Спектральный состав солнечного излучения

Солнечная радиация – это интегральный поток корпускулярных частиц (протоны, γ-частицы, электроны, нейтроны, нейтрины) и электромагнитного (фотонного) излучения.

В результате солнечной активности образуется большое количество корпускулярных частиц, которые движутся со скоростью – от 300 до 2000 км/сек и достигают атмосферы Земли за 2 суток, однако задерживаются его магнитным полем. Образуется также электромагнитное излучение, двигающееся со скоростью 300 000 км/сек и достигающее Земли за 8 мин.

Корпускулярные частицы: α-частицы, β-частицы, протоны, электроны, нейтроны, позитроны и т. п.

Электромагнитный состав:

· γ- излучение (длина волны <0,1 нм) задерживаются

· рентгеновское излучение (0,1–10 нм) магнитным

· крайний, канцерогенный ультрафиолет (10-120 нм) полем Земли

· ультрафиолетовое излучение (120-400 нм; 0,6-3% достигает Земли, другая часть рассеивается)

· видимое (400–760 нм; 40% достигает Земли)

· инфракрасное (760–10 000 нм, 59% достигает Земли)

· далекое инфракрасное (10 000–100 000 нм)

· радиочастоты (>100 000 нм)

Физические свойства, биологическое действие и, соответственно, возможные нарушения, в состоянии здоровья возникающие при недостаточном или избыточном облучении, зависят от длины волны преобладающей в составе солнечной радиации на данной территории. Корпускулярные частицы и волны, имеющие длину менее чем 280 нм, полностью поглощаются в озоновом слое, в верхних слоях земной атмосферы. Однако, загрязнение атмосферы промышленными выбросами, особенно фреоном, способствует разрушению и утончению озонового слоя атмосферы, появлению в некоторых регионах так называемых “озоновых дыр”, сквозь которые к поверхности земли проникают более опасные для всего живого, с меньшей длиной волны УФ лучи.

Количество солнечного излучения, которое достигает Земли, называется световым климатом и зависит от природных и антропогенных факторов. В зависимости от обеспечения ультрафиолетом регионов выделяют зоны:

УФ-ДЕФИЦИТА (северные регионы, >57 широты);

УФ-КОМФОРТА (42-57 широты);

УФ-избытка (южные регионы, <42 широты).

Интегральный (суммарный) поток радиации Солнца измеряется пиранометром (например, пиранометр Янишевского) и выражается в мкал/см²×мин.

Физические свойства и биологическое действие ультрафиолетового излучения

Весь диапазон УФ-излучения Солнца и искусственных источников делятся на три области:

· область А – длинноволновое УФ-излучение λ = 320–400 нм;

· область В – средневолновое УФ-излучение λ = 280–320 нм;

· область С – коротковолновое УФ- излучение: λ = 10–280 нм.

Биологическое действие УФИ:

А. Биогенное:

1. Общестимулирующее – В-спектр. Благодаря фотолизу белков кожи (УФ лучи проникают в кожу на глубину 3-4 мм) с образуются токсичные продукты фотолиза – гистамин, холин, аденазин, пиримидиновые соединения и др. Последние всасываются в кровь, стимулируют обмен веществ в организме, ретикулоэндотелиальную систему, костный мозг, повышают количество гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов, активность тканевых ферментов, функцию печени, стимулируют деятельность нервной системы и так далее.Общестимулирующее действие УФИ усиливается благодаря ее эритемному эффекту – рефлекторному расширению капилляров кожи, особенно наряду с интенсивным инфракрасным облучением. Эритемный эффект при избыточном облучении может закончиться ожогом кожи.

2. Д-витаминообразующее воздействие УФИ свойственно для области В. Эффект заключается в расщеплении кальциферола: из эргостерина (7,8-дегидрохолестерина) в кожном жире (секрете сальных желез) под воздействием УФО вследствии расщепления бензолового кольца образуется витамин Д₂ (ергохолекальциферол) и витамин Д₃ (холекальциферол), а из провитамина 2,2-дегидроэргостерина – витамин Д₄.

3. Пигментообразующий эффект УФИ – область А, В. Обусловлен образованием меланина. Меланин защищает кожу (и весь организм) от избытка УФИ, видимого и инфракрасного излучения.

Б. Абиогенное:

1. Бактерицидное действие свойственно для области С. Под влиянием УФИ сначала возникает возбуждение бактерий с активацией их жизнедеятельности, которое с увеличением дозы УФИ сменяется бактериостатическим эффектом, а затем – фотодеструкцией, денатурацией белков, гибелью микроорганизмов.

2. Канцерогенное действие УФИ появляется в условиях жаркого тропического климата и на производстве с высоким уровнем и длительным воздействием технических источников УФИ (электросварка и т. п.).

3. Мутагенное.

4. Аллергическое.

Недостаточность УФ-излучения (световое голодание) приводят к:

· снижению резистентности организма и, как следствие, к увеличению заболеваемости, обострению хронической патологии

· анемии

· возникновению рахита у детей

· возникновению остеопороза у взрослых

Профилактика: солнечная ванна, солярии, фотарии, витамин D в медикаментозной форме

Избыток УФ-излучения приводят к:

· эритеме, ожогам

· снижению резистентности организма и, как следствие, увеличению заболеваемости, обострению хронической патологии

· поражению глаз (фотоофтальмия при природном происхождении УФИ, например, в горах, электрофтальмия при искусственном происхождении, например, у электросварщиков, кератоконъюнктивиты, катаракта, птеригий – рак роговицы)

· фотодерматозу, солнечному эластозу (нарушение образования коллагена)

· рак кожи

· выведению из организма витаминов В₂, РР, С

· нарушению липидного обмена

Профилактика: одежда из натуральной ткани, головные уборы, солнцезащитные и специальные очки, используемые на производстве.

Методы определения интенсивности УФИ:

1) Фотохимический по Н.З.Куличковой – основанный на распаде щавелевой кислоты пропорционально интенсивности и длительности УФ-облучения. Прибором для измерения интенсивности ультрафиолетового излучения фотохимическим методом является кварцевая пробирка с раствором щавелевой кислоты и азотнокислого уранила. Единица измерения: миллиграмм распавшейся щавелевой кислоты на см² поверхности раствора за единицу времени (мин, час). Физиологичная доза облучения – 1 мг/см², профилактическая доза – 0,5 мг/см².

2) Фотоэлектрический метод – измерение интенсивности УФИ ультрафиолетметром или уфиметром (фотоинтенсиметром или фотоэкспозиметром) в мкВт/см²

3) Биологический (эритемний) метод – определение эритемной дозы при помощи биодозиметра М.Ф. Горбачева. Биологическая (эритемная) доза (биодоза) является минимальным временем облучения участка кожи ультрафиолетовым излучением, в результате которого возникает ее слабое покраснение (эритема). Биодозиметр является планшеткой с 6 отверстиями-окошками, которые закрываться двигающейся пластинкой. Биодозиметр располагается на незагорелой чувствительной к ультрафиолетовому излучению части кожи (нижняя часть кожи живота либо внутренняя часть предплечья) исследуемого, располагающегося на расстоянии 0,5 м от источника излучения.

В начале исследования открывают все отверстия. В дальнейшем, через 1 минуту закрывают первое, через 2 минуты – второе, через 3 минуты – третье и т.д.

Контроль появления эритемы следует проводить через 6 – 8 часов после облучения. Биодозу (в минутах) определяют в соответствии с номером отверстия (по времени экспозиции), в котором было зарегистрировано наименьшее покраснение.

Профилактическая доза ультрафиолетового излучения составляет 1/8 биодозы, физиологическая доза –1/4-1/2 биодозы. Максимальная доза – 1 биодоза для детей и 2 биодозы для взрослых.

Например:

Для определения биологической (эритемной) дозы биодозиметр Горбачева-Дальфельда разместили на коже нижней трети брюшной полости школьника и облучали на протяжении 6 минут.

Через 4 часа после облучения на коже было обнаружено 2 красные полоски. Учитывая, что биодоза представляет собой наименьшее время облучения вызывающее наименьшее покраснение, в данном случае она составляет 5 минут или 300 секунд.

Профилактическая доза составляет 1/8 биодозы или 38 секунд.

Оптимальная доза составляет – от 1 мин 15 сек до 1 мин 30 сек.

Максимальная доза составляет 5 или 10 минут.

УФИ используют в стоматологической практике для закрепления фотополимерного пломбировочного материала, для лечения афтозных стоматитов, парадонтоза, для дезинфекции инструментария, санации воздуха. В медицинской практике – при лечении гнойничковых заболеваний кожи, воспалительных заболеваний органов дыхания, артритов, псориаза, при частых простудных заболеваниях для повышения резистентности организма, для профилактики рахита, а также для профилактики хронических сердечно–сосудистых заболеваний.

Искусственные источники ультрафиолетового излучения: бактерицидно-увиолевая лампа (БУВ-30, БУВ-60), эритемно-увиолевая лампа (ЭУВ-30), ртутно-кварцевая лампа (ПРК).

Для санации воздуха используют кварцевание. В итоге кварцевания воздух обогащается озоном, который в свою очередь также дезинфицирует воздух. Озон ядовит, поэтому после кварцевания помещение следует проветрить. Во время работы кварцевой лампы следует покинуть помещение. На работающую лампу категорически запрещено смотреть и пытаться с ее помощью загорать.

Облучение искусственными источниками ультрафиолетового излучения с лечебной или профилактической целью проводятся в фотариях (солярии – природное УФИ). Фотарии могут быть разными по своему строению. Различают фотарии кабинного типа, проходного или лабиринтного типа и фотарии маячного типа. В качестве источников искусственного УФ излучения используют лампы эритемные (ЛЭ–30 и др.) или прямые ртутно-кварцевые, которые не генерируют нежелательного коротковолнового УФ излучения с длиной волны менее 280 нм

Методика расчета необходимого количества бактерицидных ламп для санации воздуха стоматологических кабинетов

Оптимальная мощность бактерицидной лампы должна составлять 3 Вт/м³.

Пример расчета: необходимо провести обеззараживание воздуха в кабинете хирургической стоматологии при помощи открытой бактерицидной лампы БУВ-30. Площадь помещения составляет 30 м², высота – 3 м.

В данном случае объем помещения, подлежащее обеззараживанию 30 х 3 = 90 м³. Соответственно общая мощность всей бактерицидных ламп должна составлять: 90 м³ х 3 Вт = 270 Вт/м³. Так как каждая лампа БУВ–30 имеет мощность 30 Вт, то необходимое количество ламп составляет 270: 30 = 9 штук.

Методика оценки эффективности санации воздуха в условиях использования

ультрафиолетового излучения

Для оценки эффективности санации воздуха необходимо провести посев воздуха на чашке Петри с питательной средой аспирационно-седиментацонным методом Ю.Кротова до и после облучения (рис. 1).

Облучение проводят с помощью бактерицидных ламп ЛБ–30 или ртутно-кварцевых типа ПРК с учетом рассчитанной экспозиции. После облучения проводят повторный посев воздуха на чашки Петри. После инкубации чашек в термостате на протяжении 24 часов при температуре 37°С подсчитывают количество колоний, которые выросли на обеих чашках, засеянных воздухом до и после облучения.

Мал. 1. Прибор Кротова для бактериологического исследования воздуха

(1 – клиновидна щель; 2 – вращательный диск; 3 – реометр)

Оценка микробного загрязнения воздуха проводится путем определения показателя микробного загрязнения воздуха или микробного числа, характеризующего общее количество микроорганизмов и количество гемолитического стафилококка, в 1 м³ воздух.

Микробное число рассчитывается по формуле (2):

М.ч. = А · –——––; (2)

Т ×V

где М.ч. – количество микроорганизмов в 1 м³ воздуха;

А – количество колоний выросших на чашке с питательной средой;

Т – время забора воздуха (мин);

V – скорость пропускания воздуха (л/мин).

Бактерицидное действие ультрафиолетовой радиации характеризуется степенью эффективности, которая показывает, на сколько процентов уменьшилось число микроорганизмов в 1 м³ воздуха после санации, или коэффициентом эффективности, показывающим, во сколько раз уменьшилось количество микроорганизмов в данном объеме.

Санация считается эффективной, если степень эффективности составляет 80%, а коэффициент эффективности – не менее 5.

Микробное число, после санации воздуха в стоматологическом кабинете не должно превышать 1000. Гемолитического стафилококка быть не должно.