Как влияет ультрафиолетовое излучение на организм человека

Влияние света солнца на человека трудно переоценить – под его действием в организме запускаются важнейшие физиологические и биохимические процессы. Солнечный спектр делится на инфракрасную и видимую части, а также на наиболее биологически активную ультрафиолетовую часть, которая оказывает большое влияние на все живые организмы на нашей планете. Ультрафиолетовое излучение – это невоспринимаемое человеческим глазом коротковолновая часть солнечного спектра, обладающая электромагнитным характером и фотохимической активностью.

Благодаря своим свойствам ультрафиолет успешно применяют в различных областях человеческой жизни. Широкое использование УФ-излучение получило в медицине, поскольку оно способно менять химическую структуру клеток и тканей, оказывая различное воздействие на человека.

Диапазон длин волн ультрафиолетового излучения

Основной источник УФ-излучения – солнце. Доля ультрафиолета в общем потоке солнечного света непостоянна. Она зависит от:

  • времени суток;
  • времени года;
  • солнечной активности;
  • географической широты;
  • состояния атмосферы.

Несмотря на то, что небесное светило находится далеко от нас и его активность не всегда одинакова, до поверхности Земли доходит достаточное количество ультрафиолета. Но и это только его малая длинноволновая часть. Короткие волны поглощаются атмосферой на расстоянии около 50 км до поверхности нашей планеты.

Ультрафиолетовый диапазон спектра, который доходит до земной поверхности, условно делят по длине волны на:

  • дальний (400 – 315 нм) – лучи УФ – А;
  • средний (315 – 280 нм) – лучи УФ – В;
  • ближний (280 – 100 нм) – лучи УФ – С.

Действие каждого УФ-диапазона на человеческий организм различно: чем меньше длина волны, тем глубже она проникает через кожные покровы. Этим законом и определяется положительное или негативное влияние ультрафиолетового излучения на организм человека.

УФ-излучение ближнего диапазона наиболее неблагоприятно сказывается на здоровье и несет в себе угрозу возникновения тяжелых заболеваний.

Лучи УФ — С должны рассеиваться в озоновом слое, но из-за плохой экологии доходят до поверхности земли. Ультрафиолетовые лучи диапазона А и В менее опасны, при строгом дозировании, излучение дальнего и среднего диапазона благоприятно воздействует на человеческий организм.

Сколько нужно ультрафиолета для дезинфекции

Количество выживших микроорганизмов на поверхностях и в воздухе при увеличении дозы ультрафиолета снижается по экспоненте. К примеру, доза, убивающая 90% микобактерий туберкулеза – 10 Дж/м2. Две таких дозы убивают 99%, три дозы убивают 99,9% и т.д.
Рис. 9 Зависимость доли выживших микобактерий туберкулеза от дозы ультрафиолетового излучения на длине волны 254 нм.
Экспоненциальная зависимость примечательна тем, что даже малая доза убивает большую часть микроорганизмов.
Среди перечисленных в патогенных микроорганизмов наиболее устойчива к ультрафиолету сальмонелла. Доза, убивающая 90% ее бактерий — 80 Дж/м2. По данным обзора среднее значение дозы, убивающей 90% коронавирусов – 67 Дж/м2. Но для большей части микроорганизмов эта доза не превышает 50 Дж/м2. Для практических целей можно запомнить, что стандартная доза, дезинфицирующая с эффективностью 90%, – это 50 Дж/м2.

По действующей утвержденной Минздравом России методике использования ультрафиолета для обеззараживания воздуха максимальная эффективность дезинфекции «три девятки» или 99,9% требуется для операционных, родильных домов и т.д. Для школьных классов, помещений общественных зданий и т.д. достаточна «одна девятка», то есть 90% уничтоженных микроорганизмов. Это значит, что в зависимости от категории помещения достаточно от одной до трех стандартных доз 50…150 Дж/м2.
Пример оценки необходимого времени облучения: допустим, необходимо дезинфицировать воздух и поверхности в комнате размером 5 × 7 × 2,8 метра, для чего используется одна открытая лампа Philips TUV 30W.
В техническом описании лампы указан бактерицидный поток 12 Вт . В идеальном случае весь поток идет строго на дезинфицируемые поверхности, но в реальной ситуации половина потока пропадет без пользы, например будет избыточно интенсивно освещать стенку за светильником. Поэтому будем рассчитывать на полезный поток 6 вт. Общая облучаемая площадь поверхностей в помещении – пол 35 м2 + потолок 35 м2 + стены 67 м2, итого 137 м2.
В среднем на поверхности падает поток бактерицидного излучения 6 Вт/137м2 = 0,044 Вт/м2. За час, то есть за 3600 секунд на эти поверхности придется доза 0,044 Вт/м2 × 3600 с = 158 Дж/м2, или округленно 150 Дж/м2. Что соответствует трем стандартным дозам 50 Дж/м2 или «трем девяткам» – 99,9% бактерицидной эффективности, т.е. требованиям к операционным. А так как рассчитанная доза, прежде чем упасть на поверхности, прошла через объем комнаты, с не меньшей эффективностью продезинфицирован и воздух.
Если требования к стерильности невелики и достаточно «одной девятки», для рассмотренного примера нужно в три раза меньшее время облучения – округленно 20 минут.

Защита от ультрафиолета

Основная мера защиты во время дезинфекции ультрафиолетом – уходить из помещения. Находиться рядом с работающей УФ-лампой, но отводить взгляд не поможет, слизистые глаза все равно облучаются.
Частичной мерой защиты слизистых глаза могут быть стеклянные очки. Категоричное заявление «стекло не пропускает ультрафиолет» неверно, в какой-то степени пропускает, причем разные марки стекла по-разному. Но в целом с уменьшением длины волны коэффициент пропускания снижается, и UVC эффективно пропускается только кварцевым стеклом. Очковые стекла в любом случае не кварцевые.
Уверенно можно сказать, что не пропускают ультрафиолет линзы очков с маркировкой UV400.
Рис. 10 Спектр пропускания очковых стекол с индексами UV380, UV400 и UV420. Изображение с сайта
Также мерой защиты является использование источников бактерицидного диапазона UVC, не излучающих потенциально опасные, но не эффективные для дезинфекции диапазоны UVB и UVA.

Искусственные источники ультрафиолетового излучения

Наиболее значимыми источниками УФ-волн, влияющими на организм человека, являются:

  • бактерицидные лампы – источники волн УФ – С, используются для обеззараживания воды, воздуха или других объектов внешней среды;
  • дуга промышленной сварки – источники всех волн диапазона солнечного спектра;
  • эритемные люминесцентные лампы – источники УФ-волн диапазона А и В, применяющиеся для терапевтических целей и в соляриях;
  • промышленные лампы – мощные источники ультрафиолетовых волн, использующиеся в производственных процессах для закрепления красок, чернил или отвердевания полимеров.

Характеристиками любой УФ-лампы являются мощность ее излучения, диапазон спектра волн, тип стекла, срок эксплуатации. От этих параметров зависит, насколько лампа будет полезна или вредна для человека.

Перед облучением ультрафиолетовыми волнами от искусственных источников для лечения или профилактики болезней следует проконсультироваться со специалистом для подбора необходимой и достаточной эритемной дозы, являющейся индивидуальной для каждого человека с учетом типа его кожи, возраста, имеющихся заболеваний.

Следует понимать, что ультрафиолет – это электромагнитное излучение, которое оказывает не только положительное влияние на организм человека.

Бактерицидная ультрафиолетовая лампа, применяемая для загара, принесет существенный вред, а не пользу для организма. Использовать искусственные источники УФ-излучения должен только профессионал, хорошо разбирающийся во всех нюансах подобных приборов.

Практическое применение искусственного длинноволнового уф-излучения для облучения людей Светооблучательные установки

Виды облучательных установок:

1. Длительного действия.

2. Кратковременного действия.

1. Первый метод облучения состоит в том, что обычное (или улуч­шенное) искусственное освещение внутри помещения насыща­ется ультрафиолетовыми лучами с помощью источников УФ-из­лучения. Все находящиеся в помещении люди облучаются в тече­ние всего времени пребывания в нем УФ-потоком небольшой интенсивности (светооблучательные установки).

Эритемными светооблучательными установками называются осветительные установки, в которых помимо люминесцентных или обычных ламп накаливания вмонтированы ультрафиолетовые лам­пы ЭУВ.

Устанавливать эритемные светооблучательные установки реко­мендуется:

— в детских учреждениях (яслях, детских садах, школах, детских домах);

— ЛПУ (больницах, санаториях, домах отдыха);

— жилых домах (общежитиях, интернатах) севернее 60° с. ш.;

— спортивных залах;

— производственных помещениях, лишенных естественного освещения.

Устанавливать светооблучательные установки в цехах химической промышленности можно только при отсутствии контакта рабочих с эозином, акридином, метиленовой синькой и другими веществами, обладающими фотосенсибилизирующим действием.

Светооблучательные установки во всех перечисленных объектах следует оборудовать лишь в помещениях с длительным пребы­ванием людей (классах, палатах, цехах и т.п.).

Длительность работы установки зависит от светового климата местности: для северных районов (севернее 60° с. ш.) — с 1 октября по 1 апреля; для средних районов (50 — 60° с. ш.) — с 1 декабря по 1 апреля.

Метод применения эритемных светооблучательных установок является перспективным и наиболее эффективным. Он позволяет создать в помещениях своего рода солнечный свет, причем люди находятся в помещениях в обычной одежде, открытыми остаются лицо, шея и руки. Облучатели располагаются на потолке или стене на уровне 5 м от пола. Длительность облучения определяется временем использования данного помещения (например, в классах школ 6 ч, в детских садах 6 — 8 ч и т.п.). Дозируют УФ-облучение в биодозах.

2. Светооблучательные установки кратковременного действия (фотарии) устраивают для тех людей, которые не имеют постоянного рабочего места или работают под землей. В фотариях люди облучаются интенсивным потоком УФ-излучения. Время, проведенное в фотарии, исчисляется в минутах.

Предусматриваются раздельные фотарии для мужчин и женщин. Они могут быть разными по своему устройству. Наиболее совершенными в настоящее время считаются фотарии кабинного и проходного (лабиринтного) типов, менее совершенными – фотарии маячного типа.

Фотарии кабинного типа состоят из двух или четырех одноместных смежных кабин, стенками которых являются вертикально расположенные лампы ЭУВ-30. Лампы монтируются вертикально на расстоянии 160 мм друг от друга. Размер кабин составляет 0,9*0,7 м при высоте 1,5 м. Нижний край кабины находится на высоте 0,5 м от пола.

Количество мужских и женских кабин (пк) определяется по формуле: пк=

При необходимости повысить пропускную способность боль­шое преимущество имеет фотарий проходного типа: прямолиней­ный или с поворотами (лабиринтного типа) длиной до 30 м, шириной 1,2 — 1,5 м.

Лампы ЭУВ (ЛЭ-30) крепятся вер­тикально на расстоянии 250 мм друг от друга на высоте 0,5 м от пола. Пропуск­ная способность такого фотария, т, чел./ч, определяется по формуле

т =

где L — длина пути в фотарии, м; d — расстояние между облучаемыми, от 1,0 до 0,8 м; t — продолжительность облу­чения, мин. В кабинных и проходных фотариях облучение проводится по 2 — 3 мин ежедневно.

Для оборудования фотария маячного типа с ртутно-кварцевыми лампами ис­пользуют лампу ПРК-7, располагающую­ся в центре помещения. Облу­чаемые располагаются по кругу на рас­стоянии не менее 3 м от лампы ПРК-7, расстояние между ними должно быть 30 —40 см. Аналогичные фотарии маячного типа можно оборудовать лампами ПРК-2 или ПРК-4. При этом расстояние от лампы до облучаемых должно быть меньше 1 — 2 м, поэтому соответственно снижается и пропускная способность фотария.

Облучение в фотариях проводится в осенне-зимний сезон. Обычно проводят 16 — 20 сеансов облучения с последующим двухмесячным перерывом, после которого цикл облучений повторяют. Облучение можно проводить ежедневно или через день. Дозы облучения постепенно повышают, обычно начиная с 1/2 биодозы. Схема облучения определяется по табл. 1. Для расчета количества человек, одновременно подвергающихся УФ-облучению, необходимо рассчитать длину окружности по формуле L = 2*π*R,

На 1 человека должно приходиться 0,5 — 1 м.

Таблица 1

Схема облучения людей искусственными источниками

Положительное влияние УФ-излучения на организм человека

Ультрафиолетовое излучение широко применяется в области современной медицины. И это не удивительно, ведь УФ-лучи производят болеутоляющий, успокаивающий, антирахитический и антиспастический эффекты. Под их влиянием происходит:

  • формирование витамина D, необходимого для усвоения кальция, развития и укрепления костной ткани;
  • понижение возбудимости нервных окончаний;
  • повышение обмена веществ, поскольку вызывает активизацию ферментов;
  • расширение сосудов и улучшение циркуляции крови;
  • стимулирование выработки эндорфинов – «гормонов счастья»;
  • увеличение скорости регенеративных процессов.

Благоприятное влияние ультрафиолетовых волн на организм человека выражается также в изменении его иммунобиологической реактивности – способности организма проявлять защитные функции в отношении возбудителей различных заболеваний. Строго дозированное ультрафиолетовое облучение стимулирует выработку антител, благодаря чему повышается сопротивляемость человеческого организма к инфекциям.

Воздействие УФ-лучей на кожу вызывает реакцию – эритему (покраснение). Происходит расширение сосудов, выражающееся гиперемией и отечностью. Образующиеся в коже продукты распада (гистамин и витамин D), поступают в кровь, что и вызывает общие изменения в организме при облучении УФ-волнами.

Степень развития эритемы зависит от:

  • величины дозы ультрафиолета;
  • диапазона ультрафиолетовых лучей;
  • индивидуальной чувствительности.

При избыточном УФ-облучении пораженный участок кожи очень болезнен и отечен, возникает ожог с появлением волдыря и дальнейшим схождением эпителия.

Но ожоги кожных покровов – это далеко не самые серьезные последствия длительного воздействия ультрафиолетового излучения на человека. Неразумное использование УФ-лучей вызывает патологические изменения в организме.

Негативное влияние УФ-излучения на человека

Несмотря на важную роль в медицине, вред ультрафиолета на здоровье превосходит пользу. Большинство людей не способны точно контролировать лечебную дозу ультрафиолета и прибегать своевременно к методам защиты, поэтому нередко происходит его передозировка, отчего возникают следующие явления:

  • появляются головные боли;
  • температура тела повышается;
  • быстрая утомляемость, апатия;
  • нарушение памяти;
  • учащенное сердцебиение;
  • снижение аппетита и тошнота.

Чрезмерный загар поражает кожные покровы, глаза и иммунную (защитную) систему. Ощущаемые и видимые последствия избыточного УФ-облучения (ожоги кожи и слизистой оболочки глаз, дерматиты и аллергические реакции) проходят в течение нескольких дней. Ультрафиолетовая радиация накапливается в течение длительного времени и вызывает весьма серьезные заболевания.

Влияние ультрафиолета на кожу

Красивый ровный загар – мечта каждого человека, особенно представительниц слабого пола. Но следует понимать, что клетки кожи темнеют под воздействием выделяющегося в них красящегося пигмента — меланина с целью защиты от дальнейшего облучения ультрафиолетом. Поэтому загар – это защитная реакция нашей кожи на повреждение ее клеток ультрафиолетовыми лучами. Но он не предохраняет кожные покровы от более серьезного влияния УФ-излучения:

  1. Фотосенсибилизация – повышенная восприимчивость к ультрафиолету. Даже небольшая его доза вызывает сильное жжение, зуд и солнечный ожог кожных покровов. Часто это связано с использованием медикаментозных препаратов или употреблением косметических средств или некоторых продуктов питания.
  2. Фотостарение. УФ-лучи спектра А проникают в глубокие слои кожи, повреждают структуру соединительной ткани, что приводит к разрушению коллагена, потере эластичности, к ранним морщинам.
  3. Меланома – рак кожи. Заболевание развивается после частых и длительных пребываний на солнце. Под действием избыточной дозы ультрафиолета происходит появление злокачественных образований на коже или перерождение старых родинок в раковую опухоль.
  4. Базальноклеточная и чешуйчатая карцинома – немеланомное раковое образование кожи, не приводит к летальному исходу, но требует удаления пораженных участков хирургическим путем. Замечено, что заболевание намного чаще возникает у людей, длительно работающих под открытым солнцем.

Любой дерматит или явления сенсибилизации кожных покровов под воздействием ультрафиолета являются провоцирующими факторами для развития онкологических заболеваний кожи.

Влияние УФ-волн на глаза

Ультрафиолетовые лучи, в зависимости от глубины проникновения, могут негативно отражаться и на состоянии глаз человека:

  1. Фотоофтальмия и электроофтальмия. Выражается в покраснении и опухании слизистой оболочки глаз, слезотечении, светобоязни. Возникает при несоблюдении правил техники безопасности при работе со сварочным оборудованием или у людей, находящихся при ярком солнечном свете на покрытом снегом пространстве (снежная слепота).
  2. Разрастание конъюнктивы глаза (птеригиум).
  3. Катаракта (помутнение хрусталика глаза) — заболевание, возникающее в различной степени у преобладающего большинства людей к старости. Ее развитие связано с воздействием ультрафиолетового излучения на глаза, накапливающееся в течение жизни.

Избыток УФ-лучей может привести к различным формам раковых заболеваний глаз и век.

Влияние ультрафиолета на иммунную систему

Если дозированное применение УФ-излучения способствует повышению защитных сил организма, то избыточное воздействие ультрафиолета угнетает иммунную систему. Это было доказано в научных исследованиях ученых США на вирусе герпеса. Радиация ультрафиолета меняет активность клеток, отвечающих за иммунитет в организме, они не могут сдерживать размножение вирусов или бактерий, раковых клеток.

Основные меры безопасности и защиты от воздействия ультрафиолетового излучения

Чтобы избежать негативных последствий влияния УФ-лучей на кожные покровы, глаза и здоровье, каждому человеку необходима защита от ультрафиолетового излучения. При вынужденном длительном нахождении на солнце или на рабочем месте, подвергающемуся воздействию высоких доз ультрафиолетовых лучей, обязательно нужно выяснить в норме ли индекс УФ-излучения. На предприятиях для этого используется прибор под названием радиометр.

При подсчете индекса на метеорологических станциях учитывается:

  • длина волн ультрафиолетового диапазона;
  • концентрация озонового слоя;
  • активность солнца и другие показатели.

УФ-индекс – это индикатор потенциального риска для организма человека в результате влияния на него дозы ультрафиолета. Значение индекса оценивается по шкале от 1 до 11+. Нормой УФ-индекса считается показатель не более 2 единиц.

При высоких значениях индекса (6 – 11+) повышается риск неблагоприятного воздействия на глаза и кожу человека, поэтому необходимо применять защитные меры.

  1. Использовать солнцезащитные очки (специальные маски для сварщиков).
  2. Под открытым солнцем следует обязательно носить головной убор (при очень высоком индексе – широкополую шляпу).
  3. Носить одежду, закрывающую руки и ноги.
  4. На непокрытые одеждой участки тела наносить солнцезащитный крем с фактором защиты не менее 30.
  5. Избегать нахождения на открытом, не защищенном от попадания солнечных лучей, пространстве в период с полудня до 16 часов.

Выполнение несложных правил безопасности позволит снизить вредность УФ-облучения для человека и избежать возникновения болезней, связанных с неблагоприятным влиянием ультрафиолета на его организм.

Кому облучение ультрафиолетом противопоказано

Следует быть острожными с воздействием ультрафиолетового излучения следующим категориям людей:

  • с очень светлой и чувствительной кожей и альбиносам;
  • детям и подросткам;
  • тем, кто имеет много родимых пятен или невусов;
  • страдающим системными или гинекологическими заболеваниями;
  • тем, у кого среди близких родственников наблюдались онкологические заболевания кожи;
  • принимающим длительно некоторые лекарственные препараты (необходима консультация врача).

УФ-излучение таким людям противопоказано даже в малых дозах, степень защиты от солнечного света должна быть максимальной.

Влияние ультрафиолетового излучения на человеческий организм и его здоровье нельзя однозначно назвать положительным или отрицательным. Слишком много факторов следует учитывать при его воздействии на человека в разных условиях внешней среды и при излучении от различных источников. Главное, запомнить правило: любое воздействие ультрафиолета на человека должно быть минимальным до консультации со специалистом и строго дозировано согласно рекомендациям врача после осмотра и обследования.

Рецензенты и автор

Рецензенты:
Артём Балабанов, инженер-электронщик, разработчик систем УФ-отверждения;
Румен Василев, к.т.н., светотехник, ООД «Интерлукс», Болгария;
Вадим Григоров, биофизик;
Станислав Лермонтов, инженер-светотехник, ООО «Комплексные Системы»;
Алексей Панкрашкин, к.т.н., доцент, полупроводниковая светотехника и фотоника, ООО «ИНТЕХ Инжиниринг»;
Андрей Храмов, специалист по проектированию освещения медицинских учреждений;
Виталий Цвирко, начальник светотехнической испытательной лаборатории «ЦСОТ НАН Беларуси»
Антон Шаракшанэ, к.ф.-м.н, светотехник и биофизик, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
Ссылки

Ссылки

www.airsteril.com.hk/en/products/UR460
www.aquafineuv.com/uv-lamp-technologies
CIE 155:2003 ULTRAVIOLET AIR DISINFECTION
DIN 5031-10 2018 Optical radiation physics and illuminating engineering. Part 10: Photobiologically effective radiation, quantities, symbols and action spectra. Физика оптических излучений и светотехника. Фотобиологически активное излучение. Размеры, условные обозначения и спектры действия
ESNA Lighting Handbook, 9th Edition. ed. Rea M.S. Illuminating Engineering Society of North America, New York, 2000
ГОСТ Р МЭК 62471-2013 Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность
Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
lisma.su/en/strategiya-i-razvitie/bactericidal-lamp-drt-ultra.html
jp.mitsuichemicals.com/en/release/2014/141027.htm
www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMicm1104059
www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/analytical-series-principles-of-accelerated-weathering-evaluations-of-coatings
www.assets.signify.com/is/content/PhilipsLighting/fp928039504005-pss-ru_ru
Всемирная организация здравоохранения. Ультрафиолетовое излучение: Официальный научный обзор по воздействию УФ излучения на окружающую среду и состояние здоровья с упоминанием о глобальном истощении озонового слоя.

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *