистому воздействию солнца», такие как солнечные ванны, водные виды спорта и отдых в солнечных местах
      • Предыдущие солнечные ожоги
      • Признаки поражения кожи солнцем, такие как пятна на печени, актинические кератозы и солнечный эластоз

      Другие виды рака:  Ультрафиолетовое излучение не проникает глубоко в тело.  Не следовало бы по этому ожидать, что они вызовут рак внутренних органов. Большинство исследований не нашли таких предпосылок. Однако, некоторые исследования показывали возможные связи с некоторыми другими видами рака, включая:

      • Карцинома из клеток Меркеля (менее распространенный тип рака кожи).
      • Рак губ.
      • Некоторые типы глаз рака, таких как меланома глаза и плоскоклеточный рак, конъюнктивы.

      Что показало исследования клеток?

      Клетки в лабораторных пробирках показали, что солнечный свет и моделируемый   (например, от ксеноновых или ксеноновых ртутно-дуговых ламп) могут вызвать повреждение ДНК (мутации).

      Как воздействует ультрафиолетовое излучение на животных?

      Показано, что воздействие УФ-лучей  на крыс и других лабораторных животных приводит к раку кожи. Большинство этих раковых заболеваний были плоскоклеточными карциномами. У некоторых подвергшихся воздействию животных также развились рак глаза (поражающие роговицу и конъюнктиву).

      Что говорят экспертные агентства о влиянии ультрафиолета на кожу

      Несколько национальных и международных учреждений изучают различные вещества в окружающей среде, чтобы определить, могут ли они вызвать рак. Вещество, вызывающее рак или помогающее раку расти названо канцерогеном.  Общество по борьбе с раком надеется, что эти организации оценят риски, основанные на данных лабораторных исследований, животных и людей.

      На основе данных о животных и людях, подобных приведенным выше примерам, несколько экспертных учреждений провели оценку характера УФ-излучения, вызывающего рак.

      В Международном агентстве по изучению рака (МАИР) является частью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Его главная цель-выявление причин рака. Исходя из имеющихся данных, МАИР классифицирует УФ-излучение как » канцерогенное для человека.”

      В Национальной Токсикологической программе (NTP), который образуется из частей нескольких различных американских правительственных ведомств, включая национальные институты здоровья, центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и продовольственной и медикаментов (FDA). NTP классифицировал УФ-излучение как «человеческий канцероген.”

      Как насчет соляриев?

      Некоторые люди думают, что получение УФ-лучей от соляриев является безопасным способом получить загар, но это не так.

      МАИР классифицирует использование УФ-излучающих  устройств как “канцерогенное для человека.» Это включает в себя солнечные лампы и шезлонги (солярии).

      НТП заявил, что воздействие ультрафиолетовых ламп или шезлонги “известный канцероген для человека.”

      • Противопоказания солярий:  противопоказан к применению лицам, не достигшим 18-летнего возраста.
      • Противопоказание:  не должен использоваться, если есть повреждения кожи или открытые раны.
      • Предупреждение:  не должен быть использован на индивидуалах которые имели рак кожи или имеют историю семьи рака кожи.
      • Предупреждение: лица, неоднократно подвергшиеся воздействию УФ-излучения, должны регулярно подвергаться оценке на наличие рака кожи.

      В дополнение к раку, воздействие ультрафиолетовых лучей может причинить другие проблемы здоровья. Ультрафиолетовые лучи солнца или искусственные источники загара  могут вызвать сыпь или аллергическую реакцию. Воздействие ультрафиолетовых лучей может также причинить преждевременное вызревание кожи и пятнам на них. На пример: актинический кератосис, и солнечный эластоз.

      Ультрафиолетовые лучи могут также вызвать проблемы с глазами.

      Они могут вызвать воспаление или ожог роговицы (на передней части глаза). Также могут привести к образованию катаракты (помутнение хрусталика глаза) и птеригия (рост тканей на поверхности глаза), оба из которых могут ухудшить зрение.

      Воздействие УФ-лучей может также ослабить иммунную систему и организм может быть подвержен  инфекции. Это может привести к проблемам, таким как реактивация герпеса.

      Ультрафиолетовые лучи и витамин D

      Доктора учат, что витамин D имеет много пользы здоровью. Это может даже помочь снизить риск для некоторых видов рака. Ваша кожа получает витамин D естественно, когда она подвергается действию  ультрафиолетовых лучей от солнца. Сколько вы получаете витамина D  зависит от многих факторов: ваш возраст, цвет кожи, и насколько силен солнечный свет, где вы живете.

      Когда это возможно, старайтесь получать витамин D с помощью диеты или витаминных добавок, а не от воздействия УФ-лучей.  Диетические источники и витаминные добавки не увеличивают риск рака кожи, и, как правило, более надежны, чтобы получать необходимое их количество.

      Не возможно избежать солнечного света полностью, но есть способы ограничить его воздействие. Старайтесь оставайтесь в тени, особенно в полуденные часы, чтобы ограничить УФ воздействия солнечных лучей.

      Защитите вашу кожу одеждой и носите шляпу для защиты головы и шеи. Носите солнцезащитные очки, которые блокируют УФ, для защиты глаз и кожи вокруг них.

      Используйте солнцезащитный крем на открытых участках кожи.

      Оптические свойства веществ

      Оптические свойства веществ в ультрафиолетовой области спектра значительно отличаются от их оптических свойств в видимой области. Характерной чертой является уменьшение прозрачности (увеличение коэффициента поглощения) большинства тел, прозрачных в видимой области.

      Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм;  в более коротковолновой области прозрачны лишь увиолевое стекло, сапфир, фтористый магний, кварц, флюорит, фтористый литий и некоторые другие материалы. Наиболее далёкую границу прозрачности (105 нм) имеет фтористый литий.

      Для λ < 105 нм прозрачных материалов практически нет. Из газообразных веществ наибольшую прозрачность имеют инертные газы, граница прозрачности которых определяется величиной их ионизационного потенциала. Самую коротковолновую границу прозрачности имеет гелий — 50,4 нм.

      Воздух непрозрачен практически при λ < 185 нм из-за поглощения кислородом.

      Коэффициент отражения всех материалов (в том числе металлов) уменьшается с уменьшением длины волны излучения. Например, коэффициент отражения свеженапылённого алюминия, одного из лучших материалов для отражающих покрытий в видимой области спектра, резко уменьшается при λ < 90 нм (рис. 1).

      Отражение алюминия значительно уменьшается также вследствие окисления поверхности. Для защиты поверхности алюминия от окисления применяются покрытия из фтористого лития или фтористого магния. В области λ < 80 нм  некоторые материалы имеют коэффициент отражения 10—30% (золото, платина, радий, вольфрам и др.

      ), однако при λ < 40 нм  и их коэффициент отражения снижается до 1% и меньше.

      Источники ультрафиолетового излучения

      Излучение накалённых до 3000 К твёрдых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощное ультрафиолетовое излучение испускает плазма газового разряда. При этом в зависимости от разрядных условий и рабочего вещества может испускаться как непрерывный, так и линейчатый спектр.

      Для различных применений ультрафиолетового излучения промышленность выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и другие газоразрядные лампы, окна которых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для ультрафиолетового 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 так далее) является мощным источником ультрафиолетового излучения. Интенсивное ультрафиолетовое излучение непрерывного спектра испускают электроны, ускоренные в синхротроне (синхротронное излучение).

      Для ультрафиолетовой области спектра разработаны также оптические квантовые генераторы (лазеры). Наименьшую длину волны имеет водородный лазер (109,8 нм).

        Естественные источники ультрафиолетового излучения — Солнце, звёзды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть ультрафиолетового излучения (λ > 290 нм) достигает земной поверхности.

      Более коротковолновое ультрафиолетовое излучение поглощается озоном, кислородом и другими компонентами атмосферы на высоте 30—200 км от поверхности Земли, что играет большую роль в атмосферных процессах.

      Ультрафиолетовое излучение звёзд и других космических тел, кроме поглощения в земной атмосфере, в интервале 91,2—20 нм практически полностью поглощается межзвёздным водородом.

      Приёмники ультрафиолетового излучения

      Для регистрации ультрафиолетового излучения при λ > 230 нм используются обычные фотоматериалы. В более коротковолновой области к нему чувствительны специальные маложелатиновые фотослои.

      Применяются фотоэлектрические приёмники, использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды, ионизационные камеры, счётчики фотонов, фотоумножители и др. Разработан также особый вид фотоумножителей — каналовые электронные умножители, позволяющие создавать микроканаловые пластины.

      В таких пластинах каждая ячейка является каналовым электронным умножителем размером до 10 мкм. Микроканаловые пластины позволяют получать фотоэлектрические изображения в ультрафиолетовом излучении и объединяют преимущества фотографических и фотоэлектрических методов регистрации излучения.

      При исследовании ультрафиолетового излучения также используют различные люминесцирующие вещества, преобразующие ультрафиолетовое излучение в видимое. На этой основе созданы приборы для визуализации изображений в ультрафиолетовом излучении.

      Применение ультрафиолетового излучения

      Изучение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области позволяет определять электронную структуру атомов, ионов, молекул, а также твёрдых тел. УФ-спектры Солнца, звёзд и др. несут информацию о физических процессах, происходящих в горячих областях этих космических объектов (см.

      Ультрафиолетовая спектроскопия, Вакуумная спектроскопия). На фотоэффекте, вызываемом ультрафиолетовым излучением, основана фотоэлектронная спектроскопия.

      Ультрафиолетовое излучение может нарушать химические связи в молекулах, в результате чего могут происходить различные химические реакции (окисление, восстановление, разложение, полимеризация и так далее, см. Фотохимия).

      Люминесценция под действием ультрафиолетового излучения используется при создании люминесцентных ламп, светящихся красок, в люминесцентном анализе и люминесцентной дефектоскопии. Ультрафиолетовое излучение применяется в криминалистике для установления идентичности красителей, подлинности документов и тому подобное.

      В искусствоведении ультрафиолетовое излучение позволяет обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставраций (рис. 2). Способность многих веществ к избирательному поглощению ультрафиолетового излучения используется для обнаружения в атмосфере вредных примесей, а также в ультрафиолетовой микроскопии.

      Мейер А., Зейтц Э., Ультрафиолетовое излучение, пер. с нем., М., 1952; Лазарев Д. Н., Ультрафиолетовая радиация и ее применение, Л. — М., 1950; Samson I. A. R., Techniques of vacuum ultraviolet spectroscopy, N. Y. — L. — Sydney, [1967]; Зайдель А. Н., Шрейдер Е. Я., Спектроскопия вакуумного ультрафиолета, М., 1967; Столяров К. П., Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, М. — Л., 1965; Бейкер А., Беттеридж Д., Фотоэлектронная спектроскопия, пер. с англ., М., 1975.

      Рис. 1. Зависимости коэффициента отражения r слоя алюминия от длины волны.

      Рис. 2. Спектры действия ультр. изл. на биообъекты.

      Рис. 3. Выживаемость бактерий в зависимости от дозы ультрафиолетового излучения.

      Биологическое действие ультрафиолетового излучения

      При действии на живые организмы ультрафиолетовое излучение поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных.

      В основе биологического действия ультрафиолетового излучения лежат химические изменения молекул биополимеров.

      Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и (в меньшей степени) образующимися при облучении радикалами воды и других низкомолекулярных соединений.

      На человека и животных малые дозы ультрафиолетового излучения оказывают благотворное действие — способствуют образованию витаминов группы D (см. Кальциферолы), улучшают иммунобиологические свойства организма.

      Характерной реакцией кожи на ультрафиолетовое излучение является специфическое покраснение — эритема (максимальным эритемным действием обладает ультрафиолетовое излучение с λ = 296,7 нм и λ = 253,7 нм), которая обычно переходит в защитную пигментацию (загар).

      Большие дозы ультрафиолетового излучения могут вызывать повреждения глаз (фотоофтальмию) и ожог кожи. Частые и чрезмерные дозы ультрафиолетового излучения в некоторых случаях могут оказывать канцерогенное действие на кожу.

      В растениях ультрафиолетовое излучение изменяет активность ферментов и гормонов, влияет на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и фотопериодической реакции.

      Не установлено, полезны ли и тем более необходимы ли для прорастания семян, развития проростков и нормальной жизнедеятельности высших растений малые дозы ультрафиолетового излучения.

      Большие дозы ультрафиолетового излучения, несомненно, неблагоприятны для растений, о чём свидетельствуют и существующие у них защитные приспособления (например, накопление определённых пигментов, клеточные механизмы восстановления от повреждений).

      На микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений ультрафиолетовое излучение оказывает губительное и мутагенное действие (наиболее эффективно ультрафиолетовое излучения с λ в пределах 280—240 нм). Обычно спектр летального и мутагенного действия ультрафиолетового излучения примерно совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот — ДНК и РНК (рис.

      3, А), в некоторых случаях спектр биологического действия близок к спектру поглощения белков (рис. 3, Б).

      Основная роль в действии ультрафиолетового излучения на клетки принадлежит, по-видимому, химическим изменениям ДНК: входящие в её состав пиримидиновые основания (главным образом тимин) при поглощении квантов ультрафиолетовое излучение образуют димеры, которые препятствуют нормальному удвоению (репликации) ДНК при подготовке клетки к делению.

      Это может приводить к гибели клеток или изменению их наследственных свойств (мутациям). Определённое значение в летальном действии ультрафиолетового излучения на клетки имеют также повреждение биолеских мембран и нарушение синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

      Большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых ультрафиолетовым излучением повреждений благодаря наличию у них систем репарации.

      Способность восстанавливаться от повреждений, вызываемых ультрафиолетовым излучением, возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению.

      По чувствительности к ультрафиолетовому излучению биологические объекты различаются очень сильно. Например, доза ультрафиолетового излучения, вызывающая гибель 90% клеток, для разных штаммов кишечной палочки равна 10, 100 и 800 эрг/мм2, а для бактерий Micrococcus radiodurans — 7000 эрг/мм2 (рис.

      4, А и Б). Чувствительность клеток к ультрафиолетовому излучению в большой степени зависит также от их физиологического состояния и условий культивирования до и после облучения (температура, состав питательной среды и др.).

      Сильно влияют на чувствительность клеток к ультрафиолетовому излучению мутации некоторых генов. У бактерий и дрожжей известно около 20 генов, мутации которых повышают чувствительность к ультрафиолетовому излучению. В ряде случаев такие гены ответственны за восстановление клеток от лучевых повреждений.

      Мутации других генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран, тем самым повышая радиочувствительность негенетических компонентов клетки. Мутации, повышающие чувствительность к ультрафиолетовому излучению, известны и у высших организмов, в том числе у человека.

      Так, наследственное заболевание — пигментная ксеродерма обусловлено мутациями генов, контролирующих темновую репарацию.

      Генетические последствия облучения ультрафиолетовым излучением пыльцы высших растений, клеток растений и животных, а также микроорганизмов выражаются в повышении частот мутирования генов, хромосом и плазмид.

      Частота мутирования отдельных генов, при действии высоких доз ультрафиолетового излучения, может повышаться в тысячи раз по сравнению с естественным уровнем и достигает нескольких процентов.

      В отличие от генетического действия ионизирующих излучений, мутации генов под влиянием ультрафиолетового излучения возникают относительно чаще, чем мутации хромосом.

      Благодаря сильному мутагенному эффекту ультрафиолетовое излучение широко используют как в генетических исследованиях, так и в селекции растений и промышленных микроорганизмов, являющихся продуцентами антибиотиков, аминокислот, витаминов и белковой биомассы. Генетическое действие ультрафиолетового излучения могло играть существенную роль в эволюции живых организмов. О применении ультрафиолетового излучения в медицине см. Светолечение.
      Самойлова К. А., Действие ультрафиолетовой радиации на клетку, Л., 1967; Дубров А. П,, Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой радиации на высшие растения, М., 1968; Галанин Н. Ф., Лучистая энергия и ее гигиеническое значение, Л., 1969; Смит К., Хэнеуолт Ф., Молекулярная фотобиология, пер. с англ., М., 1972; Шульгин И. А., Растение и солнце, Л., 1973; Мясник М. Н., Генетический контроль радиочувствительности бактерий, М., 1974.

      Источник: https://geography-a.ru/menu-21-13/711-ultrafioletovoe-izluchenie.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.