Естественным источником ультрафиолетового излучения (УФИ) является Солнце. Невидимые ультрафиолетовые (УФ) лучи появляются в источниках излучения с температурой выше 1500oС и достигают значительной интенсивности при температуре более 2000oС. Искусственными источниками УФИ являются газоразрядные источники света, электрические дуги (дуговые электропечи, сварочные работы), лазеры и др.

Биологическое действие ультрафиолетового излучения

Различают три участка спектра ультрафиолетового излучения, имеющего различное биологическое воздействие. Слабое биологическое воздействие имеет ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,39-0,315 мкм. Противорахитичным действием обладают УФ-лучи в диапазоне 0,315-0,28 мкм, а ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,28-0,2 мкм обладает способностью убивать микроорганизмы.

Для организма человека вредное влияние оказывает как недостаток ультрафиолетового излучения, так и его избыток. Воздействие на кожу больших доз УФ-излучения приводит к кожным заболеваниям (дерматитам). Повышенные дозы УФ-излучения воздействуют и на центральную нервную систему, отклонения от нормы проявляются в виде тошноты, головной боли, повышенной утомляемости, повышения температуры тела и др.

Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,32 мкм отрицательно влияет на сетчатку глаз, вызывая болезненные воспалительные процессы. Уже на ранней стадии этого заболевания человек ощущает боль и чувство песка в глазах. Заболевание сопровождается слезотечением, возможно поражение роговицы глаза и развитие светобоязни ("снежная" болезнь). При прекращении воздействия ультрафиолетового излучения на глаза симптомы светобоязни обычно проходят через 2-3 дня.

Недостаток УФ-лучей опасен для человека, так как эти лучи являются стимулятором основных биологических процессов организма. Наиболее выраженное проявление "ультрафиолетовой недостаточности" - авитаминоз, при котором нарушается фосфорно-кальциевый обмен и процесс костеобразования, а также происходит снижение работоспособности и защитных свойств организма от заболеваний. Подобные проявления характерны для осенне-зимнего периода при значительном отсутствии естественной ультрафиолетовой радиации ("световое голодание").

В осенне-зимний период рекомендуется умеренное, под наблюдением медицинского персонала, искусственное ультрафиолетовое облучение эритемными люминесцентными лампами в специально оборудованных помещениях - фотариях. Искусственное облучение ртутнокварцевыми лампами нежелательно, так как их более интенсивное излучение трудно нормировать.

При оборудовании помещений источниками искусственного УФ-излучения необходимо руководствоваться "Указаниями по профилактике светового голодания у людей", утверждёнными Министерством здравоохранения СССР (N547-65). Документом, регламентирующим допустимую интенсивность ультрафиолетового излучения на промышленных предприятиях, являются "Указания по проектированию и эксплуатации установок искусственного ультрафиолетового облучения на промышленных предприятиях".

Воздействие ультрафиолетового излучения на человека количественно оценивается эритемным действием, т.е. покраснением кожи, в дальнейшем приводящим к пигментации кожи (загару).

Оценка ультрафиолетового облучения производится по величине эритемной дозы. За единицу эритемной дозы принят 1 эр, равный 1Вт мощности УФ-излучения с длиной волны 0,297 мкм. Эритемная освещённость (облучённость) выражается в эр/м2. Для профилактики ультрафиолетового дефицита достаточно десятой части эритемной дозы, т.е. 60-90 мкэр·мин/см2.

Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения, т.е. способность убивать микроорганизмы, зависит от длины волны. Так, например, УФ-лучи с длиной волны 0,344 мкм обладают бактерицидным эффектом в 1000 раз большим, чем ультрафиолетовые лучи с длиной волны 0,39 мкм. Максимальный бактерицидный эффект имеют лучи с длиной волны 0,254-0,257 мкм.

Оценка бактерицидного действия производится в единицах, называемых бактами (б). Для обеспечения бактерицидного эффекта ультрафиолетового облучения достаточно примерно 50 мкб · мин/см2.

Защита от ультрафиолетового излучения

Для защиты от избытка УФИ применяют противосолнечные экраны, которые могут быть химическими (химические вещества и покровные кремы, содержащие ингредиенты, поглощающие УФИ) и физическими (различные преграды, отражающие, поглощающие или рассеивающие лучи). Хорошим средством защиты является специальная одежда, изготовленная из тканей, наименее пропускающих УФИ (например, из поплина). Для защиты глаз в производственных условиях используют светофильтры (очки, шлемы) из тёмно-зелёного стекла. Полную защиту от УФИ всех длин волн обеспечивает флинтглаз (стекло, содержащее окись свинца) толщиной 2 мм.

При устройстве помещений необходимо учитывать, что отражающая способность различных отделочных материалов для УФИ другая, чем для видимого света. Хорошо отражают УФ-излучения полированный алюминий и медовая побелка, в то время как оксиды цинка и титана, краски на масляной основе - плохо.

Воздействие на здоровье человека

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

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)

• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)

• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

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

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

Действие на кожу

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

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

Действие на сетчатку глаза

Ультрафиолетовое излучение неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки).

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^[2]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Ультрафиолетовое излучение УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — неионизирующее электромагнитное излучение оптического диапазона с длиной волны λ = = 400—10 нм и частотой 1013—1016 Гц. Условно делится на ближнее (400—200 нм) и дальнее, или вакуумное (200—10 нм). По международной классификации подразделяется на следующие области (λ, нм): А 400—320 (длинноволновое, ближнее) В 320—280 (средневолновое — загарная радиация) С 280—200 (коротковолновое — бактерицидная радиация) Солнце является источником радиации в широком диапазоне длин волн. До поверхности Земли доходит УФ-излучение в диапазоне 400—280 нм, более короткие волны УФ-излучения Солнца поглощаются озоном стратосферы. Избыточному воздействию солнечной радиации подвергаются люди, работа которых связана с пребыванием на открытом воздухе (сельскохозяйственные рабочие разных специальностей, строительные и железнодорожные рабочие, спасатели, шахтеры открытых разработок, персонал солнечных электростанций и др.). Любой материал, нагретый до температуры, превышающей 2500 К, начинает генерировать УФ-излучение. Источники биологически эффективного УФ-излучения можно подразделить на газоразрядные и флуоресцентные лампы и источники температурного (теплового) излучения. Наиболее важные типы газоразрядных ламп: ртутные лампы низкого давления (большая часть излучаемой энергии имеет длину волны 253,7 нм соответствует максимуму бактерицидной эффективности, используется для борьбы с вредными микроорганизмами) и высокого давления (с длинами волн 254, 297, 303, 313 нм — широко используются в фотохимических реакторах, в печатном деле, для фототерапии кожных болезней); ксеноновые лампы высокого давления (спектр близок к солнечному над стратосферой; применяются так же, как ртутные); импульсные лампы (оптические спектры зависят от использованного газа — ксенон, криптон, аргон, неон и др.). В люминесцентных лампах электрический дуговой разряд создается в паре и инертном газе при низком давлении. Спектр зависит от использованного ртутного люминофора. К этим лампам относятся следующие источники излучения: люминесцентные солнечные лампы (длины волн 275—300 нм, максимум — 313 нм, хороши для загара); источники невидимого излучения ("черного света") — диапазон длин волн 300—400 нм (используются для обеспечения люминесценции в красках, чернилах, для фототерапии). Источниками теплового УФ-излучения является сварка кислородно-ацетиленовыми, кислородно-водородными, плазменными горелками. Интенсивность различных диапазонов УФ-излучения при сварке зависит от многих факторов, включая материал, из которого изготовлены электроды, разрядный ток и газ, окружающий дугу. Монохроматическое УФ-излучение генерируют лазеры. К ним относится группа эксимерных лазеров с длинами волн 193, 248, 308, 351 нм. Основной особенностью эксимерных лазеров является, по мнению большинства исследователей, отсутствие термического действия на биологические ткани, что позволяет использовать их в медицине. УФ-эксимерным лазерам находят применение при обработке металлов (серебро, золото, медь), пластмасс, стекла, керамики, комбинированных материалов. Эксиплексные лампы способны заменить лазеры там, где требуются мощные источники УФ-излучения. Воздействие УФ-излучения приводит в первую очередь к ряду специфических изменений в коже и органе зрения. Установлено, что оно может сопровождаться и общими неблагоприятными реакциями организма. Наиболее подвержен повреждающему действию УФ-излучения зрительный анализатор. Острые поражения глаз, т. н. электроофтальмии (фотоофтальмии), представляют собой острый конъюнктивит. Заболеванию предшествует латентный период, продолжительность которого чаще всего составляет 12 ч. Проявляется заболевание ощущением наличия постороннего тела (песка) в глазах, светобоязнью, слезотечением, блефароспазмом. Нередко обнаруживается эритема кожи лица и век, заболевание длится 2—3 дня. С хроническими поражениями связывают хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту хрусталика. Профилактические мероприятия по предупреждению электроофтальмий сводятся к применению светозащитных очков или щитков при электросварочных и др. работах. Поражения кожи проявляются в виде острых дерматитов с эритемой, иногда отеком, вплоть до образования пузырей. Наряду с местной реакцией могут отмечаться общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями, диспепсическими явлениями. В дальнейшем наступают гиперпигментация и шелушение. Классическим примером поражения кожи, вызванного УФ-излучением, служит солнечный ожог. Хронические изменения кожных покровов, вызванные УФ-излучением, выражаются в "старении" (солнечный эластоз), развитии кератоза, атрофии эпидермиса; возможны злокачественные новообразования. Для защиты кожи от УФ-излучения используются защитная одежда, противосолнечные экраны (навесы и т. п.), специальные кремы. В целях профилактики неблагоприятного воздействия УФ-излучения важно соблюдать гигиенические нормативы, в частности СН № 4557—88 "Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях". Минздравом России утверждены Методические указания № 5046—89 "Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей". Наряду с перечнем требований к облучательным установкам длительного и кратковременного действия, контролю за УФ-облучением, проектированию и экспуатации УФ-оборудования, этот документ устанавливает нормы УФ-облученности и дозы за сутки в эффективных и энергетических единицах. Параметры УФ-облученности и суточной дозы подразделяются на минимальные, максимальные и рекомендуемые. В качестве одного из требований к облучательным установкам регламентируется диапазон УФ-излучения от 280 до 400 нм. Максимальные уровни УФ-облученности не должны превышать: 45 мВт/м2 — от люминесцентных ламп в рабочих помещениях промышленных и общественных зданий, в помещениях детских больниц и санаториев при продолжительности ежесуточного облучения 6—8 ч; 16,5 мВт/м2 — от облучательных установок длительного действия с осветительно-облучательными лампами независимо от времени облучения, вида помещения и возраста облучаемых; 7,2 Вт/м2 для взрослых и 4,8 Вт/м2 для детей — от облучательных установок кратковременного действия (в фотариях). Контроль за уровнями УФ-излучения обеспечивается с помощью специальных радиометров, в частности дозиметра ДАУ-81 и спектрорадиометра ОРП с насадками для измерения облученности в спектральных областях УФ-А, УФ-В, УФ-С. Разработаны малогабаритные переносные приборы серии "Аргус" для измерения энергетических характеристик УФ-излучения. При использовании в производственном помещении нескольких УФ-генераторов возникает отраженное действие (на работающих) излучения, которое может быть значительно ослаблено путем окраски стен с учетом коэффициента отражения. Защитная одежда должна иметь длинные рукава и капюшон. Глаза защищают специальными очками со стеклами, содержащими оксид свинца, но даже обычные стекла не пропускают УФ-лучи с длиной волны меньше 315 нм.

Наиболее эффективный способ защиты от ультрафиолета прикрытие глаз специальными защитными очками, масками, щитками, которые полностью поглощают УФ-излучение. На производстве, где применяются источники УФ-излучения, использование таких средств является обязательным. Во время пребывания на открытом воздухе в яркий солнечный день рекомендуется носить солнцезащитные очки со специальными линзами, которые надежно защищают от УФ-излучения. Такие очки должны иметь широкие заушники или прилегающую форму для предупреждения проникновения излучения сбоку. Бесцветные очковые линзы также могут выполнять эту функцию, если в их состав введены добавки-абсорберы или проведена специальная обработка поверхности. Хорошо прилегающие солнцезащитные очки защищают как от прямого падающего излучения, так и от рассеянного и отраженного от различных поверхностей. Эффективность использования солнцезащитных очков и рекомендации по их применению определены путем указания категории фильтра, светопропусканию которого соответствуют очковые линзы.