Обеззараживание с помощью УФ-ламп я помню с детства – в садике, санатории и даже в летнем лагере стояли несколько пугающие конструкции, которые светились красивым фиолетовым светом в темноте и от которых нас отгоняли воспитатели. Так что же такое на самом деле ультрафиолетовое излучение и зачем оно нужно человеку?
Пожалуй, первый вопрос, на который нужно ответить – что такое вообще ультрафиолетовые лучи и как они работают. Обычно так называют электромагнитное излучение, которое находится в диапазоне между видимым и рентгеновским излучением. Ультрафиолет характеризуется длиной волны от 10 до 400 нанометров.
Открыли его еще в 19 веке, и произошло это благодаря открытию инфракрасного излучения. Обнаружив ИК-спектр, в 1801 г. И.В. Риттер обратил внимание на противоположный конец светового диапазона в процессе опытов с хлоридом серебра. А затем сразу несколько ученых пришли к выводу о неоднородности ультрафиолета.
Сегодня его разделяют на три группы:
- УФ-А излучение – ближний ультрафиолет;
- УФ-Б – средний;
- УФ-С – дальний.
Такое разделение во многом обусловлено именно воздействием лучей на человека. Естественным и основным источником ультрафиолета на Земле является Солнце. По сути, именно от этого излучения мы спасаемся солнцезащитными кремами. При этом дальний ультрафиолет полностью поглощается атмосферой Земли, а УФ-А как раз доходит до поверхности, вызывая приятный загар. А в среднем 10% УФ-Б провоцируют те самые солнечные ожоги, а также могут приводить к образованию мутаций и кожных заболеваний.
Искусственные источники ультрафиолета создаются и используются в медицине, сельском хозяйстве, косметологии и различных санитарных учреждениях. Генерирование ультрафиолетового излучения возможно несколькими способами: температурой (лампы накаливания), движением газов (газовые лампы) или металлических паров (ртутные лампы). При этом мощность таких источников варьируется от нескольких ватт, обычно это небольшие мобильные излучатели, до киловатта. Последние монтируются в объемные стационарные установки. Сферы применения УФ-лучей обусловлены их свойствами: способностью ускорять химические и биологические процессы, бактерицидным эффектом и люминесценцией некоторых веществ.
Ультрафиолет широко применяется для решения самых различных задач. В косметологии использование искусственного УФ-излучения используется прежде всего для загара. Солярии создают довольно мягкий ультрафиолет-А согласно введенным нормам, а доля УФ-В в лампах для загара составляет не более 5%. Современные психологи рекомендуют солярии для лечения «зимней депрессии», которая в основном вызвана дефицитом витамина D, так как он образуется под влиянием УФ-лучей. Также УФ-лампы используют в маникюре, так как именно в этом спектре высыхают особо стойкие гель-лаки, шеллак и подобные им.
Ультрафиолетовые лампы используют для создания фотоснимков в нестандартных ситуациях, например, для запечатления космических объектов, которые невидимы в обычный телескоп.
Широко применяется ультрафиолет в экспертной деятельности. С его помощью проверяют подлинность картин, так как более свежие краски и лаки в таких лучах выглядят темнее, а значит можно установить реальный возраст произведения. Криминалисты также используют УФ-лучи для обнаружения следов крови на предметах. Кроме того, ультрафиолет широко используется для проявления скрытых печатей, защитных элементов и нитей, подтверждающих подлинность документов, а также в световом оформлении шоу, вывесок заведений или декораций.
В медицинских учреждениях ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации хирургических инструментов. Помимо этого, все еще широко распространено обеззараживание воздуха с помощью УФ-лучей. Существует несколько видов такого оборудования.
Так называют ртутные лампы высокого и низкого давления, а также ксеноновые импульсные лампы. Колба такой лампы изготавливается из кварцевого стекла. Основной плюс бактерицидных ламп – долгий срок службы и мгновенная способность к работе. Примерно 60% их лучей находятся в бактерицидном спектре. Ртутные лампы достаточно опасны в эксплуатации, при случайном повреждении корпуса необходима тщательная очистка и демеркуризация помещения. Ксеноновые лампы менее опасны при повреждении и отличаются более высокой бактерицидной активностью. Также бактерицидные лампы разделяют на озоновые и безозоновые. Первые характеризуются наличием в своем спектре волны длиной 185 нанометров, которая взаимодействует с находящимся в воздухе кислородом и превращает его в озон. Высокие концентрации озона опасны для человека, и использование таких ламп строго ограничено во времени и рекомендуется только в проветриваемом помещении. Все это привело к созданию безозоновых ламп, на колбу которых нанесено специальное покрытие, не пропускающее волну в 185 нм наружу.
Вне зависимости от вида бактерицидные лампы имеют общие недостатки: они работают в сложной и дорогостоящей аппаратуре, средний ресурс работы излучателя – 1,5 года, а сами лампы после перегорания должны храниться упакованными в отдельном помещении и утилизироваться специальным образом согласно действующим нормативам.
Состоят из лампы, отражателей и других вспомогательных элементов. Такие устройства бывают двух видов – открытые и закрытые, в зависимости от того, проходят УФ-лучи наружу или нет. Открытые выпускают ультрафиолет, усиленный отражателями, в пространство вокруг, захватывая сразу практически всю комнату, если установлены на потолке или стене. Проводить обработку помещения таким облучателем в присутствии людей строго запрещено.
Закрытые облучатели работают по принципу рециркулятора, внутри которого установлена лампа, а вентилятор втягивает в прибор воздух и выпускает уже облученный наружу. Их размещают на стенах на высоте не менее 2 м от пола. Их возможно использовать в присутствии людей, однако длительное воздействие не рекомендуется производителем, так как часть УФ-лучей может проходить наружу.
Из недостатков таких приборов можно отметить невосприимчивость к спорам плесени, а также все сложности утилизации ламп и строгий регламент использования в зависимости от типа излучателя.
Бактерицидные установки
Группа облучателей, объединенная в один прибор, использующийся в одном помещении, называется бактерицидной установкой. Обычно они достаточно крупногабаритные и отличаются высоким энергопотреблением. Обработка воздуха бактерицидными установками производится строго в отсутствие людей в комнате и отслеживается по Акту ввода в эксплуатацию и Журналу регистрации и контроля. Используется только в медицинских и гигиенических учреждениях для обеззараживания как воздуха, так и воды.
Недостатки ультрафиолетового обеззараживания воздуха
Помимо уже перечисленного, использование УФ-излучателей имеет и другие минусы. Прежде всего, сам ультрафиолет опасен для человеческого организма, он может не только вызывать ожоги кожи, но и сказываться на работе сердечно-сосудистой системы, опасен для сетчатки глаза. Кроме того, он может вызывать появление озона, а с ним и присущие этому газу неприятные симптомы: раздражение дыхательных путей, стимуляция атеросклероза, обострение аллергии.
Эффективность работы УФ-ламп достаточно спорная: инактивация болезнетворных микроорганизмов в воздухе разрешенными дозами ультрафиолета происходит только при статичности этих вредителей. Если микроорганизмы двигаются, взаимодействуют с пылью и воздухом, то необходимая доза облучения возрастает в 4 раза, чего не может создать обычная УФ-лампа. Поэтому эффективность работы облучателя рассчитывается отдельно с учетом всех параметров, и крайне сложно подобрать подходящие для воздействия на все типы микроорганизмов сразу.
Проникновение УФ-лучей относительно неглубокое, и если даже неподвижные вирусы находятся под слоем пыли, верхние слои защищают нижние, отражая от себя ультрафиолет. А значит, после уборки обеззараживание нужно проводить еще раз.
УФ-облучатели не могут фильтровать воздух, они борются только с микроорганизмами, сохраняя все механические загрязнители и аллергены в первозданном виде.
Разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.
Идеи о единстве трёх различных частей спектра впервые появились лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля , Мачедонио Меллони и др.
Подтипы
В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргоновый лазер , азотный лазер , эксимерный лазер и др.), конденсированные инертные газы , специальные кристаллы, органические сцинтилляторы , либо свободные электроны , распространяющиеся в ондуляторе .
Также существуют ультрафиолетовые лазеры, использующие эффекты нелинейной оптики для генерации второй или третьей гармоники в ультрафиолетовом диапазоне.
Воздействие
Деградация полимеров и красителей
На здоровье человека
В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.
Относительная спектральная бактерицидная эффективность ультрафиолетового излучения - относительная зависимость действия бактерицидного ультрафиолетового излучения от длины волны в спектральном диапазоне 205 - 315 нм. При длине волны 265 нм максимальное значение спектральной бактерицидной эффективности равно единице.
Бактерицидное УФ-излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию. Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы.
Обеззараживание воздуха и поверхностей
Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.
Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в обиходе часто называют просто бактерицидными лампами . Кварцевые лампы также имеют бактерицидный эффект, но их название обусловлено не эффектом действия, как у бактерицидных лампах, а связано с материалом колбы лампы -
Ультрафиолетовое излучение в медицине используется в оптическом диапазоне 180-380 нм (интегральный спектр), который подразделяется на коротковолновую область (С или КУФ) - 180-280 нм, средневолновую (В) - 280-315 нм и длинноволновую (А) - 315-380 нм (ДУФ).
Физическое и физиологическое действие ультрафиолетового излучения
Проникает в биологические ткани на глубину 0,1-1 мм, поглощается молекулами нуклеиновых кислот, белков и липидов, обладает энергией фотонов достаточной для разрыва ковалентных связей, электронного возбуждения, диссоциации и ионизации молекул (фотоэлектрический эффект), что приводит к образованию свободных радикалов, ионов, перекисей (фотохимический эффект), т.е. происходит последовательное превращение энергии электромагнитных волн в энергию химическую.
Механизм действия УФ-излучения - биофизический, гуморальный и нервно-рефлекторный :
Изменение в электронной структуре атомов и молекул, ионной конъюктуры, электрических свойств клеток;
- инактивация, денатурация и коагуляция белка;
- фотолизис - распад сложных белковых структур - выделение гистамина, ацетилхолина, биогенных аминов;
- фотооксидация - усиление окислительных реакций в тканях;
- фотосинтез - репаративный синтез в нуклеиновых кислотах, устранение повреждений в ДНК;
- фотоизомеризация - внутренняя перегруппировка атомов в молекуле, вещества приобретают новые химические и биологические свойства (провитамин - Д2 , Д3),
- фоточувствительность;
- эритема, при КУФ развивается 1,5-2 час, при ДУФ - 4-24 час;
- пигментация;
- терморегуляция.
Ультрафиолетовое излучение оказывает действие на функциональное состояние различных органов и систем человека :
Кожа;
- центральная и периферическая нервная система;
- вегетативная нервная система;
- сердечно-сосудистая система;
- система крови;
- гипоталямус-гипофиз-надпочечники;
- эндокринная система;
- все виды обмена веществ, минеральный обмен;
- органы дыхания, дыхательный центр.
Лечебное действие ультрафиолетового излучения
Реакция со стороны органов и систем находится в зависимости от длины волны, дозы и методики воздействия У Ф-излучения.
Местное облучение :
Противовоспалительное (А, В, С);
- бактерицидное (С);
- болеутоляющее (А, В, С);
- эпителизирущее, регенерирующее (А, В)
Общее облучение :
Стимулирующее реакции иммунитета (А, В, С);
- десенсибилизирующее (А, В, С);
- регулирование витаминного баланса «Д», «С» и обменных процессов (А, В).
Показания к УФО-терапии :
Острый, подострый и хронический воспалительный процесс;
- травма мягких тканей и костей;
- рана;
- кожные заболевания;
- ожог и отморожение;
- трофическая язва;
- рахит;
- заболевания опорно-двигательного аппарата, суставов, ревматизм;
- инфекционные заболевания - грипп, коклюш, рожистое воспаление;
- болевой синдром, невралгия, неврит;
- бронхиальная астма;
- ЛОР-болезни - тонзиллит, отит, аллергический ринит, фарингит, ларингит;
- компенсация солнечной недостаточности, повышение стойкости и выносливости организма.
Показания к ультрафиолетовому облучению в стоматологии
Заболевания слизистой оболочки полости рта;
- заболевания пародонта;
- заболевания зубов - некариозные заболевания, кариес, пульпит, периодонтит;
- воспалительные заболевания челюстно-лицевой области;
- заболевания ВНЧС;
- лицевые боли.
Противопоказания к УФО-терапии :
Злокачественные новообразования,
- предрасположенность к кровотечению,
- активный туберкулез,
- функциональная недостаточность почек,
- гипеpтоническая болезнь III стадии,
- тяжелые формы атеросклероза.
- тиреотоксикоз.
Приборы ультрафиолетового излучения :
Интегральные источники с использованием ламп ДРТ (дуговые ртутные трубчатые) различной мощности:
ОРК-21М (ДРТ-375) - местное и общее облучение
- ОКН-11М (ДРТ-230)- местное облучение
- Маячные ОКБ-ЗО (ДРТ-1000) и ОКМ-9 (ДРТ-375) - групповое и общее облучение
- ОН-7 и УГН-1 (ДРТ-230). ОУН-250 и ОУН-500 (ДРТ-400) - местное облучение
- ОУП-2 (ДРТ-120) - отоларингология, офтальмология, стоматология.
Селективные коротковолновые (180-280 нм) используют дуговые бактерицидные лампы (ДБ) в режиме тлеющего электрического разряда в смеси паров ртути с аргоном. Лампы трех типов: ДБ-15, ДБ-30-1, ДБ-60.
Выпускаются облучатели:
Настенные (ОБН)
- потолочные (ОБП)
- на штативе (ОБШ) и передвижные (ОБП)
- местные (БОД) с лампой ДРБ-8, БОП-4, ОКУФ-5М
- для облучения крови (АУФОК) - МД-73М "Изольда" (с лампой низкого давления ЛБ-8).
Селективные длинноволновые (310-320 нм) используют люминисцентные эритемные лампы (ЛЭ), мощностью 15-30 Вт из увеоливого стекла с внутренним покрытием люминофором:
Облучатели настенные типа (ОЭ)
- подвесные отраженного распределения (ОЭО)
- передвижные (ОЭП).
Облучатели маячного типа (ЭОКС-2000) с дуговой ксеноновой лампой (ДКС ТБ-2000).
Облучатель ультрафиолетовый на штативе (ОУШ1) с люминисцентной лампой (ЛЭ153), большой маячный ультрафиолетовый облучатель (ОМУ), облучатель ультрафиолетовый настольный (ОУН-2).
Газоразрядная лампа низкого давления ЛУФ-153 в установках УУД-1, УДД-2Л для Puva и терапии, в облучателе УФ для конечностей ОУК-1, для головы ОУГ-1 и в облучателях ЭОД-10, ЭГД-5. За рубежом выпускаются установки для общих и локальных облучений: Puva, Psolylux, Psorymox, Valdman.
Техника и методика УФО терапии
Общее облучение
Проводят по одной из схем:
Основная (с 1/4 до 3 биодоз, прибавляя по 1/4)
- замедленная (с 1/8 до 2 биодоз, прибавляя по 1/8)
- ускоренная (с 1/2 до 4 биодоз. прибавляя по 1/2).
Местное облучение
Облучение места поражения, полями, рефлексогенных зон, этапное или по зонам, внеочаговое. фракционное.
Особенности облучения эритемными дозами:
Один участок кожи можно облучать не более 5 раз, а слизистую - не более 6-8 раз. Повторное облучение одного и того же участка кожи возможно только после угасания эритемы. Последующую дозу облучения увеличивают на 1/2-1 биодозу. При лечении УФ-лучами используют светозащитные очки для больного и медперсонала.
Дозирование
Дозирование УФ-облучения проводят путем определения биодозы, биодоза - минимальное количество УФ-излучения, достаточное для получения на коже самой слабой пороговой эритемы за наименьшее время, с фиксированным расстоянием от облучателя (20 - 100 см). Определение биодозы проводится биодозиметром БД-2.
Различают дозы ультрафиолетового облучения:
Субэритемные (меньше 1 биодозы)
- эритемные малые (1-2 биодозы)
- средние (3-4 биодозы)
- большие (5-6 биодоз)
- гиперэритемные (7-8 биодоз)
- массивные (свыше 8 биодоз).
В целях дезинфекции воздуха:
Непрямое излучение в течение 20-60 мин, в присутствии людей,
- прямое излучение в течение 30-40 мин, в отсутствие людей.
За множество лет своего развития медицина достигла значительных успехов. Эта наука широко использует разработки физиков и химиков в повседневной практике, что облегчает диагностику заболеваний и делает их терапию максимально результативной. Современные методы лечения сейчас практикуются даже в небольших медучреждениях, практически в каждой поликлинике есть специальный кабинет физиотерапевтического лечения, где работает множество уникальных приборов. Медики широко используют в своей практике и ультрафиолетовое излучение, поговорим о его месте в медицине, и обсудим применение ультрафиолетового излучения в медицине чуть более подробно.
Ультрафиолетовое излучение – это электромагнитные волны, длина которых колеблется от 180 и до 400нм. Такой физический фактор характеризуется множеством свойств, и может оказывать выраженное положительное воздействие на организм человека. Его активно применяют в физиотерапии – для более успешного лечения целого ряда болезней.
Ультрафиолетовые лучи способны проникать в кожу на глубину не более одного миллиметра, вызывая в ней ряд различных биохимических изменений. Специалисты выделяют несколько разновидностей такого излучения, они могут быть представлены:
Длинноволновым излучением (длина волны колеблется от 320 до 400 нм);
- средневолновым излучением (показатели длины волны находятся в промежутке от 275 до 320 нм);
- коротковолновым излучением (длина волны варьируется от 180 до 275 нм).
Все разновидности ультрафиолетового излучения оказывают различное влияние на человеческий организм.
Длинноволновое излучение
Такое ультрафиолетовое излучение характеризуется пигментирующими качествами. При попадании на кожу оно провоцирует развитие ряда химических реакций, которые сопровождаются выработкой меланина, и кожа как бы загорает.
Также длинноволновое излучение оказывает выраженное иммуностимулирующее воздействие, повышая местный иммунитет и неспецифическую сопротивляемость тела человека агрессии многих неблагоприятных факторов.
Кроме того такая разновидность ультрафиолетового облучения характеризуется фотосенсибилизирующими свойствами. Его воздействие приводит к повышению чувствительности кожи и к активной выработке меланина. Поэтому у лиц с дерматологическими болезнями длинноволновое излучение вызывает отечность кожи и эритему. Терапия в этом случае приводит к нормализации пигментации и структурных особенностей кожи. Подобный вид лечения классифицируется, как фотохимиотерапия.
Длинноволновое ультрафиолетовое излучение в медицине применяют для терапии хронических воспалительных процессов органов дыхания и недугов костно-суставного аппарата, которые имеют воспалительную природу. Также такое воздействие применяется в лечении ожогов, обморожений, трофических язв и болезней кожи, представленных витилиго, псориазом, грибовидным микозом, себореей и пр.
Средневолновое излучение
Такой вид ультрафиолетовой терапии оказывает выраженное иммуностимулирующее воздействие, способствует выработке и усвоению ряда витаминов, помогает устранить боли и воспаления. Кроме того средневолновое излучение характеризуется десенсибилизирующими качествами (снижает чувствительность организма к воздействию продуктов фотодеструкции белков) и стимулирует трофику (улучшает кровоток, увеличивает количество работающих сосудов).
Данная разновидность ультрафиолетовой терапии помогает справиться с воспалительными поражениями органов дыхания и с посттравматическими изменениями в опорно-двигательном аппарате. К ней прибегают при лечении воспалительных поражений костей и суставов, представленных артритами и артрозами, а также при устранении вертеброгенных радикулопатий, невралгии, миозитов и плекситов. Кроме того средневолновое ультрафиолетовое излучение показано пациентам с солнечным голоданием, болезнями обменных процессов и с рожистым воспалением.
Коротковолновое излучение
Такая разновидность ультрафиолетового излучения оказывает выраженное бактерицидное и фунгицидное воздействие (активизирует реакции, которые помогают разрушить структуру бактерий и грибков), способствует детоксикации организма (помогает выработать в организме вещества, способные нейтрализовать токсины). Кроме того коротковолновое излучение характеризуется метаболическими свойствами – во время его проведения происходит улучшение микроциркуляции, в результате чего органы и ткани насыщаются значительным количеством кислорода. Еще такая терапия корригирует свертывающие способности крови – изменяет способность клеточек крови к формированию тромбов и оптимизирует процессы свертывания.
Коротковолновое излучение применяют в терапии ряда кожных заболеваний, представленных псориазом, нейродермитом, туберкулезом кожи. Ним лечат различные раны, рожистое воспаление, абсцессы, а также фурункулы и карбункулы. Такая терапия помогает справиться с отитами и тонзиллитами, вылечить остеомиелит и устранить длительно незаживающие язвенные поражения на коже.
Коротковолновое ультрафиолетовое излучение используют в комплексном лечении ревматического поражения сердечных клапанов, ишемической болезни сердца, гипертонии (первой-второй степени) и ряда недугов ЖКТ (язвенных недугов и гастрита). Кроме того такое воздействие способствует устранению острых и хронических заболеваний органов дыхания, терапии сахарного диабета, острого андексита и хронического пиелонефрита.
Как и любое другое воздействие на организм, ультрафиолетовое излучение имеет ряд противопоказаний к применению.
Ультрафиолетовое излучение (УФИ) - электромагнитное излучение оптического диапазона, которое условно подразделяется на коротковолновое (УФИ С - с длиной волны 200-280 нм), средневолновое (УФИ В - с длиной волны 280-320 нм) и длинноволновое (УФИ А - с длиной волны 320-400 нм).
УФИ генерируют как естественные, так и искусственные источники. Основной естественный источник УФИ - Солнце. До поверхности Земли доходит УФИ в диапазоне 280-400 нм, так как более короткие волны поглощаются в верхних слоях стратосферы.
Искусственные источники УФИ широко применяются в промышленности, медицине и др.
Фактически любой материал, нагретый до температуры, превышающей 2500 еК, генерирует УФИ. Источниками УФИ является сварка кислородно-ацетиленовыми, кислородно-водородными, плазменными горелками.
Источники биологически эффективного УФИ можно подразделить на газоразрядные и флюоресцентные. К газоразрядным относятся ртутные лампы низкого давления с максимумом излучения на длине волны 253,7 нм, т.е. соответствующие максимуму бактерицидной эффективности, и высокого давления с длинами волн 254, 297, 303, 313 нм. Последние широко используются в фотохимических реакторах, в печатном деле, для фототерапии кожных заболеваний. Ксеноновые лампы применяются для тех же целей, что и ртутные. Оптические спектры импульсных ламп зависят от используемого в них газа - ксенон, криптон, аргон, неон и др.
В люминесцентных лампах спектр зависит от использованного ртутного люминофора.
Избыточному воздействию УФИ могут подвергаться работники промышленных предприятий и медицинских учреждений, где используются выше перечисленные источники, а также люди, работающие на открытом воздухе за счет солнечной радиации (сельскохозяйственные, строительные, железнодорожные рабочие, рыбаки и др.).
Установлено, что как недостаток, так и избыток УФИ отрицательно сказываются на состоянии здоровья человека. При недостаточности УФИ у детей развивается рахит вследствие нехватки витамина Д и нарушения фосфорно-кальциевого обмена, снижается активность защитных систем организма, в первую очередь - иммунной, что делает его более уязвимым к воздействию неблагоприятных факторов.
Критическими органами к восприятию УФИ являются кожа и глаза. Острые поражения глаз, так называемые электроофтальмии (фотоофтальмии), представляют собой острые конъюнктивиты. Заболеванию предшествует латентный период, продолжительность которого около 12 часов. С хроническими поражениями глаз связывают хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту хрусталика.
Поражения кожи протекают в форме острых дерматитов с эритемой, иногда отеком, вплоть до образования пузырей. Наряду с местной реакцией могут отмечаться общетоксические явления. В дальнейшем наблюдаются гиперпигментация и шелушение. Хронические изменения кожных покровов, вызванных УФИ, выражаются в старении кожи, развитии кератоза, атрофии эпидермиса, возможны злокачественные новообразования.
В последнее время интерес к укреплению здоровья населения путем профилактического ультрафиолетового облучения значительно возрос. Действительно, ультрафиолетовое голодание, наблюдаемое обычно в зимнее время года и особенно у жителей Севера России, ведет к значительному снижению защитных сил организма и повышению уровня заболеваемости. В первую очередь страдают дети.
Наша страна является родоначальницей движения за компенсацию ультрафиолетовой недостаточности у населения с исполь- зованием искусственных источников ультрафиолетовой радиации, спектр которых приближается к естественному. Опыт использования искусственных источников ультрафиолетовой радиации требует соответствующей коррекции в отношении дозы и методов использования.
Территория России с юга на север простирается от 40 до 80? с.ш. и условно делится на пять климатических районов страны. Оценим естественный ультрафиолетовый климат двух крайних и одного среднего географических районов. Это районы Севера (70? с.ш. - Мурманск, Норильск, Дудинка и др.), Средней полосы (55? с.ш. - Москва и др.) и Юга (40? с.ш. - Сочи и др.) нашей страны.
Напомним, что по биологическому действию спектр ультрафиолетового излучения Солнца делится на две области: «А» - излучение с длиной волны 400-315 нм, и «В» - излучение с длиной волны менее 315 нм (до 280 нм). Однако практически земной поверхности лучи короче 290 нм не достигают. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 280 нм, которое имеется только в спектре искусственных источников, относится к области «C» ультрафиолетовой радиации. У человека отсутствуют рецепторы, которые срочно (с малым латентным периодом) реагируют на ультрафиолетовую радиацию. Особенностью естественного УФ-излучения является его способность вызывать (с относительно длинным латентным периодом) эритему, являющуюся специфической реакцией организма на действие УФ-радиации солнечного спектра. В наибольшей степени образовывать эритему способна УФ-радиация с длиной волны максимум 296,7 нм (табл. 10.1).
Таблица 10.1. Эритемная эффективность монохроматического УФ-излучения
Как видно из табл. 10.1, излучение с длиной волны 285 нм в 10 раз, а лучи с длиной волны 290 нм и 310 нм в 3 раза менее активно образуют эритему, чем излучение с длиной волны 297 нм.
Приход суточной УФ-радиации солнца для указанных выше районов страны в летний период (табл. 10.2) относительно высок 35- 52 эр-ч/м -2 (1 эр-ч/м -2 = 6000 мкВт-мин/см 2). Однако в другие периоды года имеется существенное различие, и зимой, особенно на Севере, естественная радиация солнца отсутствует.
Таблица 10.2. Среднее распределение эритемной радиации области (эр-ч/м -2)
Северная широта | Месяц |
|||
III | VI | IX | XII |
|
18,2 | ||||
26,7 | 46,5 | |||
Величина суммарной радиации в различных широтах отражает суточный приход излучения. Однако при учете количества излуче- ния, поступающего в среднем не за 24, а лишь за 1 час, выявляется следующая картина. Так, в июне на широте 70? с.ш. за сутки поступает 35 эр-ч/м -2 . Солнце при этом все 24 часа не уходит с небосвода, следовательно, в час эритемная радиация будет составлять 1,5 эр-ч/м -2 . В этот же период года на широте 40? Солнце излучает 77 эр-ч/м -2 и сияет 15 часов, следовательно, часовая эритемная облученность составит 5,13 эр-ч/м -2 , т.е. величину в 3 раза большую, чем на широте 70?. Для определения режима облучения целесообразно проводить оценку прихода суммарной УФ солнечной радиации не за 24, а за 15 часов, т.е. за период бодрствования человека, так как в конечном итоге нас интересует количество естественной радиации, влияющей на человека, а не количество энергии Солнца, падающей на поверхность Земли вообще.
Важной особенностью действия на человека естественной УФрадиации является способность предупреждать так называемую D-витаминную недостаточность. В отличие от обычных витаминов, витамин D фактически не содержится в естественных продуктах питания (исключение составляют печень некоторых рыб, особенно трески и палтуса, а также яичный желток и молоко). Этот витамин синтезируется в коже под воздействием УФ радиации.
Недостаточное воздействие УФ-излучения без одновременного действия видимой радиации на организм человека приводит к разно- образным проявлениям D-авитаминоза.
В процессе D-витаминной недостаточности в первую очередь нарушаются трофика центральной нервной системе и клеточное дыхание, как субстрат нервной трофики. Это нарушение, ведущее к ослаблению окислительно-восстановительных процессов, следует, очевидно, считать основным, в то время как все остальные многообразные проявления будут вторичными. Наиболее чувствительны к отсутствию УФ-радиации маленькие дети, у которых в результате D-авитаминоза может развиться рахит и, как следствие рахита, - близорукость.
Способностью предупреждать и излечивать рахит в наибольшей степени обладает УФ-излучение области В.
Процесс синтеза витамина D под воздействием УФ-излучения довольно сложен.
В нашей стране витамин D был получен синтетическим путем в 1952 г. Исходным сырьем для синтеза послужил холестерин. В процессе превращения холестерина в провитамин образовывалась двойная связь в кольце В стерина путем последовательного бромирования. Полученный бензонат 7-дегидрохолестерина омыляется в Г-дегидрохолестерин, который уже под воздействием УФ-излучения превращается в витамин. Сложные процессы перехода провитамина в витамин зависят от спектрального состава УФ-радиации. Так, лучи с длиной волны максимум 310 нм способны превращать эргостерин в люмистерин, который переходит в техистерин, и, наконец, под действием лучей с длиной волны 280-313 нм техистерин превращается в витамин D.
Витамин D в организме осуществляет регуляцию содержания кальция и фосфора в крови. При недостаточности этого витамина нарушается фосфорно-кальциевый обмен, тесно связанный с процессами окостенения скелета, кислотно-щелочным равновесием, свертываемостью крови и т.д.
При рахите нарушается условно-рефлекторная деятельность, при этом образование условных рефлексов происходит медленнее, чем у здоровых людей, и они быстро исчезают, т.е. возбудимость коры головного мозга у детей, страдающих рахитом, значительно понижена. При этом клетки коры функционируют слабо и легко истощаются. Кроме того, наблюдается расстройство тормозной функции больших полушарий.
Торможение в течение длительного времени может широко распространяться по коре мозга.
Совершенно ясно, что необходимо проводить соответствующие профилактические мероприятия, т.е. использовать полноценный УФ-климат.
Тип источника | Мощность, Вт | Облученность в энергетических единицах на расстоянии 1 м |
|||||
УФ-радиация область А | УФ-радиация область В | УФ-радиация область С |
|||||
мкВт/см 2 | % | мкВт/см 2 | % | мкВт/см 2 | % |
||
ПРК-7 (ДРК-7) | 1000 | ||||||
ЛЭР-40 | 28,6 | 22,6 | |||||
Однако следует заметить, что спектральный состав искусственного радиационного климата, имеющий место в условиях фотария с лампой типа ПРК, значительно отличается от естественного наличием коротковолновой УФ-радиации.
С выпуском в нашей стране эритемных люминесцентных ламп небольшой мощности стало возможным использование искусст- венных источников УФ-радиации в условиях фотария и в системе общего освещения.
Доза профилактического УФ-облучения. Несколько слов из истории. Профилактическое облучение шахтеров было начато в 30-х годах ХХ столетия. В то время не было соответствующего опыта и необходимой теоретической базы в отношении выбора дозы именно
профилактического облучения. Было решено использовать опыт лечебный, применяемый в физиотерапевтической практике при лечении разного рода заболеваний. Заимствованы были не только источники УФ-радиации, но и схема облучения. Биологический эффект облучения лампами ПРК, в спектре которых имеется бактерицидное излучение, был весьма сомнителен. Так, нами установлено, что соотношение биологической активности областей «В» и «С», участвующих в образовании эритемы, составляет 1:8. Первые методические указания по эксплуатации фотариев были разработаны преимущественно физиотерапевтами. В дальнейшем вопросами профилактического облучения занимались гигиенисты, биологи. В 50-х годах прошлого столетия проблема профилактического облучения приобрела гигиеническую направленность. Были проведены многочисленные исследования в разных городах и климатических районах России, которые позволили по-новому подойти к дозе профилактического УФ-облучения.
Установление профилактической дозы УФ-радиации является весьма трудной задачей, ибо следует решать и учитывать ряд связанных между собой факторов, таких как:
Источник УФ-радиации;
Способ его использования;
Площадь облучаемой поверхности;
Сезон начала облучения;
Фоточувствительность кожи (биодоза);
Интенсивность облучения (облученность);
Время облучения.
В работе использовались эритемные лампы, в спектре которых отсутствует бактерицидное УФ-излучение. Эритемная биодоза
Таблица 10.4. Взаимосвязь физических и приведенных единиц для
выражения дозы УФ-радиации области В (280-350 нм)
мкВт/см 2 | мЭр-ч/м 2 | мкЭр-ч/см 2 | мЭр-мин/м 2 |
|
мкВт/см 2 | 0,0314 | |||
мЭр-ч/м 2 | ||||
мкЭр-ч/м 2 | 0,157 | |||
мЭр-мин/м 2 | 0,0157 |
выражена в физических (мкВт/см 2) или приведенных (мкЭр/см 2) величинах, соотношения которых представлены в табл. 10.4.
Следует особо подчеркнуть, что облученность эритемного потока УФ излучения оценивать в эффективных (или приведенных) еди- ницах - эрах (Эр - эритемный поток излучения с длиной волны 296,7 нм мощностью 1 Вт) можно лишь при излучении области «В».
Для выражения облученности участка «В» УФ-спектра в эрах следует его облученность, выраженную в физических единицах (Вт), умножить на коэффициент эритемной чувствительности кожи. Коэффициент эритемной чувствительности кожи для лучей с длиной волны 296,7 нм принят в 1935 г. Международной комиссией по освещению за единицу.
Используя лампы ЛЭР, мы приступили к нахождению оптимальной профилактической дозы УФ-радиации и оценке «метода облучения», под которым имеется в виду главным образом длительность ежедневного облучения, продолжающегося от минуты до нескольких часов.
В свою очередь длительность профилактического облучения зависит от способа использования искусственных излучателей (исполь- зования излучателей в системе общего освещения или в условиях фотария) и от фоточувствительности кожи (от значения эритемной биодозы).
Разумеется, что при разных способах применения искусственных излучателей облучению подвергаются разные по площади поверхности тела. Так, при использовании люминесцентных ламп в системе общего освещения облучаются лишь открытые части тела - лицо, руки, шея, волосистая часть головы, а в фотарии - практически все тело.
УФ-облученность в помещении при использовании эритемных ламп небольшая, отсюда длительность облучения составляет 6-8 ч, тогда как в фотарии, где облученность достигает значительной величины, действие радиации не превышает 5-6 мин.
При нахождении оптимальной дозы профилактического облучения следует руководствоваться тем, что начальная дозы профилактического облучения должна быть ниже биодозы, т.е. субэритемной. В противном случае возможен ожог кожи. Профилактическая доза УФ-составляющей должна выражаться в абсолютных величинах.
Постановка вопроса о выражении профилактической дозы в абсолютных физических (приведенных) величинах отнюдь не
означает отказа от необходимости определения индивидуальной чувствительности кожи к УФ-радиации. Определение биодозы перед началом облучения необходимо, но лишь для того, чтобы выяснить, не меньше ли она рекомендуемой профилактической дозы. Практически при определении биодозы (по Горбачеву) можно использовать биодизиметр, имеющий не 8 или 10 отверстий, как это имеет место в лечебной практике, а значительно меньше или даже одно, которое может быть облучено дозой, равной профилактической. Если облучаемый участок кожи покраснел, т.е. биодоза меньше профилактической, то начальная доза облучения должна быть уменьшена, а облучение проводится возрастающими дозами при начальной дозе равной биодозе.
Сравнительный анализ таких физиологических показателей, как эритемная биодоза, фагоцитарная активность лейкоцитов крови, ломкость капилляров, активность щелочной фосфотазы свидетельствовал о том, что дополнительное искусственное облучение УФ-радиацией эритемными лампами, проводимое зимой, вызывая весьма положительное действие, не способствует в полной мере поддержанию изучаемых физиологических реакций на том уровне, который наблюдается осенью после длительного воздействия природной УФ-радиации.
Анализ уровней физиологических показателей облучающихся дозой УФ-радиации при разном методе облучения, обусловленном способом использования искусственных излучателей, позволил сделать заключение, что биологический эффект воздействия УФ-радиации не зависит от примененных методов облучения.
Динамика чувствительности кожи к УФ-радиации известным образом отражает процессы, происходящие в организме в результате длительного отсутствия природной УФ-радиации.
При профилактическом УФ-облучении необходимо учитывать климатические особенности местности, где проживают облучаемые (для определения сроков облучения), среднее значение их эритемной биодозы (для выбора начальной дозы облучения) и то, что профилактическая доза облучения, нормируемая в абсолютных величинах, не должна быть ниже 2000 мкВт-мин/см 2 (60-62 мЭр-ч/м 2).
Профилактические мероприятия по предупреждению острого конъюнктивита при воздействии УФИ сводятся к применению светозащитных очков или щитков при электросварочных и других работах с источниками УФИ. Для защиты кожи от УФИ используются
защитная одежда, противосолнечные экраны (навесы), специальные кремы.
Основная роль в профилактике неблагоприятного воздействия УФИ на организм принадлежит гигиеническим нормативам. В настоящее время действуют «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» СН? 4557-88. Нормируемой величиной является облученность, Вт/м1. Указанные нормативы регламентируют допустимые величины УФИ для кожи с учетом длительности облучения в течение рабочей смены и площади облучаемой поверхности кожи.
