УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение; лат. ultra — сверх, за пределами + violet — фиолетовый) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм (7,5⋅1014—3⋅1016 Гц). В разговорной речи может использоваться также наименование «ультрафиолет».
Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ-излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, специалистам, работающим с УФ-излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ-излучения. Разработкой и производством УФ-ламп для установок фотобиологического действия занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм, например, у Philips номенклатура насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных, УФ-источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определённого фотобиологического процесса.
Эритемные лампы были разработаны в 1960-х годах для компенсации «УФ-недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»). В 1970—1980-х годах эритемные люминесцентные лампы, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтёров и горных рабочих), в отдельных общественных и производственных зданиях северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных. Спектр эритемных ламп сильно отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ-области; излучение с длиной волны менее 300 нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ-излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на конъюнктиву.
В странах Центральной и Северной Европы, а также в России широкое распространение получили установки типа «Искусственный солярий», в которых используются УФ-лампы, вызывающие достаточно быстрое образование загара. Лампы для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 230 Вт и длиной от 30 до 200 см.
В 1980 году американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую квалифицируют как заболевание и называют «сезонное расстройство настроения» (Seasonal Affective Disorder). Заболевание связано с недостаточным естественным освещением. В связи с этим у потребителей возник интерес к лампам «полного спектра», воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ-области. Фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ-лампы мощностью 18, 36 и 58 Вт. Проектирование и эксплуатация установок на основе таких ламп в РФ должны осуществляться с учётом требований стандартов IEC 62471:2006 «Photobiological safety of lamps and lamp systems» и ГОСТ Р МЭК 62471-2013 «Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность».
Лампы, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), целесообразно применять для борьбы с последними. Такие лампы используются в качестве ламп-аттрактантов в устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.
Каждый из нас подвергается воздействию солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения, и все возрастающее число людей испытывает воздействие искусственных источников УФ-излучения – в промышленности, торговле и на отдыхе. Излучение солнца включает видимый свет, тепловую энергию и УФ-излучение.
Спектр УФ-излучения охватывает волны длиной от 100 до 400 нм. При этом различают три участка спектра:
- УФ-А (315-400 нм)
- УФ-B (280-315 нм)
- УФ-C (100-280 нм).
Когда солнечный свет проходит сквозь атмосферу, все УФ-С лучи и примерно 90% УФ-В лучей поглощаются озоном, парами воды, кислородом и углекислым газом. На УФ-А лучи атмосфера влияет в меньшей степени. Поэтому УФ-излучение, достигающее поверхности Земли, в основном состоит из УФ-А лучей и незначительного количества УФ-В лучей.
Истощение озонового слоя, вероятно, еще более усугубит отрицательные эффекты для здоровья от воздействия УФ-излучения, поскольку стратосферный озон особенно эффективно поглощает УФ-лучи. По мере того, как озоновый слой истончается, атмосферный защитный фильтр становится все слабее и слабее. В результате, люди и окружающая среда оказываются под воздействием более высоких уровней УФ-излучения, особенно УФ-В излучения, а ведь именно УФ-В лучи оказывают наиболее сильное неблагоприятное воздействие на здоровье людей, животных, морские организмы и жизнь растений.
Согласно прогнозам, составленным с использованием компьютерных моделей, 10%-е снижение концентрации стратосферного озона может стать причиной ежегодного увеличения заболеваемости меланомой (на 4 500 случаев), другими разновидностями рака кожи (на 300 000 случаев), а также дополнительно вызывать 1,6-1,75 миллионов случаев заболевания катарактой во всем мире.
- Высота солнца над горизонтом: чем выше солнце, тем выше уровень УФ-излучения. Таким образом, УФ-излучение различается как в течение дня, так и в течение года, а максимальные уровни будут отмечаться тогда, когда солнце находится в зените, т.е. примерно в полдень (астрономический полдень) в течение летних месяцев.
- Географическая широта: чем ближе к экватору, тем выше уровни УФ-излучения.
- Состояние облачного покрова: уровни УФ-излучения наиболее высоки при безоблачном небе. Но и при наличии облаков уровни УФ-излучения могут быть высокими из-за рассеивания УФ-лучей молекулами воды и мельчайшими частицами в атмосфере.
- Высота над уровнем моря: на значительной высоте атмосфера более разреженная и она легче пропускает УФ-лучи. С увеличением высоты над уровнем моря на каждую тысячу метров уровни УФ-излучения возрастают на 10-12%.
- Концентрация атмосферного озона над земной поверхностью: озон поглощает часть УФ-лучей, которые, в противном случае, достигали бы поверхности Земли. Уровни концентрации озона различаются в течение года и даже одного дня.
- Степень отражения УФ-лучей от поверхности: УФ-лучи отражаются и рассеиваются в различной степени в зависимости от поверхности. Например, снежный покров может отражать до 80% УФ-лучей, сухой пляж – около 15%, а морская пена – примерно 25%.