En 1801, I. Ritter (Alemania) y W. Walaston (Inglaterra), utilizando una placa fotográfica, demostraron la presencia de rayos ultravioleta. Más allá del extremo violeta del espectro, se vuelve negro más rápido que bajo la influencia de los rayos visibles. Dado que el ennegrecimiento de la placa se produce como resultado de una reacción fotoquímica, los científicos han llegado a la conclusión de que los rayos ultravioleta son muy activos.
Los rayos ultravioleta cubren un amplio rango de radiación: 400...20 nm. La región de radiación de 180... 127 nm se llama vacío. Utilizando fuentes artificiales (lámparas de mercurio-cuarzo, hidrógeno y arco), que producen espectro tanto lineal como continuo, se obtienen rayos ultravioleta con una longitud de onda de hasta 180 nm. En 1914, Lyman exploró el rango de hasta 50 nm.
Los investigadores han descubierto el hecho de que el espectro de los rayos ultravioleta del sol que llegan superficie de la Tierra, muy estrecho - 400...290 nm. ¿No emite el sol luz con una longitud de onda inferior a 290 nm?
La respuesta a esta pregunta la encontró A. Cornu (Francia). Descubrió que el ozono absorbe rayos ultravioleta de longitud inferior a 295 nm, tras lo cual planteó la hipótesis: el Sol emite radiación ultravioleta de onda corta, bajo su influencia las moléculas de oxígeno se desintegran en átomos individuales, formando moléculas de ozono, por lo que en las capas superiores de la atmósfera, el ozono debe cubrir el suelo con un escudo protector. La hipótesis de Cornu se confirmó cuando la gente ascendió a la atmósfera superior. Así, en condiciones terrestres El espectro del sol está limitado por la transmisión de la capa de ozono.
La cantidad de rayos ultravioleta que llegan a la superficie terrestre depende de la altura del Sol sobre el horizonte. Durante el período de iluminación normal, la iluminación cambia en un 20%, mientras que la cantidad de rayos ultravioleta que llegan a la superficie terrestre disminuye 20 veces.
Experimentos especiales han establecido que al ascender por cada 100 m, la intensidad de la radiación ultravioleta aumenta entre un 3...4%. La proporción de radiación ultravioleta dispersa en el mediodía de verano representa el 45...70% de la radiación, y la que llega a la superficie terrestre, el 30...55%. EN dias nublados Cuando el disco del Sol está cubierto de nubes, la radiación principalmente dispersa llega a la superficie de la Tierra. Por lo tanto, puedes broncearte bien no sólo bajo la luz solar directa, sino también a la sombra y en días nublados.
Cuando el Sol está en su cenit, en la región ecuatorial llegan a la superficie terrestre rayos con una longitud de 290...289 nm. En latitudes medias, el límite de onda corta, durante los meses de verano, es de aproximadamente 297 nm. Durante el período de iluminación efectiva. limite superior El espectro es de unos 300 nm. Más allá del Círculo Polar Ártico llegan a la superficie de la Tierra rayos con una longitud de onda de 350...380 nm.
La influencia de la radiación ultravioleta en la biosfera.
Por encima del rango de radiación del vacío, los rayos ultravioleta son fácilmente absorbidos por el agua, el aire, el vidrio y el cuarzo y no llegan a la biosfera de la Tierra. En el rango de 400... 180 nm, el efecto de los rayos de diferentes longitudes de onda sobre los organismos vivos no es el mismo. Los rayos de onda corta, más ricos en energía, desempeñaron un papel importante en la formación del primer complejo. compuestos orgánicos en el piso. Sin embargo, estos rayos contribuyen no sólo a la formación, sino también a la descomposición. materia orgánica. Por lo tanto, el progreso de las formas de vida en la Tierra se produjo solo después de que, gracias a la actividad de las plantas verdes, la atmósfera se enriqueció con oxígeno y, bajo la influencia de los rayos ultravioleta, se formó una capa protectora de ozono.Para nosotros son de interés la radiación ultravioleta del Sol y las fuentes artificiales de radiación ultravioleta en el rango de 400...180 nm. Dentro de este rango hay tres áreas:
A - 400...320 millas náuticas;
B - 320...275 millas náuticas;
C - 275...180 nm.
Existen diferencias significativas en el efecto de cada uno de estos rangos en un organismo vivo. Los rayos ultravioleta actúan sobre la materia, incluida la materia viva, según las mismas leyes que luz visible. Parte de la energía absorbida se convierte en calor, pero el efecto térmico de los rayos ultravioleta no tiene un efecto notable en el cuerpo. Otra forma de transmitir energía es la luminiscencia.
Las reacciones fotoquímicas bajo la influencia de los rayos ultravioleta son más intensas. La energía de los fotones de la luz ultravioleta es muy alta, por lo que cuando son absorbidos, la molécula se ioniza y se rompe en pedazos. A veces, un fotón arranca un electrón del átomo. Muy a menudo, se produce la excitación de átomos y moléculas. Al absorber un cuanto de luz con una longitud de onda de 254 nm, la energía de la molécula aumenta hasta un nivel correspondiente a la energía del movimiento térmico a una temperatura de 38000°C.
La mayor parte de la energía solar llega a la Tierra en forma de luz visible y radiación infrarroja y sólo una pequeña parte, en forma de radiación ultravioleta. El flujo de UV alcanza sus valores máximos en pleno verano en el hemisferio sur (la Tierra está un 5% más cerca del Sol) y el 50% de la cantidad diaria de UV llega dentro de las 4 horas del mediodía. Diffey descubrió que en latitudes con temperaturas de 20 a 60°, una persona que toma el sol de 10:30 a 11:30 y luego de 16:30 a la puesta del sol recibirá sólo el 19% de la dosis diaria de rayos UV. Al mediodía, la intensidad UV (300 nm) es 10 veces mayor que tres horas antes o después: una persona sin broncear necesita 25 minutos para broncearse ligeramente al mediodía, pero para lograr el mismo efecto después de las 15:00, necesitará tumbarse al sol no menos de 2 horas.
El espectro ultravioleta, a su vez, se divide en ultravioleta-A (UV-A) con una longitud de onda de 315-400 nm, ultravioleta-B (UV-B) -280-315 nm y ultravioleta-C (UV-C) - 100-280 nm que se diferencian por su capacidad de penetración y sus efectos biológicos en el cuerpo.
Los rayos UV-A no persisten capa de ozono, atraviesa el vidrio y el estrato córneo de la piel. El flujo UV-A (valor medio al mediodía) es dos veces mayor en el Círculo Polar Ártico que en el ecuador, por lo que su valor absoluto es mayor en latitudes altas. No hay fluctuaciones significativas en la intensidad de UV-A en tiempos diferentes del año. Debido a la absorción, reflexión y dispersión al pasar a través de la epidermis, sólo el 20-30% de los rayos UV-A penetran en la dermis y aproximadamente el 1% de su energía total llega al tejido subcutáneo.
La mayor parte de los rayos UV-B es absorbida por la capa de ozono, que es "transparente" a los rayos UV-A. Así, la proporción de UV-B en toda la energía de la radiación ultravioleta en una tarde de verano es sólo de alrededor del 3%. Prácticamente no atraviesa el vidrio, el 70% se refleja en el estrato córneo y se debilita en un 20% al atravesar la epidermis; menos del 10% penetra en la dermis.
Sin embargo, durante mucho tiempo se creyó que la proporción de UV-B en los efectos dañinos de la radiación ultravioleta es del 80%, ya que es este espectro el responsable de la aparición del eritema por quemaduras solares.
También es necesario tener en cuenta el hecho de que los UV-B se dispersan con más fuerza (longitud de onda más corta) que los UV-A al atravesar la atmósfera, lo que conduce a un cambio en la relación entre estas fracciones a medida que aumenta. latitud geográfica(V países del norte) y hora del día.
La capa de ozono absorbe los rayos UV-C (200-280 nm). Si se utiliza una fuente ultravioleta artificial, ésta queda retenida por la epidermis y no penetra en la dermis.
El efecto de la radiación ultravioleta en la célula.
En cuanto al efecto de la radiación de onda corta en un organismo vivo, el mayor interés es el efecto de los rayos ultravioleta sobre los biopolímeros: proteínas y ácidos nucleicos. Las moléculas de biopolímero contienen grupos anulares de moléculas que contienen carbono y nitrógeno, que absorben intensamente radiación con una longitud de onda de 260...280 nm. La energía absorbida puede migrar a lo largo de una cadena de átomos dentro de una molécula sin una pérdida significativa hasta que alcanza enlaces débiles entre átomos y rompe el enlace. Durante este proceso, llamado fotólisis, se forman fragmentos de moléculas que tienen un fuerte efecto en el organismo. Por ejemplo, la histamina se forma a partir del aminoácido histidina, una sustancia que dilata los capilares sanguíneos y aumenta su permeabilidad. Además de la fotólisis, en los biopolímeros se produce una desnaturalización bajo la influencia de los rayos ultravioleta. Cuando se irradia con luz de una determinada longitud de onda. carga eléctrica Las moléculas disminuyen, se pegan y pierden su actividad: enzimática, hormonal, antigénica, etc.Los procesos de fotólisis y desnaturalización de proteínas ocurren en paralelo e independientemente unos de otros. Son causadas por diferentes rangos de radiación: los rayos de 280...302 nm provocan principalmente fotólisis, y los de 250...265 nm, principalmente desnaturalización. La combinación de estos procesos determina el patrón de acción de los rayos ultravioleta sobre la célula.
La función celular más sensible a los rayos ultravioleta es la división. La irradiación a una dosis de 10(-19) J/m2 provoca que se detenga la división de aproximadamente el 90% de las células bacterianas. Pero el crecimiento y la actividad vital de las células no se detiene. Con el tiempo, su división se restablece. Para provocar la muerte del 90% de las células, la supresión de la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas y la formación de mutaciones, es necesario aumentar la dosis de radiación a 10 (-18) J/m2. Los rayos ultravioleta provocan cambios en los ácidos nucleicos que afectan el crecimiento, la división y la herencia de las células, es decir. sobre las principales manifestaciones de la vida.
La importancia del mecanismo de acción del ácido nucleico se explica por el hecho de que cada molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) es única. El ADN es la memoria hereditaria de la célula. Su estructura cifra información sobre la estructura y propiedades de todas las proteínas celulares. Si alguna proteína está presente en una célula viva en forma de decenas o cientos de moléculas idénticas, entonces el ADN almacena información sobre la estructura de la célula en su conjunto, sobre la naturaleza y la dirección de los procesos metabólicos en ella. Por lo tanto, las alteraciones en la estructura del ADN pueden ser irreparables o provocar graves alteraciones de la vida.
El efecto de la radiación ultravioleta en la piel.
La exposición a la radiación ultravioleta en la piel afecta significativamente el metabolismo de nuestro cuerpo. Es bien sabido que son los rayos ultravioleta los que inician el proceso de formación de ergocalciferol (vitamina D), necesaria para la absorción del calcio en el intestino y para garantizar el desarrollo normal del esqueleto óseo. Además, la radiación ultravioleta afecta activamente la síntesis de melatonina y serotonina, hormonas responsables del ritmo biológico circadiano (diario). Una investigación realizada por científicos alemanes demostró que cuando el suero sanguíneo se irradiaba con rayos UV, el contenido de serotonina, la "hormona de la vivacidad" implicada en la regulación de la estado emocional. Su deficiencia puede provocar depresión, cambios de humor y trastornos funcionales estacionales. Al mismo tiempo, la cantidad de melatonina, que tiene un efecto inhibidor sobre los sistemas endocrino y nervioso central, disminuyó en un 28%. Es este doble efecto el que explica el efecto tonificante del sol primaveral, que levanta el ánimo y la vitalidad.El efecto de la radiación sobre la epidermis, la capa superficial externa de la piel de los vertebrados y los humanos, que consiste en epitelio escamoso estratificado humano, es una reacción inflamatoria llamada eritema. Primero descripción científica dio eritema en 1889 por A.N. Maklanov (Rusia), quien también estudió el efecto de los rayos ultravioleta en el ojo (fotooftalmia) y descubrió que se basan en causas comunes.
Hay eritema calórico y ultravioleta. El eritema calórico es causado por el efecto de los rayos visibles e infrarrojos sobre la piel y el flujo de sangre hacia ella. Desaparece casi inmediatamente después del cese de la irradiación.
Después del cese de la exposición a la radiación ultravioleta, después de 2 a 8 horas, aparece enrojecimiento de la piel (eritema ultravioleta) simultáneamente con una sensación de ardor. El eritema aparece tras un periodo de latencia, dentro de la zona irradiada de la piel, y es sustituido por el bronceado y la descamación. La duración del eritema oscila entre 10...12 horas y 3...4 días. La piel enrojecida está caliente al tacto, ligeramente dolorosa y parece hinchada y ligeramente hinchada.
Básicamente, el eritema es una reacción inflamatoria, una quemadura de la piel. Esta es una inflamación especial, aséptica (aséptica - putrefacta). Si la dosis de radiación es demasiado alta o la piel es especialmente sensible a ella, el líquido edematoso se acumula, en algunos lugares se desprende la capa exterior de la piel y forma ampollas. En casos severos aparecen áreas de necrosis (muerte) de la epidermis. Unos días después de que desaparece el eritema, la piel se oscurece y comienza a pelarse. A medida que se produce la descamación, algunas de las células que contienen melanina se exfolian (la melanina es el pigmento principal del cuerpo humano; da color a la piel, el cabello y el iris del ojo. También está contenida en la capa pigmentaria de la retina y participa en la percepción de la luz), el bronceado se desvanece. El grosor de la piel humana varía según el sexo, la edad (en niños y ancianos, más delgada) y la ubicación, en promedio 1,2 mm. Su propósito es proteger al cuerpo de daños, fluctuaciones de temperatura y presión.
La capa principal de la epidermis está adyacente a la propia piel (dermis), que contiene vasos sanguíneos y nervios. En la capa principal hay un proceso continuo de división celular; los más viejos son expulsados por las células jóvenes y mueren. Capas de células muertas y moribundas forman el estrato córneo externo de la epidermis con un espesor de 0,07...2,5 mm (en las palmas y las plantas, principalmente debido al estrato córneo, la epidermis es más gruesa que en otras partes del cuerpo) , que se exfolia continuamente desde el exterior y se restaura desde el interior.
Si los rayos que inciden sobre la piel son absorbidos por las células muertas del estrato córneo, no tienen ningún efecto en el organismo. El efecto de la irradiación depende de la capacidad de penetración de los rayos y del espesor del estrato córneo. Cuanto más corta es la longitud de onda de la radiación, menor es su capacidad de penetración. Los rayos de longitud inferior a 310 nm no penetran más profundamente que la epidermis. Los rayos con una longitud de onda más larga llegan a la capa papilar de la dermis, por donde pasan los vasos sanguíneos. Así, la interacción de los rayos ultravioleta con la sustancia se produce exclusivamente en la piel, principalmente en la epidermis.
La mayor cantidad de rayos ultravioleta se absorbe en la capa germinal (básica) de la epidermis. Los procesos de fotólisis y desnaturalización conducen a la muerte de las células estiloides de la capa germinal. Los productos activos de fotólisis de proteínas provocan vasodilatación, hinchazón de la piel, liberación de leucocitos y otros signos típicos de eritema.
Los productos de fotólisis, que se propagan por el torrente sanguíneo, también irritan las terminaciones nerviosas de la piel y, a través del sistema nervioso central, afectan de forma refleja a todos los órganos. Se ha establecido que en el nervio que se extiende desde la zona de la piel irradiada aumenta la frecuencia de los impulsos eléctricos.
El eritema se considera reflejo complejo, cuya formación implica productos activos de la fotólisis. La gravedad del eritema y la posibilidad de su formación depende de la afección. sistema nervioso. En las zonas afectadas de la piel, con congelación o inflamación de los nervios, el eritema no aparece en absoluto o se expresa muy débilmente, a pesar de la acción de los rayos ultravioleta. La formación de eritema se inhibe con el sueño, el alcohol y la fatiga física y mental.
N. Finsen (Dinamarca) fue el primero en utilizar la radiación ultravioleta para tratar una serie de enfermedades en 1899. Actualmente se han estudiado en detalle los efectos de la radiación ultravioleta en diferentes zonas del cuerpo. De los rayos ultravioleta contenidos en la luz solar, el eritema es causado por rayos con una longitud de onda de 297 nm. Ante rayos con longitudes de onda más largas o más cortas, la sensibilidad eritematosa de la piel disminuye.
Con la ayuda de fuentes de radiación artificiales, el eritema fue causado por rayos en el rango de 250...255 nm. Los rayos con una longitud de onda de 255 nm se producen mediante la línea de emisión resonante de vapor de mercurio utilizada en las lámparas de mercurio-cuarzo.
Así, la curva de sensibilidad eritematosa de la piel tiene dos máximos. La depresión entre los dos máximos la proporciona el efecto protector del estrato córneo de la piel.
Funciones protectoras del cuerpo.
En condiciones naturales, después del eritema, se desarrolla la pigmentación de la piel: el bronceado. El máximo espectral de pigmentación (340 nm) no coincide con ninguno de los picos de sensibilidad eritematosa. Por tanto, al seleccionar una fuente de radiación, se puede provocar pigmentación sin eritema y viceversa.El eritema y la pigmentación no son etapas del mismo proceso, aunque se suceden. Esta es una manifestación de diferentes procesos relacionados entre sí. El pigmento de la piel, la melanina, se forma en las células de la capa más baja de la epidermis: los melanoblastos. El material de partida para la formación de melanina son los aminoácidos y los productos de degradación de la adrenalina.
La melanina no es sólo un pigmento o pasivo. pantalla protectora cercando el tejido vivo. Las moléculas de melanina son moléculas enormes con una estructura de red. En los enlaces de estas moléculas se unen y neutralizan fragmentos de moléculas destruidas por la radiación ultravioleta, impidiendo que ingresen a la sangre y ambiente interno cuerpo.
La función del bronceado es proteger las células de la dermis, los vasos y los nervios que se encuentran en ella de los rayos ultravioleta, visibles e infrarrojos de onda larga, que provocan sobrecalentamiento e insolación. Los rayos infrarrojos cercanos y la luz visible, especialmente su parte "roja" de onda larga, pueden penetrar el tejido mucho más profundamente que los rayos ultravioleta, hasta una profundidad de 3...4 mm. Los gránulos de melanina, un pigmento de color marrón oscuro, casi negro, absorben la radiación en un amplio espectro, protegiendo del sobrecalentamiento los delicados órganos internos, acostumbrados a una temperatura constante.
El mecanismo operativo para proteger al cuerpo del sobrecalentamiento es el flujo de sangre a la piel y la dilatación de los vasos sanguíneos. Esto conduce a un aumento en la transferencia de calor a través de radiación y convección ( Superficie total El área de piel de un adulto es de 1,6 m2). Si el aire y los objetos circundantes tienen alta temperatura, entra en juego otro mecanismo de enfriamiento: la evaporación debido a la sudoración. Estos mecanismos termorreguladores están diseñados para proteger contra la exposición a los rayos visibles e infrarrojos del sol.
La sudoración, junto con la función de termorregulación, previene los efectos de la radiación ultravioleta en el ser humano. El sudor contiene ácido urocánico, que absorbe la radiación de onda corta debido a la presencia de un anillo de benceno en sus moléculas.
Falta de luz (deficiencia de radiación ultravioleta natural)
La radiación ultravioleta suministra energía para las reacciones fotoquímicas del cuerpo. En condiciones normales, la luz solar provoca la formación. pequeña cantidad productos activos fotólisis, que tienen un efecto beneficioso sobre el organismo. Los rayos ultravioleta en dosis que provocan la formación de eritema mejoran el funcionamiento de los órganos hematopoyéticos y del sistema reticuloendotelial ( sistema fisiológico tejido conectivo, que produce anticuerpos que destruyen organismos y microbios extraños al cuerpo), las propiedades de barrera de la piel, eliminan las alergias.Bajo la influencia de la radiación ultravioleta en la piel humana, la vitamina D liposoluble se forma a partir de sustancias esteroides. A diferencia de otras vitaminas, puede ingresar al cuerpo no solo con los alimentos, sino también a partir de provitaminas. Bajo la influencia de los rayos ultravioleta con una longitud de onda de 280...313 nm, las provitaminas contenidas en el lubricante cutáneo secretado por las glándulas sebáceas se convierten en vitamina D y se absorben en el cuerpo.
La función fisiológica de la vitamina D es que favorece la absorción de calcio. El calcio forma parte de los huesos, participa en la coagulación de la sangre, compacta las membranas celulares y tisulares y regula la actividad enzimática. Una enfermedad que se produce debido a la falta de vitamina D en los niños en los primeros años de vida, a quienes sus padres cariñosos esconden del sol, se llama raquitismo.
Además de las fuentes naturales de vitamina D, también se utilizan fuentes artificiales, irradiando provitaminas con rayos ultravioleta. Cuando se utilizan fuentes artificiales de radiación ultravioleta, debe recordarse que los rayos de menos de 270 nm destruyen la vitamina D. Por lo tanto, al utilizar filtros en el flujo de luz de las lámparas ultravioleta, se suprime la parte del espectro de onda corta. La inanición solar se manifiesta en irritabilidad, insomnio y fatiga rápida de una persona. En las grandes ciudades, donde el aire está contaminado con polvo, los rayos ultravioleta que provocan el eritema casi no llegan a la superficie de la Tierra. El trabajo prolongado en minas, salas de máquinas y talleres cerrados, el trabajo nocturno y el sueño diurno provocan una hambruna ligera. La falta de luz se ve facilitada por el vidrio de las ventanas, que absorbe el 90...95% de los rayos ultravioleta y no transmite rayos en el rango de 310...340 nm. El color de las paredes también es significativo. Por ejemplo, el color amarillo absorbe completamente los rayos ultravioleta. La falta de luz, especialmente la radiación ultravioleta, la sienten las personas, las mascotas, los pájaros y las plantas de interior en los períodos de otoño, invierno y primavera.
La falta de rayos ultravioleta se puede compensar con lámparas que, junto con la luz visible, emiten rayos ultravioleta en el rango de longitud de onda de 300...340 nm. Debe tenerse en cuenta que los errores en la prescripción de la dosis de radiación, la falta de atención a cuestiones como composición espectral Las lámparas ultravioleta, la dirección de la radiación y la altura de las lámparas, la duración de su funcionamiento, pueden causar daño en lugar de beneficio.
Efecto bactericida de la radiación ultravioleta.
Cabe destacar la función bactericida de los rayos ultravioleta. En las instituciones médicas, esta propiedad se utiliza activamente para prevenir infecciones nosocomiales y garantizar la esterilidad de las unidades quirúrgicas y vestidores. El impacto de la radiación ultravioleta en las células bacterianas, es decir, las moléculas de ADN, y el desarrollo de reacciones químicas adicionales en ellas conduce a la muerte de los microorganismos.La contaminación del aire con polvo, gases y vapor de agua ha mala influencia en el cuerpo. Los rayos ultravioleta del sol potencian el proceso de autopurificación natural de la atmósfera de la contaminación, favoreciendo la rápida oxidación del polvo, las partículas de humo y el hollín, destruyendo los microorganismos de las partículas de polvo. La capacidad natural de autopurificarse tiene límites y resulta insuficiente cuando el aire está muy contaminado.
La radiación ultravioleta con una longitud de onda de 253...267 nm destruye con mayor eficacia los microorganismos. Si tomamos el efecto máximo como 100%, entonces la actividad de los rayos con una longitud de onda de 290 nm será del 30%, 300 nm - 6%, y los rayos que se encuentran en el borde de la luz visible 400 nm - 0,01% del máximo.
Los microorganismos tienen diferente sensibilidad a los rayos ultravioleta. Las levaduras, los mohos y las esporas de bacterias son mucho más resistentes a su acción que las formas vegetativas de bacterias. Las esporas de hongos individuales, rodeadas por una capa gruesa y densa, prosperan en las capas altas de la atmósfera y es posible que puedan viajar incluso en el espacio.
La sensibilidad de los microorganismos a los rayos ultravioleta es especialmente grande durante el período de división e inmediatamente antes. Las curvas de efecto bactericida, inhibición y crecimiento celular prácticamente coinciden con la curva de absorción de los ácidos nucleicos. En consecuencia, la desnaturalización y la fotólisis de los ácidos nucleicos conducen al cese de la división y el crecimiento de las células de los microorganismos y, en grandes dosis, a su muerte.
Las propiedades bactericidas de los rayos ultravioleta se utilizan para desinfectar el aire, las herramientas y los platos; con su ayuda, aumentan la vida útil de los productos alimenticios, desinfectan el agua potable e inactivan los virus al preparar vacunas.
Efectos negativos de la radiación ultravioleta.
También son bien conocidos una serie de efectos negativos que se producen cuando el cuerpo humano se expone a la radiación ultravioleta y que pueden provocar una serie de daños estructurales y funcionales graves en la piel. Como es sabido, estos daños se pueden dividir en:El papel de los rayos UV-A en la etiología del fotoenvejecimiento ha sido demostrado por el trabajo de muchos científicos rusos y extranjeros, pero, sin embargo, los mecanismos del fotoenvejecimiento continúan estudiándose utilizando bases científicas y técnicas modernas, ingeniería celular, bioquímica y métodos de Diagnóstico funcional celular.
La membrana mucosa del ojo, la conjuntiva, no tiene un estrato córneo protector, por lo que es más sensible a la radiación ultravioleta que la piel. Dolor en el ojo, enrojecimiento, lagrimeo y ceguera parcial aparecen como resultado de la degeneración y muerte de las células de la conjuntiva y la córnea. Las células se vuelven opacas. Los rayos ultravioleta de onda larga, que llegan al cristalino en grandes dosis, pueden provocar opacidad: cataratas.
Fuentes artificiales de radiación ultravioleta en medicina.
Lámparas germicidasComo fuentes de radiación UV se utilizan lámparas de descarga, en las que durante el proceso de descarga eléctrica se genera radiación que contiene un rango de longitud de onda de 205-315 nm (el resto del espectro de radiación juega un papel secundario). Estas lámparas incluyen lámparas de bajo y bajo contenido de mercurio. alta presión, así como lámparas de flash de xenón.
Las lámparas de mercurio de baja presión no se diferencian estructural ni eléctricamente de las lámparas fluorescentes convencionales, excepto que su bombilla está hecha de cuarzo especial o vidrio uviol con una alta transmitancia de radiación UV. superficie interior que no tiene aplicada una capa de fósforo. Estas lámparas están disponibles en una amplia gama de potencias de 8 a 60 W. La principal ventaja de las lámparas de mercurio de baja presión es que más del 60% de la radiación incide en una línea con una longitud de onda de 254 nm, que se encuentra en la región espectral de máxima acción bactericida. Tienen una larga vida útil de 5000 a 10 000 horas y una capacidad de funcionamiento instantáneo después de encenderse.
La bombilla de las lámparas de cuarzo de mercurio de alta presión está hecha de vidrio de cuarzo. La ventaja de estas lámparas es que, a pesar de sus pequeñas dimensiones, tienen una gran potencia unitaria de 100 a 1000 W, lo que permite reducir el número de lámparas en la habitación, pero tienen una baja eficacia bactericida y una vida útil corta. de 500 a 1.000 horas. Además, el modo de combustión normal se produce entre 5 y 10 minutos después de su encendido.
Una desventaja importante de las lámparas de radiación continua es el riesgo de contaminación del medio ambiente con vapor de mercurio si la lámpara se destruye. Si se daña la integridad de las lámparas bactericidas y entra mercurio en la habitación, se debe realizar una desmercurización completa de la habitación contaminada.
En los últimos años ha aparecido una nueva generación de emisores: los de pulso corto, que tienen una actividad biocida mucho mayor. El principio de su funcionamiento se basa en la irradiación pulsada de alta intensidad del aire y las superficies con radiación UV de espectro continuo. La radiación pulsada se produce mediante lámparas de xenón y láser. Actualmente no existen datos sobre la diferencia entre el efecto biocida de la radiación UV pulsada y el de la radiación UV tradicional.
La ventaja de las lámparas de xenón se debe a su mayor actividad bactericida y a su menor tiempo de exposición. Otra ventaja de las lámparas de xenón es que si se rompen accidentalmente, ambiente no contaminado por vapor de mercurio. Las principales desventajas de estas lámparas, que dificultan su uso generalizado, son la necesidad de utilizar equipos de alto voltaje, complejos y costosos para su funcionamiento, así como la vida útil limitada del emisor (en promedio, 1-1,5 años).
Las lámparas germicidas se dividen en ozono y no ozono.
Las lámparas de ozono tienen en su espectro de emisión una línea espectral con una longitud de onda de 185 nm que, como resultado de la interacción con las moléculas de oxígeno, forma ozono en el aire. Las altas concentraciones de ozono pueden tener efectos adversos sobre la salud humana. El uso de estas lámparas requiere un control del contenido de ozono en el aire y una cuidadosa ventilación de la habitación.
Para eliminar la posibilidad de generación de ozono, se han desarrollado las llamadas lámparas bactericidas “libres de ozono”. En este tipo de lámparas, debido a la fabricación de la bombilla con un material especial (vidrio de cuarzo recubierto) o a su diseño, se elimina la salida de radiación lineal de 185 nm.
Las lámparas germicidas caducadas o averiadas deben almacenarse empaquetadas en una habitación separada y requieren una eliminación especial de acuerdo con los requisitos de los documentos reglamentarios pertinentes.
Irradiadores bactericidas.
Un irradiador bactericida es un dispositivo eléctrico que contiene: una lámpara bactericida, un reflector y otros elementos auxiliares, así como dispositivos para su fijación. Los irradiadores germicidas redistribuyen el flujo de radiación hacia el espacio circundante en una dirección determinada y se dividen en dos grupos: abiertos y cerrados.
Los irradiadores abiertos utilizan un flujo germicida directo de lámparas y un reflector (o sin él), que cubre una amplia zona del espacio que los rodea. Instalado en el techo o la pared. Los irradiadores instalados en las puertas se denominan irradiadores de barrera o cortinas ultravioleta, en los que el flujo bactericida se limita a un pequeño ángulo sólido.
Un lugar especial lo ocupan los irradiadores combinados abiertos. En estos irradiadores, gracias a la pantalla giratoria, el flujo bactericida de las lámparas puede dirigirse a la zona superior o inferior del espacio. Sin embargo, la eficiencia de tales dispositivos es mucho menor debido a los cambios en la longitud de onda durante la reflexión y algunos otros factores. Cuando se utilizan irradiadores combinados, el flujo bactericida de las lámparas blindadas debe dirigirse a la zona superior de la habitación de tal manera que se evite que el flujo directo de la lámpara o del reflector se escape a la zona inferior. En este caso, la irradiancia de los flujos reflejados desde el techo y las paredes sobre una superficie convencional a una altura de 1,5 m del suelo no debe exceder los 0,001 W/m2.
En irradiadores cerrados (recirculadores), el flujo bactericida de las lámparas se distribuye en un área pequeña y limitada. espacio confinado y no tiene salida al exterior, mientras que la desinfección del aire se realiza en el proceso de bombeo del mismo a través de los orificios de ventilación del recirculador. Cuando se utiliza ventilación de suministro y extracción, se colocan lámparas bactericidas en la cámara de salida. La velocidad del flujo de aire es proporcionada por convección natural o forzada por un ventilador. Irradiadores tipo cerrado(recirculadores) deben colocarse en las paredes de la habitación a lo largo de los principales flujos de aire (en particular, cerca de los dispositivos de calefacción) a una altura de al menos 2 m del piso.
De acuerdo con la lista de locales típicos divididos en categorías (GOST), se recomienda que las habitaciones de las categorías I y II estén equipadas con irradiadores cerrados (o ventilación de suministro y extracción) y abiertos o combinados, cuando se encienden en el ausencia de gente.
En habitaciones para niños y pacientes pulmonares se recomienda utilizar irradiadores con lámparas sin ozono. La irradiación ultravioleta artificial, incluso indirecta, está contraindicada en niños con forma activa tuberculosis, nefrosonefritis, estado febril y agotamiento severo.
El uso de instalaciones bactericidas ultravioleta requiere la implementación estricta de medidas de seguridad que excluyan posibles efectos nocivos para los humanos de la radiación bactericida ultravioleta, el ozono y el vapor de mercurio.
Precauciones básicas de seguridad y contraindicaciones para el uso de irradiación UV terapéutica.
Antes de utilizar la irradiación UV de fuentes artificiales, es necesario visitar a un médico para seleccionar y establecer la dosis eritematosa mínima (MED), que es un parámetro puramente individual para cada persona.Dado que la sensibilidad individual varía ampliamente, se recomienda reducir a la mitad la duración de la primera sesión del tiempo recomendado para establecer reacción de la piel usuario. Si se detecta alguna reacción adversa después de la primera sesión, no se recomienda el uso adicional de irradiación UV.
La irradiación regular durante un largo período de tiempo (un año o más) no debe exceder las 2 sesiones por semana, y no puede haber más de 30 sesiones o 30 dosis eritematosas mínimas (DEM) por año, por pequeña que sea la dosis eritematosa efectiva. la irradiación puede ser. Se recomienda interrumpir ocasionalmente las sesiones de radiación habituales.
La irradiación terapéutica debe realizarse con el uso obligatorio de protección ocular fiable.
La piel y los ojos de cualquier persona pueden convertirse en un "objetivo" de la radiación ultravioleta. Se cree que las personas de piel clara son más susceptibles a sufrir daños, pero es posible que las personas de piel oscura tampoco se sientan completamente seguras.
Mucho cuidado con la exposición a los rayos UV naturales y artificiales. de todo el cuerpo Deben ser las siguientes categorías de personas:
Recuerdo la desinfección con lámparas ultravioleta desde la infancia: en los jardines de infancia, los sanatorios e incluso en los campamentos de verano había estructuras algo aterradoras que brillaban con una hermosa luz violeta en la oscuridad y de las que los profesores nos expulsaban. Entonces, ¿qué es exactamente la radiación ultravioleta y por qué una persona la necesita?
Quizás la primera pregunta que hay que responder es qué son los rayos ultravioleta y cómo funcionan. Este suele ser el nombre que se le da a la radiación electromagnética, que se encuentra en el rango entre la radiación visible y la de rayos X. El ultravioleta se caracteriza por una longitud de onda de 10 a 400 nanómetros.
Fue descubierto allá por el siglo XIX, y esto sucedió gracias al descubrimiento de la radiación infrarroja. Habiendo descubierto el espectro IR, en 1801 I.V. Ritter centró su atención en el extremo opuesto del espectro luminoso durante sus experimentos con cloruro de plata. Y luego, varios científicos llegaron inmediatamente a la conclusión sobre la heterogeneidad de la radiación ultravioleta.
Hoy se divide en tres grupos:
- Radiación UVA – casi ultravioleta;
- UV-B – medio;
- UV-C - lejos.
Esta división se debe en gran medida al impacto de los rayos sobre los humanos. La fuente natural y principal de radiación ultravioleta en la Tierra es el Sol. De hecho, es de esta radiación de la que nos protegemos con protectores solares. Al mismo tiempo, la atmósfera terrestre absorbe completamente la radiación ultravioleta lejana y los rayos UVA apenas llegan a la superficie, provocando un bronceado agradable. Y, en promedio, el 10% de los rayos UV-B provocan las mismas quemaduras solares y también pueden provocar la formación de mutaciones y enfermedades de la piel.
Fuentes artificiales La radiación ultravioleta se crea y utiliza en medicina. agricultura, cosmetología y diversas instituciones sanitarias. La radiación ultravioleta se puede generar de varias formas: por temperatura (lámparas incandescentes), por el movimiento de gases (lámparas de gas) o vapores metálicos (lámparas de mercurio). Además, la potencia de dichas fuentes varía desde varios vatios, normalmente pequeños emisores móviles, hasta kilovatios. Estos últimos se montan en grandes instalaciones estacionarias. Los campos de aplicación de los rayos UV están determinados por sus propiedades: la capacidad de acelerar procesos químicos y biológicos, el efecto bactericida y la luminiscencia de determinadas sustancias.
La luz ultravioleta se utiliza ampliamente para resolver una amplia variedad de problemas. En cosmetología, el uso de radiación ultravioleta artificial se utiliza principalmente para broncearse. Los solariums generan luz ultravioleta A bastante suave según los estándares introducidos, y la proporción de UV-B en las lámparas de bronceado no supera el 5%. Los psicólogos modernos recomiendan los solariums para el tratamiento de la "depresión invernal", que es causada principalmente por una deficiencia de vitamina D, ya que se forma bajo la influencia de los rayos ultravioleta. Las lámparas UV también se utilizan en manicura, ya que es en este espectro donde se secan los esmaltes en gel, goma laca y similares especialmente resistentes.
Las lámparas ultravioleta se utilizan para crear fotografías en situaciones no estándar, por ejemplo, para capturar objetos espaciales, que son invisibles en un telescopio normal.
La luz ultravioleta se utiliza ampliamente en actividades de expertos. Con su ayuda se verifica la autenticidad de las pinturas, ya que las pinturas y barnices más recientes se ven más oscuros con tales rayos, lo que permite establecer la edad real de la obra. Los científicos forenses también utilizan los rayos ultravioleta para detectar rastros de sangre en los objetos. Además, la luz ultravioleta es muy utilizada para el desarrollo de precintos ocultos, elementos de seguridad e hilos que confirman la autenticidad de documentos, así como en el diseño de iluminación de espectáculos, rótulos de establecimientos o decoraciones.
En las instituciones médicas, se utilizan lámparas ultravioleta para esterilizar instrumentos quirúrgicos. Además, la desinfección del aire mediante rayos UV sigue estando muy extendida. Existen varios tipos de este tipo de equipos.
Este es el nombre que reciben las lámparas de mercurio de alta y baja presión, así como las lámparas de destellos de xenón. La bombilla de dicha lámpara está hecha de vidrio de cuarzo. La principal ventaja de las lámparas bactericidas es su larga vida útil y su capacidad de funcionamiento inmediata. Aproximadamente el 60% de sus rayos se encuentran en el espectro bactericida. Las lámparas de mercurio son bastante peligrosas de operar; si la carcasa se daña accidentalmente, es necesaria una limpieza a fondo y la desmercurización de la habitación. Las lámparas de xenón son menos peligrosas si se dañan y tienen una mayor actividad bactericida. Las lámparas germicidas también se dividen en de ozono y sin ozono. Los primeros se caracterizan por la presencia en su espectro de una onda de 185 nanómetros de longitud, que interactúa con el oxígeno del aire y lo convierte en ozono. Las altas concentraciones de ozono son peligrosas para los humanos y el uso de este tipo de lámparas está estrictamente limitado en el tiempo y se recomienda únicamente en un área ventilada. Todo esto llevó a la creación de lámparas libres de ozono, cuya bombilla estaba recubierta con una capa especial que no transmitía una onda de 185 nm al exterior.
Independientemente del tipo, las lámparas bactericidas tienen desventajas comunes: funcionan en equipos complejos y costosos, recurso promedio La vida útil del emisor es de 1,5 años, debiendo almacenarse las propias lámparas una vez quemadas, empaquetadas en un local aparte y eliminadas de forma especial de acuerdo con la normativa vigente.
Consta de lámpara, reflectores y otros elementos auxiliares. Hay dos tipos de dispositivos de este tipo: abiertos y cerrados, dependiendo de si los rayos ultravioleta salen o no. Los abiertos liberan radiación ultravioleta, amplificada por reflectores, en el espacio circundante, capturando casi toda la habitación a la vez si se instalan en el techo o la pared. Está estrictamente prohibido procesar una habitación con un irradiador de este tipo en presencia de personas.
Los irradiadores cerrados funcionan según el principio de un recirculador, dentro del cual está instalada una lámpara, y un ventilador aspira aire hacia el interior del dispositivo y libera el aire ya irradiado al exterior. Se colocan en las paredes a una altura de al menos 2 m del suelo. Se pueden utilizar en presencia de personas, pero el fabricante no recomienda la exposición prolongada, ya que algunos de los rayos UV pueden desaparecer.
Las desventajas de tales dispositivos incluyen la inmunidad a las esporas de moho, así como todas las dificultades de reciclar las lámparas y las estrictas regulaciones de uso según el tipo de emisor.
Instalaciones bactericidas
Un grupo de irradiadores combinados en un dispositivo utilizado en una habitación se denomina instalación bactericida. Suelen ser bastante grandes y tener un alto consumo energético. El tratamiento del aire con instalaciones bactericidas se realiza estrictamente en ausencia de personas en la habitación y se controla según el Certificado de Puesta en Servicio y el Registro y Registro de Control. Se utiliza únicamente en instituciones médicas e higiénicas para desinfectar tanto el aire como el agua.
Desventajas de la desinfección del aire ultravioleta.
Además de las ya enumeradas, el uso de emisores UV tiene otras desventajas. En primer lugar, la radiación ultravioleta en sí misma es peligrosa para el cuerpo humano: no solo puede causar quemaduras en la piel, sino también afectar el trabajo; del sistema cardiovascular, es peligroso para la retina. Además, puede provocar la aparición de ozono, y con él los desagradables síntomas inherentes a este gas: irritación de las vías respiratorias, estimulación de la aterosclerosis, exacerbación de las alergias.
La eficacia de las lámparas ultravioleta es bastante controvertida: la inactivación de patógenos en el aire mediante dosis permitidas de radiación ultravioleta ocurre sólo cuando estas plagas están estáticas. Si los microorganismos se mueven e interactúan con el polvo y el aire, la dosis de radiación requerida aumenta 4 veces, algo que una lámpara UV convencional no puede crear. Por lo tanto, la eficiencia del irradiador se calcula por separado, teniendo en cuenta todos los parámetros, y es extremadamente difícil seleccionar aquellos que sean adecuados para influir en todo tipo de microorganismos a la vez.
La penetración de los rayos ultravioleta es relativamente superficial, e incluso si los virus inmóviles se encuentran bajo una capa de polvo, las capas superiores protegen a las inferiores reflejando la radiación ultravioleta de sí mismas. Esto significa que después de la limpieza se debe volver a realizar la desinfección.
Los irradiadores UV no pueden filtrar el aire; sólo combaten los microorganismos, manteniendo todos los contaminantes mecánicos y alérgenos en su forma original.
La radiación ultravioleta (ultravioleta, UV, UV) es una radiación electromagnética que ocupa el rango entre el límite violeta de la radiación visible y la radiación de rayos X (380 - 10 nm, 7,9 1014 - 3 1016 Hertz).
El concepto de rayos ultravioleta fue encontrado por primera vez por un filósofo indio del siglo XIII en su obra. La atmósfera del área de Bhootakasha que describió contenía rayos violetas que no se pueden ver a simple vista.
Poco después de que se descubriera la radiación infrarroja, el físico alemán Johann Wilhelm Ritter comenzó a buscar radiación en el extremo opuesto del espectro, con una longitud de onda más corta que la del violeta. En 1801, descubrió el cloruro de plata, que se descompone más rápido cuando se expone a la luz. se descompone bajo la influencia de radiación invisible fuera de la región violeta del espectro. Cloruro de plata blanco a los pocos minutos se oscurece con la luz. Diferentes partes del espectro tienen diferentes efectos sobre la tasa de oscurecimiento. Esto ocurre más rápidamente delante de la región violeta del espectro. Muchos científicos, incluido Ritter, acordaron entonces que la luz consta de tres componentes distintos: un componente oxidativo o térmico (infrarrojos), un componente iluminante (luz visible) y un componente reductor (ultravioleta). En aquella época, la radiación ultravioleta también se llamaba radiación actínica. Las ideas sobre la unidad de tres partes diferentes del espectro se expresaron por primera vez recién en 1842 en las obras de Alexander Becquerel, Macedonio Melloni y otros.
El espectro electromagnético de la radiación ultravioleta se puede dividir en subgrupos de varias formas. La norma ISO para la definición de radiación solar (ISO-DIS-21348) da las siguientes definiciones:
|
Nombre |
Abreviatura |
Longitud de onda en nanómetros |
Cantidad de energía por fotón |
|
Cerca |
400 nm - 300 nm |
3,10 - 4,13 eV |
|
|
Promedio |
300 nm - 200 nm |
4,13 - 6,20 eV |
|
|
Más |
200 nm - 122 nm |
6,20 - 10,2 eV |
|
|
Extremo |
121 nanómetro - 10 nanómetro |
10,2 - 124 eV |
|
|
Ultravioleta A, rango de onda larga |
400 nm - 315 nm |
3,10 - 3,94 eV |
|
|
Ultravioleta B, onda media |
315 nm - 280 nm |
3,94 - 4,43 eV |
|
|
Ultravioleta C, onda corta |
280 nm - 100 nm |
4,43 - 12,4 eV |
El rango ultravioleta cercano a menudo se denomina “luz negra” porque el ojo humano no lo reconoce, pero cuando se refleja en algunos materiales, el espectro se mueve hacia la región visible.
Para el rango lejano y extremo se utiliza a menudo el término "vacío" (VUV), debido a que las ondas en este rango son fuertemente absorbidas por la atmósfera terrestre.
Efectos biológicos de la radiación ultravioleta en tres. áreas espectrales son significativamente diferentes, por lo que los biólogos a veces identifican los siguientes rangos como los más importantes en su trabajo:
Cerca del ultravioleta, rayos UV-A (UVA, 315-400 nm)
Rayos UV-B (UVB, 280-315 nm)
Rayos ultravioleta lejanos, UV-C (UVC, 100-280 nm)
Casi todos los UVC y aproximadamente el 90% de los UVB son absorbidos por el ozono, así como por el vapor de agua, el oxígeno y dióxido de carbono al pasar luz de sol a través de la atmósfera terrestre. La atmósfera absorbe débilmente la radiación del rango UVA. Por lo tanto, la radiación que llega a la superficie de la Tierra contiene en gran medida rayos UVA casi ultravioleta y una pequeña proporción, UVB.
Un poco más tarde, en los trabajos de (O. G. Gazenko, Yu. E. Nefedov, E. A. Shepelev, S. N. Zaloguev, N. E. Panferova, I. V. Anisimova), se confirmó este efecto específico de la radiación en la medicina espacial. La irradiación ultravioleta preventiva se introdujo en la práctica de los vuelos espaciales junto con las Instrucciones Metodológicas (MU) de 1989 "Irradiación ultravioleta preventiva de personas (utilizando fuentes artificiales de radiación ultravioleta)". Ambos documentos son una base fiable para seguir mejorando la prevención de los rayos UV.
La exposición de la piel a la radiación ultravioleta que excede la capacidad protectora natural de la piel para broncearse provoca quemaduras.
La exposición prolongada a la radiación ultravioleta puede contribuir al desarrollo de melanoma y al envejecimiento prematuro.
La radiación ultravioleta es imperceptible para el ojo humano, pero cuando se irradia intensamente provoca daños típicos por radiación (quemaduras de retina).
manantiales naturales
La principal fuente de radiación ultravioleta en la Tierra es el Sol. relación de intensidad Radiación UV-A y UV-B, la cantidad total de rayos ultravioleta que llegan a la superficie terrestre depende de los siguientes factores:
sobre la concentración de ozono atmosférico sobre la superficie terrestre (ver agujeros de ozono)
desde la altura del Sol sobre el horizonte
desde la altitud sobre el nivel del mar
de la dispersión atmosférica
sobre el estado de la nubosidad
sobre el grado de reflexión de los rayos UV desde la superficie (agua, suelo)
Gracias a la creación y mejora de las fuentes artificiales de radiación UV, que fue paralela al desarrollo de las fuentes eléctricas de luz visible, hoy en día se cuenta con especialistas que trabajan con radiación UV en medicina, instituciones preventivas, sanitarias e higiénicas, agricultura, etc. con significativamente grandes oportunidades que cuando se utiliza radiación UV natural.
Hay varios láseres que operan en la región ultravioleta. El láser produce radiación coherente de alta intensidad. Sin embargo, la región ultravioleta es difícil para la generación de láser, por lo que aquí no existen fuentes tan potentes como en los rangos visible e infrarrojo. Los láseres ultravioleta encuentran su aplicación en espectrometría de masas, microdisección láser, biotecnología y otras investigaciones científicas.
Muchos polímeros utilizados en productos de consumo se degradan cuando se exponen a la luz ultravioleta. Para evitar la degradación, a dichos polímeros se les añaden sustancias especiales que pueden absorber los rayos UV, lo cual es especialmente importante en los casos en que el producto está expuesto directamente a la luz solar. El problema se manifiesta en la decoloración del color, el embotamiento de la superficie, el agrietamiento y, a veces, la destrucción total del producto. La tasa de destrucción aumenta al aumentar el tiempo de exposición y la intensidad de la luz solar.
El efecto descrito se conoce como envejecimiento UV y es uno de los tipos de envejecimiento de los polímeros. Los polímeros sensibles incluyen termoplásticos como polipropileno, polietileno, polimetacrilato de metilo (plexiglás), así como fibras especiales como la fibra de aramida. La absorción de rayos UV provoca la destrucción de la cadena polimérica y la pérdida de resistencia en varios puntos de la estructura. El efecto de los rayos UV sobre los polímeros se utiliza en nanotecnología, transplantología, litografía de rayos X y otros campos para modificar las propiedades (rugosidad, hidrofobicidad) de la superficie del polímero. Por ejemplo, se conoce el efecto suavizante de la luz ultravioleta del vacío (VUV) sobre la superficie del polimetacrilato de metilo.
Aplicación: Desinfección con radiación ultravioleta (UV), Esterilización de aire y superficies duras, Desinfección de agua potable, Análisis químicos, Espectrometría UV, Análisis de minerales, Análisis cromatográfico cualitativo, Captura de insectos, Bronceado artificial y restauración del “sol de montaña”.
La radiación ultravioleta es una forma de radiación óptica no visible para el ojo humano, caracterizada por fotones de menor longitud y mayor energía en comparación con la luz. Los rayos ultravioleta cubren el espectro entre la radiación visible y la de rayos X, en el rango de longitud de onda de 400 a 10 nm. En este caso, la región de radiación en el rango de 200 a 10 nm se llama lejana o de vacío, y la región en el rango de 400 a 200 nm se llama cercana.
fuentes ultravioleta
1 Fuentes naturales (estrellas, Sol, etc.)
Sólo la parte de onda larga de la radiación ultravioleta de los objetos espaciales (290-400 nm) es capaz de alcanzar la superficie de la Tierra. Al mismo tiempo, la radiación de onda corta es completamente absorbida por el oxígeno y otras sustancias de la atmósfera a una altitud de 30 a 200 km de la superficie terrestre. La radiación ultravioleta de las estrellas en el rango de longitud de onda de 90 a 20 nm se absorbe casi por completo.
2. Fuentes artificiales
Radiación sólidos calentado a una temperatura de 3.000 Kelvin incluye una cierta proporción de radiación ultravioleta, cuya intensidad aumenta notablemente con el aumento de la temperatura.
Una poderosa fuente de radiación ultravioleta es el plasma de descarga de gas.
EN varias industrias En la producción (alimentaria, química y otras industrias) y en la medicina se utilizan lámparas de descarga de gas, xenón, mercurio-cuarzo y otras, cuyos cilindros están hechos de materiales transparentes, generalmente cuarzo. Los electrones del acelerador y láseres especiales del ion similar al níquel emiten una importante radiación ultravioleta.
Propiedades básicas de la radiación ultravioleta.
El uso práctico del ultravioleta se debe a sus propiedades básicas:
— actividad química significativa (ayuda a acelerar el curso de los procesos químicos y biológicos);
- efecto bactericida;
- la capacidad de provocar luminiscencia de sustancias - brillar con diferentes colores de luz emitida.
Investigación en equipo moderno Los espectros de emisión/absorción/reflexión en el rango UV permiten configurar estructura electronicaátomos, moléculas, iones.
Los espectros UV del Sol, las estrellas y diversas nebulosas nos permiten obtener información fiable sobre los procesos que tienen lugar en estos objetos.
La luz ultravioleta también es capaz de alterar y cambiar los enlaces químicos en las moléculas, como resultado de lo cual pueden ocurrir diversas reacciones (reducción, oxidación, polimerización, etc.), lo que sirve de base para una ciencia como la fotoquímica.
La radiación ultravioleta puede destruir bacterias y microorganismos. Así, las lámparas ultravioleta se utilizan mucho para la desinfección en lugares concurridos ( instituciones medicas, guarderías, metro, estaciones de tren, etc.).
Ciertas dosis de radiación ultravioleta contribuyen a la formación de vitamina D, serotonina y otras sustancias en la superficie de la piel humana que afectan el tono y la actividad del cuerpo. La exposición excesiva a la radiación ultravioleta provoca quemaduras y acelera el proceso de envejecimiento de la piel.
La radiación ultravioleta también se utiliza activamente en el ámbito cultural y de entretenimiento, para crear una serie de efectos de iluminación únicos en discotecas, escenarios de bares, teatros, etc.
Hoy en día, surge muy a menudo la pregunta sobre el peligro potencial de la radiación ultravioleta y las formas más efectivas de proteger el órgano de la visión.
Hoy en día, surge muy a menudo la pregunta sobre el peligro potencial de la radiación ultravioleta y las formas más efectivas de proteger el órgano de la visión. Hemos preparado una lista de las preguntas más frecuentes sobre la radiación ultravioleta y sus respuestas.
¿Qué es la radiación ultravioleta?
El espectro de la radiación electromagnética es bastante amplio, pero el ojo humano sólo es sensible a una determinada región llamada espectro visible, que cubre el rango de longitud de onda de 400 a 700 nm. Las radiaciones que están más allá del rango visible son potencialmente peligrosas e incluyen infrarrojas (longitudes de onda superiores a 700 nm) y ultravioleta (menos de 400 nm). Las radiaciones que tienen una longitud de onda más corta que la ultravioleta se denominan rayos X y rayos γ. Si la longitud de onda es más larga que la de la radiación infrarroja, entonces se trata de ondas de radio. Así, la radiación ultravioleta (UV) es una radiación electromagnética invisible al ojo, que ocupa región espectral entre la radiación visible y la de rayos X dentro del rango de longitud de onda de 100 a 380 nm.
¿Qué rangos tiene la radiación ultravioleta?
Cómo se puede dividir la luz visible en componentes Colores diferentes, que observamos cuando aparece un arco iris, y el rango UV, a su vez, tiene tres componentes: UV-A, UV-B y UV-C, siendo este último la radiación ultravioleta de longitud de onda más corta y de mayor energía con un rango de longitud de onda de 200 -280 nm, sin embargo se absorbe principalmente capas superiores atmósfera. La radiación UVB tiene una longitud de onda de 280 a 315 nm y se considera radiación de energía media y peligrosa para el ojo humano. La radiación UV-A es el componente de longitud de onda más larga del ultravioleta con un rango de longitud de onda de 315-380 nm, que tiene una intensidad máxima cuando alcanza la superficie de la Tierra. La radiación UV-A penetra más profundamente en los tejidos biológicos, aunque su efecto dañino es menor que el de los rayos UV-B.
¿Qué significa el nombre "ultravioleta"?
Esta palabra significa “arriba (arriba) violeta” y proviene de palabra latina ultra ("sobre") y los nombres de la radiación más corta en el rango visible: violeta. Aunque la radiación ultravioleta no es detectable por el ojo humano, algunos animales (pájaros, reptiles e insectos como las abejas) pueden ver con esta luz. Muchas aves tienen colores de plumaje que son invisibles en condiciones de luz visible, pero claramente visibles bajo luz ultravioleta. Algunos animales también son más fáciles de detectar con luz ultravioleta. Gracias a esta luz, el ojo percibe con mayor claridad muchos frutos, flores y semillas.
¿De dónde viene la radiación ultravioleta?
En al aire libre La principal fuente de radiación ultravioleta es el sol. Como ya se mencionó, es parcialmente absorbido por las capas superiores de la atmósfera. Dado que una persona rara vez mira directamente al sol, el principal daño al órgano de la visión se produce como resultado de la exposición a la radiación ultravioleta dispersa y reflejada. En interiores, la radiación ultravioleta se produce cuando se utilizan esterilizadores para instrumentos médicos y cosméticos, en salones de bronceado, durante el uso de diversos dispositivos médicos de diagnóstico y terapéuticos, así como cuando se endurecen composiciones de empaste en odontología.
En los solariums, la radiación ultravioleta produce un bronceado.
En la industria, la radiación UV se genera durante las operaciones de soldadura a niveles tan altos que pueden causar graves daños en los ojos y la piel, por lo que es obligatorio el uso de equipos de protección para los soldadores. Las lámparas fluorescentes, muy utilizadas para la iluminación en el trabajo y en el hogar, también producen radiación ultravioleta, pero el nivel de radiación ultravioleta es muy bajo y no representa un peligro grave. Las lámparas halógenas, que también se utilizan para la iluminación, producen luz con un componente UV. Si una persona está cerca de una lámpara halógena sin cubierta protectora o escudo, el nivel de radiación UV puede causar problemas oculares graves.
En la industria, la radiación UV se genera durante las operaciones de soldadura a niveles tan elevados que pueden provocar graves daños en los ojos y la piel.
¿Qué determina la intensidad de la exposición a la radiación ultravioleta?
Su intensidad depende de muchos factores. En primer lugar, la altura del sol sobre el horizonte varía según la época del año y el día. Durante el día en verano, la intensidad de la radiación UV-B es mayor. Hay una regla simple: cuando tu sombra es más corta que tu altura, corres el riesgo de recibir un 50% más de esta radiación.
En segundo lugar, la intensidad depende de la latitud geográfica: en las regiones ecuatoriales (latitud cercana a 0°) la intensidad de la radiación ultravioleta es máxima: 2 o 3 veces mayor que en el norte de Europa.
En tercer lugar, la intensidad aumenta al aumentar la altitud porque la capa de atmósfera capaz de absorber la luz ultravioleta se reduce correspondientemente, por lo que una mayor cantidad de radiación UV de onda corta de mayor energía llega a la superficie de la Tierra.
En cuarto lugar, la intensidad de la radiación se ve afectada por la capacidad de dispersión de la atmósfera: el cielo nos parece azul debido a la dispersión de la radiación azul de longitud de onda corta en el rango visible, y la radiación ultravioleta de longitud de onda aún más corta se dispersa con mucha más fuerza.
En quinto lugar, la intensidad de la radiación depende de la presencia de nubes y niebla. Cuando el cielo está despejado, la radiación ultravioleta es máxima; las nubes densas reducen su nivel. Sin embargo, las nubes claras y escasas tienen poco efecto sobre los niveles de radiación ultravioleta; el vapor de agua de la niebla puede provocar una mayor dispersión ultravioleta. Una persona puede sentir que el tiempo nublado y con niebla es más frío, pero la intensidad de la radiación ultravioleta sigue siendo casi la misma que en un día despejado.
Cuando el cielo está despejado, la radiación ultravioleta es máxima
En sexto lugar, la cantidad de radiación ultravioleta reflejada varía según el tipo de superficie reflectante. Así, para la nieve, la reflexión es del 90 % de la radiación ultravioleta incidente, para el agua, el suelo y la hierba, aproximadamente el 10 %, y para la arena, del 10 al 25 %. Debes recordar esto mientras estés en la playa.
¿Cuál es el efecto de la radiación ultravioleta en el cuerpo humano?
La exposición prolongada e intensa a la radiación ultravioleta puede ser perjudicial para los organismos vivos: animales, plantas y humanos. Tenga en cuenta que algunos insectos ven en el rango UV-A y son una parte integral de sistema ecológico y de alguna manera beneficiar a la persona. Mayoría resultado conocido El efecto de la radiación ultravioleta en el cuerpo humano es el bronceado, que sigue siendo un símbolo de belleza y estilo de vida saludable. Sin embargo, la exposición prolongada e intensa a la radiación ultravioleta puede provocar el desarrollo de cáncer de piel. Es importante recordar que las nubes no bloquean la luz ultravioleta, por lo que la falta de luz solar brillante no significa que no sea necesaria la protección UV. El componente más dañino de esta radiación es absorbido por la capa de ozono de la atmósfera. El hecho de que el espesor de estos últimos haya disminuido significa que la protección UV será aún más importante en el futuro. Los científicos estiman que una disminución de la cantidad de ozono en la atmósfera terrestre de tan solo un 1% provocará un aumento del cáncer de piel de un 2-3%.
¿Qué peligro representa la radiación ultravioleta para el órgano de la visión?
Existen importantes datos epidemiológicos y de laboratorio que relacionan la duración de la exposición a la radiación ultravioleta con enfermedades oculares: pterigión, etc. En comparación con el cristalino de un adulto, el cristalino de un niño es mucho más permeable a radiación solar, y el 80 % de los efectos acumulativos de la exposición a las ondas ultravioleta se acumulan en el cuerpo humano antes de que la persona cumpla los 18 años. La lente está más expuesta a la radiación inmediatamente después del nacimiento del bebé: transmite hasta el 95 % de la radiación UV incidente. Con la edad, el cristalino comienza a adquirir un tinte amarillo y se vuelve menos transparente. A los 25 años, menos del 25% de los rayos ultravioleta incidentes llegan a la retina. En la afaquia, el ojo se ve privado de la protección natural del cristalino, por lo que en esta situación es importante utilizar lentes o filtros que absorban los rayos UV.
Hay que tener en cuenta que varios medicamentos tienen propiedades fotosensibilizantes, es decir, aumentan las consecuencias de la exposición a la radiación ultravioleta. Los optometristas y optometristas deben conocer el estado general y los medicamentos de una persona para poder hacer recomendaciones sobre el uso de equipos de protección.
¿Qué productos de protección ocular existen?
La forma más eficaz de protegerse contra la radiación ultravioleta es cubrirse los ojos con gafas de seguridad especiales, máscaras y protectores que absorban completamente la radiación ultravioleta. En la producción donde se utilizan fuentes de radiación UV, el uso de dichos productos es obligatorio. Cuando esté al aire libre en un día soleado, se recomienda usar gafas de sol con lentes especiales que protejan de manera confiable contra la radiación ultravioleta. Estas gafas deben tener patillas anchas o una forma ajustada para evitar que la radiación penetre desde un lado. Los cristales transparentes para gafas también pueden realizar esta función si se añaden aditivos absorbentes a su composición o se realiza un tratamiento superficial especial. Unas gafas de sol bien ajustadas protegen tanto contra la radiación incidente directa como contra la radiación dispersa y reflejada de diversas superficies. La eficacia del uso de gafas de sol y las recomendaciones para su uso se determinan indicando la categoría de filtro cuya transmisión de luz corresponde a las lentes de las gafas.
La forma más eficaz de protegerse contra la radiación ultravioleta es cubrirse los ojos con gafas protectoras especiales y máscaras que absorban completamente la radiación ultravioleta.
¿Qué normas regulan la transmisión de luz de las lentes de las gafas de sol?
Actualmente, en nuestro país y en el exterior se han desarrollado documentos reglamentarios que regulan la transmisión de luz de las lentes solares según las categorías de filtros y las reglas para su uso. En Rusia se trata de GOST R 51831-2001 “Gafas de sol. Requisitos técnicos generales", y en Europa - EN 1836: 2005 "Protección personal de los ojos - Gafas de sol de uso general y filtros para la observación directa del sol".
Cada tipo de lente solar está diseñado para condiciones de iluminación específicas y se puede clasificar en una de las categorías de filtros. Hay cinco en total y están numerados del 0 al 4. Según GOST R 51831-2001, la transmitancia de luz T, % de las lentes de protección solar en la región visible del espectro puede oscilar entre 80 y 3-8. %, dependiendo de la categoría del filtro. Para el rango UV-B (280-315 nm), esta cifra no debe ser superior a 0,1 T (dependiendo de la categoría del filtro puede ser de 8,0 a 0,3-0,8 %), y para la radiación UV-A (315-380 nm). nm) - no más de 0,5 T (dependiendo de la categoría del filtro - de 40,0 a 1,5-4,0 %). Al mismo tiempo, los fabricantes de lentes y gafas de alta calidad imponen requisitos más estrictos y garantizan al consumidor una reducción completa de la radiación ultravioleta a una longitud de onda de 380 nm o incluso hasta 400 nm, como lo demuestran las marcas especiales en las lentes de las gafas y sus envases. o documentación adjunta. Cabe señalar que en el caso de las lentes de sol, la eficacia de la protección ultravioleta no puede determinarse claramente por el grado de oscurecimiento o el coste de las gafas.
¿Es cierto que la radiación ultravioleta es más peligrosa si una persona usa gafas de sol de baja calidad?
Esto es cierto. En condiciones naturales, cuando una persona no usa gafas, sus ojos reaccionan automáticamente al brillo excesivo de la luz solar cambiando el tamaño de la pupila. Cómo luz más brillante, cuanto más pequeña es la pupila y con la proporción proporcional de radiación visible y ultravioleta, este mecanismo de protección funciona de manera muy eficaz. Si se utiliza una lente oscura, la iluminación parece menos brillante y las pupilas se hacen más grandes, lo que permite más la luz llega a los ojos. Cuando la lente no proporciona una protección UV adecuada (la cantidad de radiación visible se reduce más que la radiación UV), la cantidad total de radiación ultravioleta que ingresa al ojo es mayor que sin gafas de sol. Es por eso que las lentes teñidas y que absorben la luz deben contener absorbentes de rayos UV que reduzcan la cantidad de radiación UV en proporción a la reducción de la luz visible. Según las normas nacionales e internacionales, la transmisión de luz de las lentes solares en la región UV está regulada como proporcionalmente dependiente de la transmisión de luz en la parte visible del espectro.
¿Qué material óptico para lentes de gafas proporciona protección UV?
Algunos materiales para lentes de anteojos proporcionan absorción de rayos UV debido a su estructura química. Activa las lentes fotocromáticas que, en condiciones adecuadas, bloquean su acceso al ojo. El policarbonato contiene grupos que absorben la radiación en la región ultravioleta, por lo que protege los ojos de la radiación ultravioleta. CR-39 y otros materiales orgánicos para lentes de gafas en su forma pura (sin aditivos) transmiten una cierta cantidad de radiación UV y, para una protección ocular confiable, se introducen en su composición absorbentes especiales. Estos componentes no sólo protegen los ojos de los usuarios al cortar la radiación ultravioleta de hasta 380 nm, sino que también previenen la destrucción fotooxidativa de las lentes orgánicas y su coloración amarillenta. Los cristales minerales para gafas fabricados con vidrio corona común no son adecuados para una protección fiable contra la radiación UV, a menos que se agreguen a la mezcla aditivos especiales para su fabricación. Estas lentes se pueden utilizar como filtros solares sólo después de aplicar recubrimientos al vacío de alta calidad.
¿Es cierto que la eficacia de la protección UV de las lentes fotocromáticas está determinada por su absorción de luz en la etapa activada?
Algunos usuarios de gafas hacen una pregunta similar porque les preocupa si estarán protegidos de forma fiable de la radiación ultravioleta en un día nublado cuando no hay luz solar brillante. Cabe señalar que las lentes fotocromáticas modernas absorben del 98 al 100 % de la radiación UV en todos los niveles de luz, es decir, independientemente de si actualmente son de color claro, medio u oscuro. Esta característica hace que las lentes fotocromáticas sean adecuadas para usuarios de gafas para exteriores en una variedad de entornos. las condiciones climáticas. Ahora que un número cada vez mayor de personas son conscientes de los peligros que supone para la salud ocular la exposición prolongada a la radiación ultravioleta, muchos están eligiendo lentes fotocromáticas. Estos últimos se caracterizan por una alta propiedades protectoras combinado con la ventaja especial de cambiar automáticamente la transmisión de luz dependiendo del nivel de luz.
¿El color oscuro de las lentes garantiza protección UV?
La coloración intensa de las lentes de sol por sí sola no garantiza la protección contra los rayos UV. Cabe señalar que las lentes solares orgánicas baratas producidas a gran escala pueden tener un nivel de protección bastante alto. Por lo general, primero se mezcla un absorbente de rayos UV especial con las materias primas de las lentes para fabricar lentes incoloras y luego se realiza el teñido. Es más difícil lograr protección UV para las gafas de sol minerales porque su vidrio transmite más radiación que muchos tipos de materiales poliméricos. Para garantizar la protección, es necesario introducir una serie de aditivos en la composición de la carga para la producción de lentes en bruto y el uso de recubrimientos ópticos adicionales.
Los lentes recetados teñidos se fabrican a partir de lentes transparentes a juego, que pueden tener o no cantidad suficiente Absorbedor de rayos UV para una separación fiable del rango de radiación correspondiente. Si necesita lentes con protección ultravioleta 100%, la tarea de controlar y garantizar este indicador (hasta 380-400 nm) se asigna al asesor óptico y al maestro coleccionista de gafas. En este caso, la introducción de absorbentes de rayos UV en las capas superficiales de lentes orgánicas para gafas se realiza mediante una tecnología similar a la coloración de lentes en soluciones colorantes. La única excepción es que la protección UV no se puede ver a simple vista y para comprobarla se necesitan dispositivos especiales: probadores de UV. Los fabricantes y proveedores de equipos y tintes para colorear lentes orgánicas incluyen en su gama varias composiciones para el tratamiento de superficies, proporcionando niveles diferentes Protección contra la radiación ultravioleta y visible de onda corta. No es posible controlar la transmisión de luz del componente ultravioleta en un taller de óptica estándar.
¿Se debe agregar un absorbente de rayos UV a las lentes transparentes?
Muchos expertos creen que la introducción de un absorbente de rayos UV en las lentes transparentes sólo será beneficiosa, ya que protegerá los ojos de los usuarios y evitará el deterioro de las propiedades de las lentes bajo la influencia de la radiación UV y el oxígeno atmosférico. En algunos países donde hay un alto nivel de radiación solar, como Australia, esto es obligatorio. Como regla general, intentan cortar la radiación hasta 400 nm. De este modo, se excluyen los componentes más peligrosos y de mayor energía, y la radiación restante es suficiente para la percepción correcta del color de los objetos de la realidad circundante. Si el límite de corte se desplaza a la región visible (hasta 450 nm), las lentes aparecerán amarillas y, cuando se amplíen a 500 nm, aparecerán naranja.
¿Cómo puede asegurarse de que sus lentes brinden protección UV?
En el mercado óptico existen muchos comprobadores UV diferentes que permiten comprobar la transmisión de luz de las lentes de gafas en el rango ultravioleta. Muestran qué nivel de transmisión tiene una lente determinada en el rango UV. Sin embargo, también se debe tener en cuenta que la potencia óptica de la lente correctora puede afectar los datos de medición. Se pueden obtener datos más precisos con la ayuda de instrumentos complejos: espectrofotómetros, que no solo muestran la transmisión de luz en una determinada longitud de onda, sino que también la tienen en cuenta al medir. potencia óptica lente correctiva.
La protección UV es un aspecto importante a considerar al seleccionar lentes nuevos para anteojos. Esperamos que las respuestas a las preguntas sobre la radiación ultravioleta y los métodos de protección proporcionadas en este artículo le ayuden a elegir lentes para gafas que le permitirán mantener la salud de sus ojos durante muchos años.
