Воздействие солнечной радиации на человека. Солнечная радиация

Солнце – источник тепла и света, дарящий силы и здоровье. Однако не всегда его воздействие является положительным. Нехватка энергии или ее переизбыток могут расстроить естественные процессы жизнедеятельности и спровоцировать различные проблемы. Многие уверены, что загорелая кожа выглядит намного красивее, чем бледная, однако если долгое время провести под прямыми лучами, можно получить сильный ожог. Солнечная радиация – это поток поступающей энергии, распространяющийся в виде электромагнитных волн, проходящих через атмосферу . Измеряется мощностью переносимой ею энергии на единицу площади поверхности (ватт/м 2). Зная, как влияет солнце на человека, можно предотвратить его отрицательное воздействие.

Что представляет собой солнечная радиация

О Солнце и его энергии написано множество книг. Солнце является главным источником энергии всех физико-географических явлений на Земле . Одна двухмиллиардная доля света проникает в верхние слои атмосферы планеты, большая же часть оседает в мировом пространстве.

Лучи света – первоисточники других видов энергии. Попадая на поверхность земли и в воду, они формируются в тепло, воздействуют на климатические особенности и погоду.

Степень воздействия световых лучей на человека зависит от уровня радиации, а также периода, проведенного под солнцем. Многие типы волн люди применяют себе на пользу, пользуясь рентгеновским облучением, инфракрасными лучами, а также ультрафиолетом. Однако солнечные волны в чистом виде в большом количестве могут негативно отразиться на здоровье человека.

Количество радиации зависит от:

• положения Солнца. Наибольшее количество облучения приходится на равнины и пустыни, где солнцестояние довольно высокое, а погода безоблачная . Полярные области получают минимальное количество света, так как облачность поглощает значительную часть светового потока;
• длительности дня. Чем ближе к экватору, тем продолжительнее день. Именно там люди получают больше тепла;
• свойств атмосферы: облачности и влажности. На экваторе повышенная облачность и влажность, что является препятствием для прохождения света. Именно поэтому количество светового потока там меньше, чем в тропических зонах.

Распределение

Распределение солнечного света по земной поверхности неравномерное и имеет зависимость от:

• плотности и влажности атмосферы. Чем они больше, тем уменьшается облучение;
• географической широты местности. Количество получаемого света повышается от полюсов к экватору ;
• движения Земли. Объем излучения меняется в зависимости от времени года;
• характеристик земной поверхности. Большое количество светового потока отражается в светлых поверхностях, например, снеге. Наиболее слабо отражает световую энергию чернозем.

Из-за протяженности своей территории уровень излучения в России значительно варьируется. Солнечное облучение в северных регионах примерно такое — 810 кВт-час/м 2 за 365 дней, в южных – более 4100 кВт-час/м 2 .

Немаловажное значение имеет длительность часов, на протяжении которых светит солнце . Эти показатели разнообразны в различных регионах, на что влияет не только географическая широта, но и наличие гор. На карте солнечной радиации России хорошо заметно, что в некоторых регионах не целесообразно устанавливать линии электроснабжения, так как естественный свет вполне способен обеспечить потребности жителей в электричестве и тепле.

Виды

Световые потоки достигают Земли различными путями. Именно от этого зависят виды солнечной радиации:

• Исходящие от солнца лучи называются прямой радиацией . Их сила имеет зависимость от высоты расположения солнца над уровнем горизонта. Максимальный уровень наблюдается в 12 часов дня, минимальный – в утреннее и вечернее время. Кроме того, интенсивность воздействия имеет связь с временем года: наибольшая возникает летом, наименьшая – зимой. Характерно, что в горах уровень радиации больше, чем на равнинных поверхностях. Также грязный воздух снижает прямые световые потоки. Чем ниже солнце над уровнем горизонта, тем меньше ультрафиолета.
• Отраженная радиация – это излучение, которое отражается водой или поверхностью земли.
• Рассеянная солнечная радиация формируется при рассеивании светового потока. Именно от нее зависит голубая окраска неба при безоблачной погоде.

Поглощенная солнечная радиация имеет зависимость от отражательной способности земной поверхности – альбедо.

Спектральный состав излучения многообразен:

• цветные или видимые лучи дают освещенность и имеют большое значение в жизни растений;
• ультрафиолет должен проникать в тело человека умеренно, так как его переизбыток или нехватка могут нанести вред;
• инфракрасное облучение дает ощущение тепла и воздействует на рост растительности.

Суммарная солнечная радиация – это проникающие на землю прямые и рассеянные лучи . При отсутствии облачности, примерно около 12 часов дня, а также в летнее время года она достигает своего максимума.

Как происходит воздействие

Электромагнитные волны состоят из различных частей. Есть невидимые, инфракрасные и видимые, ультрафиолетовые лучи. Характерно, что радиационные потоки имеют разную структуру энергии и по-разному влияют на людей.

Световой поток может оказывать благотворное, целебное воздействие на состояние человеческого тела . Проходя через зрительные органы, свет регулирует метаболизм, режим сна, влияет на общее самочувствие человека. Кроме того, световая энергия способна вызывать ощущение тепла. При облучении кожи в организме происходят фотохимические реакции, способствующие правильному обмену веществ.

Высокой биологической способностью обладает ультрафиолет, имеющий длину волны от 290 до 315 нм. Эти волны синтезируют витамин D в организме, а также способны уничтожать вирус туберкулеза за несколько минут, стафилококк – в течение четверти часа, палочки брюшного тифа – за 1 час.

Характерно, что безоблачная погода снижает длительность возникающих эпидемий гриппа и других заболеваний, например, дифтерии, имеющих способность передаваться воздушно-капельным путем.

Естественные силы организма защищают человека от внезапных атмосферных колебаний: температуры воздуха, влажности, давления. Однако иногда подобная защита ослабевает, что под воздействием сильной влажности совместно с повышенной температурой приводит к тепловому удару.

Воздействие облучения имеет связь от степени его проникновения в организм. Чем длиннее волны, тем сильнее сила излучения . Инфракрасные волны способны проникать до 23 см под кожу, видимые потоки – до 1 см, ультрафиолет – до 0,5-1 мм.

Все виды лучей люди получают во время активности солнца, когда пребывают на открытых пространствах. Световые волны позволяют человеку адаптироваться в мире, именно поэтому для обеспечения комфортного самочувствия в помещениях необходимо создать условия оптимального уровня освещения.

Воздействие на человека

Влияние солнечного излучения на здоровье человека определяется различными факторами. Имеет значение место жительства человека, климат, а также количество времени, проведенного под прямыми лучами.

При нехватке солнца у жителей Крайнего Севера, а также у людей, чья деятельность связана с работой под землей, например у шахтеров, наблюдаются различные расстройства жизнедеятельности, снижается прочность костей, возникают нервные нарушения.

Дети, недополучающие света, страдают рахитом чаще, чем остальные . Кроме того, они более подвержены заболеваниям зубов, а также имеют более длительное протекание туберкулеза.

Однако слишком продолжительное воздействие световых волн без периодической смены дня и ночи может пагубно отразиться на состоянии здоровья. Например, жители Заполярья часто страдают раздражительностью, утомлением, бессонницей, депрессиями, снижением трудоспособности.

Радиация в Российской Федерации имеет меньшую активность, чем, к примеру, в Австралии.

Таким образом, люди, которые находятся под длительным излучением:

• подвержены высокой вероятности возникновения рака кожных покровов;
• имеют повышенную склонность к сухости кожи, что, в свою очередь, ускоряет процесс старения и появление пигментации и ранних морщин;
• могут страдать ухудшением зрительных способностей, катарактой, конъюнктивитом;
• обладают ослабленным иммунитетом.

Нехватка витамина D у человека является одной из причин злокачественных новообразований, нарушений обмена веществ , что приводит к излишней массе тела, эндокринным нарушениям, расстройству сна, физическому истощению, плохому настроению.

Человек, который систематически получает свет солнца и не злоупотребляет солнечными ванными, как правило, не испытывает проблем со здоровьем:

• имеет стабильную работу сердца и сосудов;
• не страдает нервными заболеваниями;
• обладает хорошим настроением;
• имеет нормальный обмен веществ;
• редко болеет.

Таким образом, только дозированное поступление излучения способно положительно отразиться на здоровье человека.

Как защититься

Переизбыток облучения может спровоцировать перегрев организма, ожоги, а также обострение некоторых хронических болезней . Любителям принимать солнечные ванны необходимо позаботиться о выполнении нехитрых правил:

• с осторожностью загорать на открытых пространствах;
• во время жаркой погоды скрываться в тени под рассеянными лучами. В особенности это касается маленьких детей и пожилых людей, страдающих туберкулезом и заболеваниями сердца.

Следует помнить, что загорать необходимо в безопасное время суток, а также не находиться длительное время под палящим солнцем. Кроме того, стоит оберегать от теплового удара голову, нося головной убор, солнцезащитные очки, закрытую одежду, а также использовать различные средства от загара.

Солнечная радиация в медицине

Световые потоки активно применяют в медицине:

• при рентгене используется способность волн проходить через мягкие ткани и костную систему;
• введение изотопов позволяет зафиксировать их концентрацию во внутренних органах, обнаружить многие патологии и очаги воспаления;
• лучевая терапия способна разрушать рост и развитие злокачественных новообразований .

Свойства волн успешно используют во многих физиотерапевтических аппаратах:

• Приборы с инфракрасным излучением применяют для теплолечения внутренних воспалительных процессов, заболеваний костей, остеохондроза, ревматизма, благодаря способности волн восстанавливать клеточные структуры.
• Ультрафиолетовые лучи могут отрицательно сказываться на живых существах, угнетать рост растений, подавлять микроорганизмы и вирусы.

Гигиеническое значение солнечной радиации велико. Аппараты с ультрафиолетовым излучением используют в терапии:

• различных травм кожных покровов: ран, ожогов;
• инфекций;
• болезней ротовой полости;
• онкологических новообразований.

Кроме того, радиация имеет положительное влияние на организм человека в целом: способна придать сил, укрепить иммунную систему, восполнить нехватку витаминов .

Солнечный свет является важным источником полноценной жизни человека. Достаточное его поступление приводит к благоприятному существованию всех живых существ на планете. Человек не может снизить степень радиации, однако в силах оградить себя от его отрицательного воздействия.

Общая гигиена. Солнечная радиация и ее гигиеническое значение.
Под солнечной радиацией мы понимаем весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны. В гигиеническом отношении особый интерес пред­ставляет оптическая часть солнечного света, которая занимает диапазон от 280-2800 нм. Более длинные волны - радиоволны, более короткие - гамма-лучи, ионизирующее излучение не доходят до поверхности Земли, потому что задерживаются в верхних слоях атмосферы, в озоновом слое в частности. Озон распространен во всей атмосфере, но на высоте около 35 км формирует озоновый слой.

Интенсивность солнечной радиации зависит в первую очередь от высоты стояния солнца над горизонтом. Если солнце находится в зените, то путь, который проходит солнечные лучи, будет значительно короче, чем их путь, если солнце находится у горизонта . За счет увеличения пути интенсивность солнечной радиации меняется. Ин­тенсивность солнечной радиации зависит также от того, под каким углом падают солнечные лучи, от этого зави­сит и освещаемая территория (при увеличении угла падения площадь освещения увеличивается). Таким образом, та же солнечная радиация приходится на большую поверхность, поэтому интенсивность уменьшается. Интесив­ность солнечной радиации зависит от массы воздуха, через который проходит солнечные лучи. Интенсивность солнечной радиации в горах будет выше, чем над уровнем моря, потому что слой воздуха, через который проходят солнечные лучи, будет меньше чем над уровнем моря. Особое значение представляет влияние на интенсивность солнечной радиации состояние атмосферы, ее загрязнение. Если атмосфера загрязнена, то интенсивность солнеч­ной радиации снижается (в городе интенсивность солнечной радиации в среднем на 12% меньше чем в сельской местности). Напряжение солнечной радиации имеет суточный и годовой фон, то есть напряжение солнечной ра­диации меняется в течение суток , и зависит также от времени года. Наибольшая интенсивность солнечной ра­диации отмечается летом, меньшая - зимой. По своему биологическому действию солнечная радиация неодно­родна: оказывается, каждая длина волны оказывает различное действие на организм человека. В связи с этим солнечный спектр условно разделен на 3 участка:

1. 
   ультрафиолетовые лучи, от 280 до 400 нм
2. 
   видимый спектр от 400 до 760 нм
3. 
   инфракрасные лучи от 760 до 2800 нм.

При суточном и годовом годе солнечной радиации состав и интенсивность отдельных спектров подвергается изменениям. Наибольшим изменениям подвергаются лучи УФ спектра.

Интенсивность солнечной радиации мы оцениваем исходя из, так называемой, солнечной постоянной. Солнеч­ная постоянная - это количество солнечной энергии поступающей в единицу времени на единицу площади, распо­ложенную на верхней границе атмосферы под прямым углом к солнечным лучам при среднем расстоянии Земли от Солнца. Эта солнечная постоянная измерена с помощью спутника и равна 1,94 калории\см 2 в мин. Проходя че­рез атмосферу солнечные лучи значительно ослабевают - рассеиваются, отражаются, поглощаются. В среднем при чистой атмосфере на поверхности Земли интенсивность солнечной радиации составляет 1, 43 - 1,53 кало­рии\см 2 в мин.

Напряжение солнечных лучей в полдень в мае в Ялте 1,33, в Москве 1,28, в Иркутске 1,30, В Ташкенте 1,34.

Биологическое значение видимого участка спектра.

Видимый участок спектра - специфический раздражитель органа зрения. Свет необходимое условие работы глаза, самого тонкого и чуткого органа чувств. Свет дает примерно 80% информации о внешнем мире . В этом состоит специфическое действие видимого света, но еще общебиологическое действие видимого света: он сти­мулирует жизнедеятельность организма, усиливает обмен веществ, улучшает общее самочувствие, влияет на психоэмоциональную сферу, повышает работоспособность. Свет оздоравливает окружающую среду. При недос­татке естественного освещения возникают изменения со стороны органа зрения. Быстро наступает утомляемость, снижается работоспособность, увеличивается производственный травматизм. На организм влияет не только ос­вещенность, но и различная цветовая гамма оказывает различное влияние на психоэмоциональное состояние. Наилучшие показатели выполнения работы были получены препарат желтом и белом освещении. В психофизио­логическом отношении цвета действуют противоположно друг другу. Было сформировано 2 группы цветов в связи с этим: 1) теплые тона - желтый, оранжевый, красный. 2) холодные тона - голубой, синий, фиолетовый. Холодные и те­плые тона оказывают разное физиологическое действие на организм. Теплые тона увеличивают мускульное на­пряжение, повышают кровяное давление, учащают ритм дыхания. Холодные тона наоборот понижают кровяное давление, замедляют ритм сердца и дыхания. Это часто используют на практике: для пациентов с высокой тем­пературой больше всего подходят палаты, окрашенные в лиловый цвет , темная охра улучшает самочувствие больных с пониженным давлением. Красный цвет повышает аппетит. Более того, эффективность лекарств можно повысить, изменив цвет таблетки. Больным, страдающим депрессивными расстройствами, давали одно и то же лекарство в таблетках разного цвета: красного, желтого, зеленого. Самые лучшие результаты принесло лечение таблетками желтого цвета.

Цвет используется как носитель закодированной информации, например, на производстве для обозначения опасности. Существует общепринятый стандарт на сигнально-опозновательную окраску: зеленый -- вода, крас­ный - пар, желтый - газ, оранжевый - кислоты, фиолетовый - щелочи, коричневый - горючие жидкости и масла, синий - воздух, серый - прочее.

С гигиенических позиций оценка видимого участка спектра проводится по следующим показателям: отдельно оценивается естественное и отдельно искусственно освещение. Естественное освещение оценивается по 2 группам показателей: физические и светотехнические. К первой группе относится:

1. 
   световой коэффициент - характеризует собой отношение площади застекленной поверхности окон к площади пола.
2. 
   Угол падения - характеризует собой, под каким углом падают лучи. По норме минимальный угол падения должен быть не менее 27 0 .
3. 
   Угол отверстия - характеризует освещенность небесным светом (должен быть не менее 5 0). На первых эта­жах ленинградских домов - колодцев этот угол фактически отсутствует.
4. 
   Глубина заложения помещения - это отношение расстояния от верхнего края окна до пола к глубине помеще­ния (расстояние от наружной до внутренней стены).

Светотехнические показатели - это показатели, определяемые с помощью прибора - люксметра. Измеряется абсолютная и относительная освещаемость. Абсолютная освещаемость - это освещаемость на улице . Коэффи­циент освещаемости (КЕО) определяется как отношение относительной освещаемости измеряемой как отноше­ние относительной освещенности (измеренной в помещении) к абсолютной, выраженное в %. Освещенность в по­мещении измеряется на рабочем месте. Принцип работы люксметра состоит в том что прибор имеет чувстви­тельный фотоэлемент (селеновый - так как селен приближен по чувствительности к глазу человека). Ориентиро­вочную освещаемость на улице можно узнать с помощью гра светового климата.

Для оценки искусственного освещения помещений имеет значение яркость, отсутствие пульсаций, цветность и др.

ИНФРАКРАСНЫЕ ЛУЧИ. Основное биологическое действие этих лучей - тепловое, причем это действие также зависит от длины волны. Короткие лучи несут больше энергии, поэтому они проникают в глубь, оказывают сильный тепловой эффект. Длинноволновый участок оказывает свое тепловое действие на поверхности. Это ис­пользуется в физиотерапии для прогрева участков лежащих на разной глубине.

Для того чтобы оценить измерить инфракрасные лучи существует прибор - актинометр. Измеряется инфра­красная радиация в калориях на см 2 \мин. Неблагоприятное действие инфракрасных лучей наблюдается в горячих цехах, где они могут приводить к профессиональным заболеваниям - катаракте (помутнение хрусталика). При­чиной катаракты является короткие инфракрасные лучи. Мерой профилактики является использование защитных очков, спецодежды.

Особенности воздействия инфракрасных лучей на кожу: возникает ожог - эритема. Она возникает за счет те­плового расширения сосудов. Особенность ее состоит в том, что она имеет различные границы, возникает сразу.

В связи с действием инфракрасных лучей могут возникать 2 состояния организма: тепловой удар и солнечный удар. Солнечный удар - результат прямого воздействия солнечных лучей на тело человека в основном с пораже­нием ЦНС. Солнечный удар поражает тех, кто проводит много часов подряд под палящими лучами солнца с не­покрытой головой. Происходит разогревание мозговых оболочек.

Тепловой удар возникает из-за перегревания организма. Он может случиться с тем, кто выполняет тяжелую фи­зическую работу в жарком помещении или при жаркой погоде. Особенно характерны были тепловые удары у на­ших военнослужащих в Афганистане.

Помимо актинометров для измерения инфракрасной радиации существуют параметры различных видов. В ос­нове ох действия - поглощение черным телом лучистой энергии. Воспринимающий слой состоит из зачерненных и белых пластинок, которые в зависимости от инфракрасной радиации нагреваются по-разному. Возникает ток на термобатарее и регистрируется интенсивность инфракрасной радиации. Поскольку интенсивность инфракрасной радиации имеет значение в условиях производства, то существуют нормы инфракрасной радиации для горячих цехов, для того чтобы избежать неблагоприятного воздействия на организм человека, например, в трубопрокат­ном цехе норма 1,26 - 7,56, выплавка чугуна 12,25. Уровни излучения, превышающие 3,7, считаются значитель­ными и требуют проведения профилактических мероприятий - применение защитных экранов, водяные завесы, спецодежда.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ (УФ).

Это наиболее активная в биологическом плане часть солнечного спектра. Она также неоднородна. В связи с этим различают длинноволновые и коротковолновые УФ. УФ способствуют загару. При поступлении УФ на кожу в ней образуются 2 группы веществ: 1) специфические вещества, к ним относятся витамин Д, 2) неспецифические вещества - гистамин, ацетилхолин, аденозин, то есть это продукты расщепления белков. Загарное или эритемное действие сводится к фотохимическому эффекту - гистамин и другие биологически активные вещества способ­ствуют расширению сосудов. Особенность этой эритемы - она возникает несразу. Эритема имеет четко ограни­ченные границы. Ультрафиолетовая эритема всегда приводит к загару более или менее выраженному, в зависи­мости от количества пигмента в коже. Механизм загарного действия еще недостаточно изучен. Считается, что сначала возникает эритема, выделяются неспецифические вещества типа гистамина, продукты тканевого рас­пада организм переводит в меланин, в результате чего кожа приобретает своеобразный оттенок. Загар, таким образом, является проверкой защитных свойств организма (больной человек не загорает, загорает медленно).

Самый благоприятный загар возникает под воздействием УФЛ с длиной волны примерно 320 нм, то есть при воздействии длинноволновой части УФ-спектра. На юге в основном преобладают коротковолновые, а на севере - длинноволновые УФЛ. Коротковолновые лучи наиболее подвержены рассеянию. А рассеивание лучше всего про­исходит в чистой атмосфере и в северном регионе. Таким образом, наиболее полезный загар на севере - он бо­лее длительный, более темный. УФЛ являются очень мощным фактором профилактики рахита. При недостатке УФЛ у детей развивается рахит , у взрослых - остеопороз или остеомаляция. Обычно с этим сталкиваются на Крайнем Севере или у групп рабочих работающих под землей. В Ленинградской области с середины ноября до середины февраля практически отсутствует УФ часть спектра, что способствует развитию солнечного голода­ния. Для профилактики солнечного голодания используется искусственный загар. Световое голодание - это дли­тельное отсутствие УФ-спектра. При действии УФ в воздухе происходит образование озона, за концентрацией ко­торого необходим контроль.

УФЛ оказывают бактерицидное действие. Оно используется для обеззараживания больших палат, пищевых продуктов, воды.

Определяется интенсивность УФ радиации фотохимическим методом по количеству разложившейся под дей­ствием УФ щавелевой кислоты в кварцевых пробирках (обыкновенное стекло УФЛ не пропускает). Интенсив­ность УФ радиации определяется и прибором ультрафиолетметром. В медицинских целях ультрафиолет измеря­ется в биодозах.

Северо-Западный государственный медицинский
университет им. И. И. Мечникова
Солнечная радиация
и ее гигиеническое
значение

План лекции

1. Характеристика солнечной радиации
2. Гигиеническое и общебиологическое
значение солнечной радиации
3. Видимая часть солнечного спектра,
влияние на организм
4. Инфракрасная радиация, влияние на
организм
5. Ультрафиолетовая радиация, влияние
на организм

Солнечная радиация - весь испускаемый
солнцем интегральный (суммарный) поток
радиации,
который
представляет
собой
электромагнитные колебания с различной
длиной волны.
В том числе:
радиоволновое излучение
- инфракрасное излучение
- видимое излучение
- ультрафиолетовое излучение
- рентгеновское излучение
- гамма-лучи

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ

ВИДЫ НЕИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (оптическая часть солнечного света):

Ультрафиолетовое излучение - 10 - 400 нм (УФИ с
длиной волны менее 280 нм до Земли не доходит)
Видимое излучение
-
400-760 нм
Инфракрасное излучение - 760-2 800 нм

уммар

Прямая солнечная радиация - радиация, приходящая к земной поверхности непосредственно от Солнца. На земную поверхность солнечная радиация

приходит пучком практически параллельных
лучей и характеризуется интенсивностью радиации
Рассеянная солнечная радиация - часть солнечного излучения
(около 25% - 30 %), претерпевшая рассеяние в атмосфере преобразованная в атмосфере из прямой солнечной радиации в
радиацию, идущую по всем направлениям. Причиной рассеяния
солнечных лучей является неоднородность воздуха. Радиация
распространяется от рассеивающих частиц воздуха так, как если
бы эти частицы сами были источником излучения.
Суммарная солнечная радиация - вся прямая и рассеянная
солнечная радиация, поступающая на земную поверхность.

Отраженная солнечная радиация - часть
суммарной солнечной радиации, которая не
поглощается земной поверхностью, а
отражается от нее. Зависит от характера
поверхности отражения
Поглощенная солнечная радиация - часть
суммарной солнечной радиации, которая
поглощается земной поверхностью и идет на
нагревание верхних слоев почвы, воды,
снежного покрова. Поглощенная солнечная
радиация равна разности суммарной и
отраженной радиаций

Суммарная солнечная радиация

Интенсивность
радиации
(от
притока
прямой
солнечной
радиации) – количество лучистой
энергии, поступающий за единицу
времени (одну минуту) на единицу
площади
(один
квадратный
сантиметр), перпендикулярный к
солнечным лучам.

СОЛНЕЧНАЯ
ПОСТОЯННАЯ
–
количество
солнечной энергии, поступающей в единицу времени
на единицу площади, расположенную на верхней
границе земной атмосферы, под прямым углом к
солнечным лучам при среднем расстоянии Земли от
Солнца.
Согласно измерениям, выполненным с помощью ракет и
спутников эта величина равна 1,94 кал/см2 /мин
Калория –это количество тепла, необходимое, чтобы
повысить температуру 1 г воды на 10 С.
Зависит от:
1.расстояния Земли от Солнца
2.солнечной активности

Альбедо поверхности - величина, характеризующая
отражательную способность облаков, океанов,
растительности и другой поверхности.
Альбедо поверхности определяется отношением
количества (потока) отраженной солнечной радиации
к количеству (потоку) суммарной радиации,
приходящейся на эту поверхность, выраженным в
процентах или долях единицы

Факторы, оказывающие влияние на интенсивность солнечной радиации в течение суток, года в различных пунктах земной поверхности:

Длина волны солнечного излучения;
Спектральный состав света от солнечного источника, падающего на
верхнюю часть атмосферы;
Зенитный угол солнца, который зависит от широты,
времени суток;
Качество атмосферы:
А) толщина и вертикальное распределение столба озона.
Б)
молекулярное
поглощение
и
рассеивание
локализованные газообразные загрязняющие вещества),
В)
поглощение
и
рассеивание
аэрозолями
антропотехногенные аэрозоли),
Г) поглощение, рассеивание и отражение от облаков,
сезона и
(включая
(включая
Высота над уровнем моря, что определяет расстояние, которое
проходит солнечный луч;
Отражательные характеристики (альбедо) грунта и экранирование
окружающими объектами.

Зависимость интенсивности солнечной радиации от угла падения

Отражение солнечных лучей различными видами земной поверхности

Вид поверхности
Отражение (в%)
свежевыпавший снег
90%
темная пашня
4%
зеленый луг
20%
песок
35%
вода
от 2% до 35%
(все зависит от угла падения
на нее солнечных лучей)
подзолистая почва
10%
чернозем
5%
лесные кроны
20%

10-3 кал/см2 мин

(Павловск январь и июль).

Приток солнечной радиации на горизонтальную поверхность (в ккал/см2) в зимнее и летнее время и за весь год в зависимости от широты.

Изменение солнечного спектра на границе атмосферы и у поверхности земли при разном стоянии солнца

Вид излучения Гр. атм.
40град
30 град
0,5 град
Инфракрасное
52%
59%
60%
72%
Видимое
43%
40%
40%
28%
Ультрафиолетовое
5%
1%
Менее
1%
-

Гигиеническое и общебиологическое значение отдельных частей солнечной радиации

Оптический спектр

Физиолого-гигиеническое значение видимой части солнечного спектра

свет
– необходимое условие для работы глаза,
универсального и могучего органа чувств» (С.И. Вавилов)
дает 80% информации из внешнего мира.
оказывает благоприятное действие на организм
стимулирует жизнедеятельность организма
усиливает обмен веществ
улучшает общее самочувствие
улучшает эмоциональное настроение
повышает работоспособность
обладает тепловым действием
оздоравливает окружающую среду
определяет влияние окружающей среды на ЦНС, при этом
является сигнальным раздражителем

Недостаточное, нерациональное освещение:

Снижаются функции зрительного
анализатора
Повышается утомляемость
Снижается работоспособность
Увеличивается количество
производственных травм

2 группы цветов:

1) теплые тона - желтый, оранжевый,
красный - увеличивают мускульное
напряжение,
повышают
кровяное
давление, учащают ритм дыхания, ЧСС
2) холодные тона - голубой, синий,
фиолетовый - понижают кровяное
давление, замедляют ритм сердца и
дыхания.

Характеристика инфракрасного излучения

коротковолновое
(длина волны - 760-1 400 нм)
большая энергия
большая проникающая
способность,
присуще общее действие на
организм:
В результате рефлекторгного
действия повышается:
- температура тела,
- учащается пульс,
-учащается дыхание,
-снижается кровяное давление
-повышается газообмен
-усиливается выделительная функция
почек
способствуют быстрому
рассасыванию воспалительных
очагов.
болеутоляющее действие
длинноволновое
(длина волны - более 1 400 нм)
меньшая энергия,
-меньшей проникающей
способностью,
полностью поглощаются в
поверхностном слое кожи, нагревая
ее. Непосредственно вслед за
интенсивным нагреванием кожи
возникает ТЕПЛОВАЯ ЭРИТЕМ,
которая проявляется в покраснении
кожи вследствие расширения
капилляров.
поглощается водяными парами,
санитарные врачи этим свойством
пользуются при устройстве
защитных водяных экранов для
рабочих, занятых в производстве с
интенсивным тепловым
излучением.

Сравнительная характеристика солнечного и теплового удара

Причина
Солнечный удар
Тепловой удар
Коротковолновое ИК
излучение
Высокая температура, влажность,
низкая подвижность воздуха,
высокая теплопродукция
(физическая нагрузка).
Прямое воздействие
Место
воздействия солнечных лучей в
Общее перегревание организма
Клиника
Головные боли, головокружение.
Покраснение лица, повышение
температуры тела до 400, бред
галлюцинации. Потеря сознания,
лицо бледное с синюшным
оттенком, кожа холодная,
покрытая потом, нитевидный
пульс
основном на голову
Головные боли,
головокружение,
возбужденное состояние.
Потеря сознания,
конвульсивные судороги,
расстройства со стороны
дыхания и сердца.

Профессиональная катаракта –
заболевание хрусталика глаза, которое
возникает в результате воздействия
инфракрасного излучения в условиях
производства. Наиболее часто
встречается у стеклодувов и рабочих
«горячих цехов».

Приборы для измерения инфракрасной радиации:

1. Актинометры
2. Пиранометры
3. Радиометры

Ультрафиолетовая радиация Метеорологические факторы, оказывающие влияние на интенсивность УФИ

число ясных дней;
величина облачности;
число часов солнечного сияния;
загрязнение атмосферы

Время пребывания жителей г. Санкт-Петербурга на открытом воздухе, необходимое для получения профилактической (1/8 эритемной) дозы УФ (в мин)

Время дня (в часах)
Месяцы
10
16
11
15
12
14
13
Июнь
13
12
10
9
Май, июль
20
16
14
13
Апрель, август
22
18
15
13
Сентябрь
Март
52
39
29
24
95
78
55
44

Виды ультрафиолетового излучения

Наименование
Длина волны в
нанометрах
Характер
биологического
действия
Вакуумный
180 нм - 10 нм
Не оказывает прямого
биологического действия
Ультрафиолет А,
длинноволновой
диапазон,
400 нм - 320 нм
Общеукрепляющее
действие
загарное
Чёрный свет
Ультрафиолет B
(средний диапазон)
320 нм - 280 нм
Флюоресцирующее
Выработка витамина Д
Ультрафиолет С,
коротковолновой,
гермицидный диапазон
280 нм - 100 нм
Бактерицидное

В результате поглощения УФЛ в коже здорового человека образуется 2 группы веществ:

1. Специфические в-ва для УФЛ:
-- витамин «Д»
2. Неспецифические в-ва для УФЛ (являются
продуктами расщепления белковой молекулы):
- гистамин
- ацетилхолин
- холин
аденозин

УФ-эритема имеет свои особенности и отличается от тепловой эритемы:

Она возникает по происшествии латентного периода 2-
8 часов
Эритема имеет строго очерченные границы и
появляется лишь в пределах облученного участка кожи
Вслед за эритемой следует более длительный период
потемнения кожи – пигментация (после облучения на
месте
эритемы
начинаются
восстановительные
процессы;
процесс
восстановления
связан
с
окислением адреналина и норадреналина до меланина
- пигмента, который откладывается в коже)

Солярий горизонтальный

Солярий вертикальный

Солярий противопоказан:

людям с нарушением циркуляции крови
повышенным артериальным давлением
при заболеваниях щитовидной железы, печени,
почек, острых инфекционных заболеваниях.
Не стоит пользоваться солярием при большом
количестве
родимых пятен
на
теле.
Ультрафиолетовое излучение, используемое в
соляриях, может вызывать рак кожи, однако
вредоносное воздействие солярия медицински
не доказано

ОБРАЗОВАНИЕ ВИТАМИНА «Д»

В организме человека (в коже) из провитаминов
Д образуются кальциферолы – витамин Д:
- эргохолекальциферол (витамин
Эргостерин
D2)
7-дегидрохолестерин - холекальциферол
(витамин D3)
2,2-дегидроэргостерин - дегидроэргокальциферол
(витамин D4)

«Световое голодание» (УФ –голодание)-
длительное исключение действия на кожные
покровы естественного УФ-излучения, в
результате которого развивается гипо- или
авитаминоз Д с последующим нарушением
фосфорно-кальциевого обмена.

Применение бактерицидных ламп

Для обеззараживания воздуха помещений лечебных
учреждений, баклабораторий, школ, детских
учреждений.
Для обеззараживания поверхностей ограждений
(стены, пол, потолок) в помещениях, а также
предметов обихода.
Для обеззараживания питьевой и минеральной воды.
Для обеззараживания и предохранения от
микробного загрязнения поверхности пищевых
продуктов, оборудования и тары на пищевых
предприятиях и пр.

Методы применения ультрафиолетового излучения:

1. Прямое облучение - используется лишь при отсутствии
людей в обрабатываемом помещении.
2. Непрямое облучение (отраженными лучами) используется в присутствии людей с ограничениями по
времени эксплуатации.
3. Закрытое облучение (в системах вентиляции и
автономных
рециркуляционных
устройствах)
используется в присутствии людей с ограничениями по
времени эксплуатации.

Бактерицидные лампы

Озонные
в спектре излучения
Присутствует
спектральная линия
с длиной волны 185 нм,
которая в результате
взаимодействия с
молекулами кислорода
образует озон в
воздушной среде. Высокие
концентрации озона могут
оказать неблагоприятное
воздействие на здоровье людей.
Безозонные
за счет изготовления колбы
из специального материала
(кварцевое стекло с покрытием)
или её конструкции
исключается выход
излучения линии 185 нм

Неблагоприятные последствия повышенных доз УФИ

1.Ущерб здоровью населения:
- рост заболеваемости раком кожи (меланомный и немеланомный рак кожи). Ряд
особенностей эпидемиологии меланомы указывает на то, что имеет большее
значение для ее возникновения редкое или периодическое облучение кожи,
непривычной к солнечному воздействию;
- солнечный ожог, фототоксичность, фотоаллергия, неопасные расстройства
меланоцитов (веснушки, меланоцитные невусы и солнечные или старческие
лентиго), «фотостарение»;
- рак губы;
- поражение иммунной системы
- рост числа заболеваемости глаз;
- рост числа болезней органов дыхания.
2. Ущерб производству продовольствия
- снижение урожайности сельскохозяйственных культур;
- уменьшение промысловых запасов мирового океана.
3. Глобальные изменения состава атмосферы и климата, нарушение
экосистем
- Изменение радиационного баланса Земли;
- Изменение газового состава атмосферы, в т.ч. накопление СО2;
- Изменение в микробиологии почв, ведущие к ослаблению азотофикации и
утилизации органических веществ, т.е. к снижению плодородия.

Фотоофтальмия – поражение конъюктивы глаза,
(проявляющееся ее покраснением и отечностью,
ощущением песка в глазах, жжением,
слезотечением и резко выраженной светобоязнью)
наблюдаемое, как от прямого солнечного света,
так и от рассеянного и отраженного УФ излучения (от снега, песка в пустыне), а также при
работе с искусственными источниками УФизлучения – при электросварке, у физиотерапевтов
и др.

Искусственные источники УФ-излучения

Лампы накаливания
Люминесцентные и газоразрядные
светильники
Сварочные агрегаты (электросварка)
Плазменные горелки
Лазеры

Области применения ультрафиолетового света и ультрафиолетовых ламп, светильников, облучателей:

:
- визуализация микротрещин с
использованием флуоресцентных
индикаторов
-
поиск утечек с использованием
флуоресцентных материалов и
ультрафиолетовых облучателей
- выявление локальных поражений
бетона: обнаружение следов щелочнокремниевых реакций (ASR), которые
приводят к разрушению бетона. Для
проведения контроля на объектах.

Криминалистические
лабораторные исследования:
выявление пятен крови,
мочи, спермы, слюны,
дактилоскопия,
наркологический контроль.
Контроль защитных меток на
документах, кредитных
картах, банкнотах:
ультрафиолетовый свет
делает видимыми защитные
метки, которые при обычном
освещении не проявляются.

Минерология:
ультрафиолетовое
облучение позволяет
определять состав по
индивидуальному
свечению примесей
минерала.
Ловля насекомых: у
большинства насекомых
видимый диапазон смещен в
коротковолновую часть
спектра и они видят мягкий
ультрафиолетовый свет что
позволяет производить их
отлов.

Дерматология: борьба с
грибковыми поражениями
кожи, ногтей, выявление
мест, пораженных спорами и
микробами грибка, лишая,
трихофитии.
Санитарная очистка и
обеззараживание:
обработка поверхностей в
целях уничтожения
болезнетворных бактерий и
вирусов. Выявление мест,
загрязненных кошачьей
мочой. Проверка чистоты
оборудования на отсутствие
остатков молочных
продуктов.

Стерилизация в сфере
жизнедеятельности человека:
ультрафиолетовые лампы
используются для обеззараживания,
стерилизации воздуха, питьевой
воды, бытовых предметов и сточных
вод от бактерий, болезнетворных
микроорганизмов и вирусов,
применение УФ приводит к
замедлению из размножения и
вымиранию.
Концертные
спецэффекты:
ультрафиолетовый
свет делает ярким и
многоцветным
флуоресцирующие
маски, украшения и
сценические костюмы.

4.1. Характеристика солнечного излучения. Световой климат. Вся органическая жизнь на земле обязана своим существованием солнечной радиации, которая является источником энергии, тепла и света на земном шаре. Солнцем испускаются корпускулярные и электромагнитные излучения. Корпускулярные излучения называются солнечным ветром , они представлены электронами, протонами, ядрами гелия и другими частицами . Электромагнитный спектр солнечного излучения весьма широк, в него входят излучения диапазона радиочастот, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, гамма - и рентгеновское излучения. Солнечное электромагнитное излучение распространяется со скоростью 300000 км/сек и достигает Земли за 8 минут. Частицы же солнечного ветра имеют меньшую скорость – 300 км/сек, в связи с чем достигают Земли через несколько суток. Скорость и интенсивность излучений резко возрастают в периоды солнечной активности. Проявлениями солнечной активности являются солнечные пятна и солнечные вспышки. Солнечные пятна представляют собой гигантские электромагниты с поперечником в несколько тысяч километров и напряженностью магнитного поля в тысячи раз выше напряженности магнитного поля Земли. Солнечные вспышки являются отражением взрывов, происходящих на Солнце. Мощность вспышек сравнима с мощностью взрыва тысяч термоядерных бомб. Во время вспышек усиливается выброс коротковолнового ионизирующего излучения и высокоэнергетических частиц, скорость которых может достигать 1000-2000 км/сек, вследствие чего до Земли они доходят уже за 2-3 суток.

На пути к Земле солнечный ветер взаимодействует в основном с геомагнитным полем Земли, а электромагнитное излучение – с нижними слоями стратосферы и тропосферой. Магнитное поле действует как броня и не пропускает заряженные частицы близко к Земле. Электромагнитное же излучение вступает в химическое и физическое взаимодействие с компонентами земной атмосферы. При этом происходит ослабление интенсивности солнечного излучения, поглощение озоновым слоем коротковолнового и формирование длинноволнового излучения, за счет неравномерного нагрева земной поверхности и атмосферы осуществляются циркуляция воздушных масс и другие процессы, определяющие погодные и климатические условия. Поверхности Земли достигают лишь средне- и длинноволновое ультрафиолетовое, видимое и коротковолновое инфракрасное излучения.

Количество солнечного излучения, доходящее до земной поверхности в той или иной местности, называется световым климатом . Световой климат обусловливается как природными (географическая широта, местности, сезон года, время суток, рельеф местности, климат, погода, отражательная способность земной поверхности) так и антропогенными факторами (загрязнение атмосферы и др.).

Мощность общего потока солнечного излучения на поверхности Земли зависит от толщины слоя атмосферы, через которую она проходит. Толщина этого слоя определяется высотой солнцестояния над горизонтом и высотой местности над уровнем моря. Чем выше Солнце над горизонтом, тем меньше толщина атмосферы, через которую проходят солнечные лучи. Так, если масса атмосферы (толщина слоя воздуха на уровне моря) при высоте стояния Солнца 60° равна в условных единицах 1,1, то при заходе и восходе Солнца – 35,4, т.е. косые лучи проходят больший путь до земной поверхности, чем прямые. Уменьшением толщины атмосферы объясняется и возрастание интенсивности солнечной радиации по мере увеличения высоты местности.

Высота солнцестояния зависит от географической широты, времени года и суток. С увеличением географической широты, т.е. с удалением от экватора, высота солнцестояния уменьшается. Снижается она и в зимние месяцы. Изменение высоты солнцестояния отражается не только на количестве, но и качественном составе солнечного излучения. Так, с уменьшением высоты солнцестояния снижается доля ультрафиолетового и видимого излучения, увеличивается доля инфракрасного. Если в зените (90º) доля ультрафиолетового излучения составляет 4%, а видимого – 46%, то у горизонта ультрафиолетовое излучение практически отсутствует, а доля видимого снижается до 28%.

В атмосфере постоянно происходят процессы поглощения, рассеивания и отражения солнечного света. Поэтому общее суммарное излучение , достигающее земной поверхности, складывается из прямого, исходящего непосредственного от Солнца, рассеянного небосводом и отраженного от поверхности различных объектов. Чем больше высота солнцестояния, тем больше величина прямого излучения. Облака, отражая прямое солнечное излучение, увеличивают его рассеяние, в связи с чем интенсивность солнечного излучения может снижаться на 47-56%. В загрязненной атмосфере солнечное излучение поглощается пылью, газами, аэрозолями, дымом, поступающими в воздух с промышленными выбросами, выбросами автотранспорта, отопительных установок и др. Значительно снижается суммарное солнечное излучение в туманную и влажную погоду.

Особенно сказываются процессы рассеяния и отражения солнечного излучения на интенсивности ультрафиолетовой составляющей, доля которой в солнечном спектре и так невелика – от 0,6 до 10% на уровне земной поверхности. Причем, большую часть из них – до 70-75% составляет рассеянное, а не прямое, излучение. В высоких широтах (выше 57,5°) наблюдается дефицит ультрафиолетового излучения: в течение ноября - февраля средневолновое ультрафиолетовое излучение практически отсутствует, а в октябре – марте интенсивность его весьма мала. В районах, расположенных между 57,5° и 42,5° южных и северных широт, большей частью наблюдается ультрафиолетовый комфорт, в зонах ниже 42,5° - избыточное ультрафиолетовое излучение. Более высока интенсивность ультрафиолетового излучения и в горах, где на каждые 1000 м высоты над уровнем моря она возрастает на 15%.

4.2.Влияние солнечной радиации на организм человека. Солнечная радиация оказывает выраженное биологическое действие. Под действием энергии солнечного излучения в организме происходят разнообразные биохимические и физиологические превращения, совокупность которых называется фотобиологическими процессами. В основе их лежат фотохимические реакции: фотоионизация, фотовосстановление и окисление, фотодиссоциация и др.

Характер фотобиологических процессов зависит от энергии излучения. Благодаря энергии солнечного излучения стимулируется обмен веществ, синтез углеводов, жиров, белков, витаминов и пигментов, в частности, в растениях – синтез хлорофилла и др. Важную роль играют составляющие солнечного спектра в обеспечении процесса зрения у животных организмов, регуляции роста и развития растений, связанных с такими их свойствами, как фототаксис, фототропизм, и фотопериодизм. Вместе с тем, излучения, обладающие значительной энергией, оказывают повреждающее действие на организм.

Энергия солнечного излучения определяется длиной его волны: чем меньше длина, тем больше энергия. Среди излучений солнечного спектра, достигающих земной поверхности, наибольшей длиной (760-4000 нм) обладает инфракрасное излучение, затем следует видимое излучение - 400-760 нм. Наименьшую длину волны имеет ультрафиолетовое излучение - 290-400 нм, поэтому кванты этого излучения несут наибольший запас энергии. В связи с разным уровнем энергии, передаваемым клеткам, инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения оказывают неоднозначное воздействие на организм человека.

Гигиеническое значение инфракрасной радиации . Основная часть электромагнитного спектра солнечной радиации представлена инфракрасным излучением. На земной поверхности при высоте солнцестояния 60° она составляет 53%, у горизонта – 72%. Инфракрасные лучи, обладающие большой длиной волны (4000-15000 нм), задерживаются при прохождении через атмосферу, поверхности же Земли достигают более короткие лучи - с длиной волны 760- 4000нм.

Главный эффект инфракрасного излучения – тепловой. Именно этот эффект определяет важнейшую роль инфракрасного излучения в процессах планетарного масштаба. Благодаря энергии инфракрасного излучения происходит нагревание земной поверхности, неравномерность которого обусловливает движение воздушных и водных масс на Земле и формирование погодных и климатических условий.

Таким образом, влиянием климата и погоды в определенной степени реализуется опосредованное воздействие инфракрасного излучения на организм. При прямом действии инфракрасное солнечное излучение вызывает поверхностное или глубинное прогревание тканей. Глубоко (до 4-5 см) проникает в ткани коротковолновое инфракрасное излучение (760 -1500 нм), тогда как лучи с длиной волны 1500-4000 нм поглощаются преимущественно поверхностными слоями кожи, богатыми терморецепторами, в связи с чем при действии длинноволнового ИК-излучения более выражено ощущение жжения. Несмотря на малую энергию фотонов, ИК-излучение оказывает, хотя и слабое, фотохимическое действие , проявляющееся в некотором усилении обмена веществ, ускорении ферментативных и иммунобиологических процессов, усилении биологического действия ультрафиолетовых лучей. За счет нагрева тканей, действия активных соединений, образующихся при фотохимических реакциях, а также раздражения нервных рецепторов кожи при действии ИК-излучения усиливается кровоток, ослабляется тонус мышц и сосудов, нормализуются вегетативные реакции, вследствие чего проявляется болеутоляющий и противовоспалительный эффект . Эти свойства ИК-излучения широко используются в физиотерапевтической практике, где используются его искусственные источники – лампы соллюкс и Минина.

При длительном и интенсивном воздействии солнечного ИК-излучения может наблюдаться перегревание организма различной степени выраженности, в тяжелых случаях – тепловой или солнечный удар. Однако наиболее мощному воздействию ИК-излучения люди подвергаются в производственных условиях. В горячих цехах интенсивность ИК-излучения может достигать 12,6-25,2 МДж/(м 2 ч), тогда как интенсивность солнечного теплового излучения в умеренных широтах, например, не превышает 3,77 МДж/(м 2 ·ч). Длительное воздействие как производственного, так и солнечного ИК-излучения, помимо перегревания, может привести к развитию тепловой катаракты вследствие поглощения хрусталиком тепловых лучей и затрудненного отвода тепла из-за плохой васкуляризации.

Гигиеническое значение видимого света. Видимые лучи в спектре солнечного электромагнитного излучения составляют от 28% при стоянии солнца над горизонтом до 46% при стоянии солнца в зените, при голубом небе – 65 %. Дневная освещенность на открытой местности зависит от многих факторов: высоты солнцестояния, погодных и климатических условий, чистоты воздуха. Диапазон значений освещенности в связи с этими условиями широк, он колеблется от 65000 до 1000 лк и менее.

Видимое излучение обладает более выраженным, чем инфракрасные лучи, фотохимическим действием, которое проявляется большей частью в присутствии фотосенсибилизаторов. Фотосенсибилизаторами называются вещества, которые, вбирая кванты лучистой энергии, претерпевают кратковременные изменения, а, отдавая окружающим тканям эту энергию в концентрированном виде, вновь восстанавливают свои свойства. Одними из таких фотосенсибилизаторов являются зрительные пигменты сетчатки, при воздействии на которые видимого излучения обеспечивается работа зрительного анализатора . При этом весьма важной является способность видимого излучения обусловливать не монохроматичную зрительную информацию, а представленную в различных цветах, что связано с присутствием в его спектре излучений различного цвета: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Цветовая гамма, создаваемая солнечным светом, оказывает различное воздействие на организм, и, прежде всего, на психоэмоциональную сферу: синий и фиолетовый цвета угнетают, голубой успокаивает, зеленый индифферентен, ярко-желтый раздражает, красный – возбуждает. Наиболее оптимальными для работы зрительного анализатора считаются волны зеленого и желтого диапазонов спектра видимого света.

Действуя рефлекторно через зрительный анализатор и, в некоторой степени, через периферические нервные окончания, солнечный свет оказывает общебиологическое действие . Он стимулирует обменные процессы в организме, повышает активность коры больших полушарий головного мозга, усиливает секрецию гипофиза, в связи с чем повышается жизненный тонус человека, улучшается его самочувствие и эмоциональное состояние. Отмечено, что видимое излучение играет определенную роль и в процессах роста и развития организма.

Свет является главным синхронизатором биологических ритмов у человека: суточных, сезонных, годовых и др. Рассогласование между природным (свет) и техногенными (часы, радио, телевидение, искусственное освещение, график и место работы и др.) регуляторами биоритмов приводит к нарушению режима сна и бодрствования, ухудшению самочувствия, развитию депрессий и т.д.).

Видимое излучение, особенно в диапазоне волн, граничащих с инфракрасным излучением, оказывает тепловое воздействие , доля которого составляет около половины тепловой энергии, передаваемой солнечным излучением. Коротковолновая фиолетовая часть спектра, граничащая с длинноволновым ультрафиолетовым излучением, вызывает те же эффекты, что и последнее – эритемный, загарный и слабо бактерицидный .

Особое гигиеническое значение видимого света для работы органа зрения, за счет которого организм получает до 80 % информации о внешнем мире, требует создания достаточного уровня естественного освещения в помещениях, как за счет прямого солнечного облучения (инсоляции), так и за счет рассеянного и отраженного (см. главу VII).

Гигиеническое значение ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение обладает значительно большей энергией, чем инфракрасное и видимое. Но и спектр самого излучения неоднороден по энергии фотонов, вследствие чего в нем выделяют 3 области, отличающиеся по длине волны и биологической активности: область А- длинноволновое излучение (ближнее ультрафиолетовое, эритемно-загарное) с длиной волны 400-320нм; область В – средневолновое излучение (витаминообразующее) с длиной волны 320-280 нм; область С – коротковолновое излучение (далекое ультрафиолетовое, бактерицидное) с длиной волны 280-210 нм. До земной поверхности, как отмечалось выше, доходят только длинно- и средневолновые ультрафиолетовые лучи. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение обычно получают с помощью искусственных источников.

Ультрафиолетовые излучения могут оказывать полезное (биогенное) действие и повреждающее (абиогенное ). Характер действия зависит от длины волны излучения и его дозы. Биогенный эффект наблюдается при действии малых, не превышающих оптимального уровня, доз длинно- и средневолнового излучения. Абиогенные эффекты характерны, прежде всего, для коротковолнового УФ-излучения, энергия которого намного превышает энергию УФ-лучей других диапазонов. Однако абиогенное действие могут оказывать и длинно-, и средневолновые лучи, если получаемая доза их намного превышает пороговую эритемную.

Биогенное действие проявляется в виде общестимулирующего, эритемно-загарного и антирахитического (вит. Д –образующего) эффектов. В механизме действия ультрафиолетового излучения выделяют несколько компонентов: биофизический, гуморальный и нервно-рефлекторный. Гуморальный компонент обусловлен образованием в результате фотохимических реакций биологически активных соединений (гистамина и гистаминоподобных веществ, ацетилхолина, серотонина и др.), которые стимулируют обменные процессы в организме. Биофизический компонент связан с изменением ионного состава и коллоидного состояния белков клеток вследствие фотоэлектрического действия УФ-излучения. И, наконец, нервно-рефлекторный компонент характеризуется стимуляцией многих функций вследствие раздражения нервных окончаний в коже образующимися гистамином и гистаминоподобными веществами и другими соединениями.

Благодаря сочетанному гуморальному, биофизическому и нервно-рефлекторному воздействиям проявляется выраженный общестимулирующий эффект УФ-излучения. В частности, повышается активность ферментов тканевого дыхания, активируются процессы метаболизма белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, стимулируются кроветворение, рост клеток, регенерация тканей. Весьма важным является также повышение резистентности организма к инфекциям, что объясняется усилением фагоцитарной активности лейкоцитов, бактерицидных свойств кожи и крови, стимуляцией синтеза антител. Следует отметить, что под действием УФ-излучения повышается устойчивость не только к инфекциям, но и к действию ионизирующих излучений, токсических и канцерогенных агентов, фиброгенных пылей и др.

Общестимулирующим действием обладают как длинно- , так и средневолновые УФ-лучи, но наиболее выражено оно у средневолнового УФ-излучения. Кроме общебиологического действия для каждого диапазона УФ-излучения характерны и свои специфические эффекты. Так, длинноволновое УФ-излучение оказывает преимущественно эритемно-загарное действие, а средневолновое – стимулирует синтез вит.Д в коже и обладает слабым бактерицидным действием. Ультрафиолетовая эритема развивается через 1-3 часа после облучения, а иногда и раньше. Ее отличают четкие контуры, а также последующее образование пигмента меланина в коже (загар). Загар, а также утолщение эпидермиса, развивающееся под влиянием УФ-лучей, являются защитной реакцией организма на действие солнечной радиации. Быстрое образование загара – один из показателей хорошей реактивности организма.

Средневолновые УФ-лучи обладают антирахитическим действием, так как способствуют образованию в коже витаминов Д 2 , Д 3 . Д 4 путем изомеризации в фотохимических реакциях провитаминов Д. Наибольшим антирахитическим действием отличаются лучи с длиной волны 313 ммк. При недостаточном облучении УФ-лучами процессы образования вит. Д замедляются, вследствие чего нарушается фосфорно-кальциевый обмен и процессы остеобразования. У детей развиваются рахит, тетания, замедляются процессы роста и развития. У взрослых могут наблюдаться явления остеопороза, ослабевает связочный аппарат, плохо срастаются кости при переломах, эмаль зубов становится хрупкой и быстро разрушается.

Таким образом, наиболее ценными в биологическом отношении являются средневолновые УФ-лучи, так как именно они обладают выраженным общестимулирующим, антирахитическим и закаливающим действием, укрепляют иммунный статус организма, способствуют хорошей регенерации тканей, стимулируют процессы роста и развития. Немаловажное значение имеет также вызываемая ими активация процессов высшей нервной деятельности, за счет которой повышается умственная работоспособность, предупреждается раннее развитие утомляемости. Описан положительный эффект УФ-облучения у больных неосложненными формами ишемической болезни сердца и гипертонической болезни.

Современная среда характеризуется повышенным риском развития ультрафиолетовой недостаточности (солнечного голодания) , которая обусловливается не только климатическими особенностями региона, но и условиями быта и трудовой деятельности людей, загрязнением воздуха, нерациональной планировкой жилых и общественных зданий, преобладанием туманных и пасмурных дней, и т.д. Наиболее часто характерные для УФ-недостаточности проявления наблюдаются у проживающих в северных широтах, рабочих горнорудной, угольной промышленности, метростроителей, детей, учащихся школ и вузов, находящихся большую часть дня в помещении. Для профилактики светового голодания планировка и застройка населенных пунктов должна осуществляться так, чтобы обеспечить не менее чем 3-х часовую инсоляцию окон жилых помещений (см. главу VII). Оконные стекла должны быть прозрачными для ультрафиолетового излучения, что не принимается во внимание при современном строительстве, когда окна большинства общественных учреждений застекляются тонированными стеклами. Должны проводиться активные мероприятия по предупреждению загрязнения атмосферного воздуха пылью, дымом, копотью, химическими веществами.

Наряду с указанным для профилактики светового голодания проводится УФ-облучение искусственными селективными и интегральными источниками УФ-излучения. Селективные источники (эритемные люминесцентные лампы - ЭУВ) дают излучения, максимум которых сосредоточен в одной узкой части УФ-спектра. Спектр излучения интегральных источников (прямые ртутно-кварцевые лампы - ПРК) представлен излучениями всех диапазонов УФ-спектра и видимого спектра. Для облучения используются светооблучательные установки длительного и кратковременного действия. В светооблучательных установках длительного действия лампы обычно встроены в светильники помещений вместе с обычными люминесцентными лампами, используемыми для освещения. Профилактическая доза при этом получается в течение 3-6 часов пребывания в помещении. При кратковременном облучении, которое проводится в специальных помещениях – фотариях , профилактическая доза получается за несколько минут. Особенно важным является восполнение светового голодания для детей, так как их организм наиболее чувствителен к недостатку УФ-излучения. При проведении УФ-облучения обязательно его дозирование и четкий контроль за ним. Вначале определяют биологическую (эритемную) дозу облучения с помощью биодозиметра И.Ф.Горбачева. Она равна минимальному времени облучения незагорелой кожи на предплечье или животе, после которого через 8-14 часов появляется минимально выраженная эритема. Ежедневная суточная доза при облучении, проводимом с профилактической целью, составляет 1/8 -3/4 биодозы. Обычно облучение в установках кратковременного действия начинают с 1/4 или 1/8 биодозы в зависимости от состояния человека и, прибавляя ежедневно или через день такими же долями, доводят до облучения в дозе, равной 1,5 биодозам, после чего делают перерывы на 2-3 месяца.

Светооблучательные установки длительного действия устанавливают, прежде всего в детских садах, детдомах, яслях, школах, больницах, санаториях, домах отдыха, общежитиях, производственных помещениях, лишенных естественного света, спортивных залах. В этих помещениях суточная профилактическая доза получается в течение целого дня.

Коротковолновые УФ-лучи обладают выраженным бактерицидным действием, а также оказывают вредное воздействие на организм человека. Абиогенное действие проявляют и длинно- и средневолновые лучи, если интенсивность облучения высока (5 и более минимальных эритемных биодоз). К абиогенным эффектам ультрафиолетового излучения относятся ожоги, фотодерматиты, эрозии, язвы, кератоконъюнктивиты, кератиты, катаракта, птеригий, солнечный эластоз, фотосенсибилизация, обострение хронических заболеваний внутренних органов, канцерогенное и мутагенное действие. Канцерогенное действие в основном характерно для излучения с длиной волны 280-340 нм, но оно реализуется лишь при длительном воздействии очень высоких доз (свыше 40 биодоз) солнечного облучения или излучения от искусственных источников. Вместе с тем, прогнозируется увеличение заболеваемости раком кожи вследствие увеличения количества и размеров озоновых дыр.

Абиогенные эффекты могут быть обусловлены не только солнечным излучением, но и различными искусственными источниками ультрафиолетового излучения: бактерицидными облучателями, электросварочными аппаратами, плазменной горелкой, фотоэлектрическим сканнером, лазерами, флюоресцентными панелями и др. Для профилактики неблагоприятного воздействия солнечного УФ-излучения работы на открытом воздухе не должны проводиться в период с 10 до 14 часов или же работа должна проводиться с ограничением времени пребывания на солнце и в солнцезащитная одежде с использованием солнцезащитных средств. При работе с искусственными источниками обязательно нормирование УФ-излучения, использование защитных средств, соответствующей сигнализации.

5. Природный химический состав воздуха и его гигиеническое значение.

Природный химический состав атмосферного воздуха, как известно, на 20,95% представлен кислородом, 78 % - азотом, 0,03-0,04% - углекислым газом. Лишь 1% приходится на долю вместе взятых инертных газов, озона, метана, закиси азота, йода и водяных паров. Каждый из химических компонентов атмосферы играет свою роль в жизнедеятельности организма. Кислород необходим для дыхания человека и животных, протекания различных процессов окисления, горения. Уровень его в атмосферном воздухе практически стабилен за счет постоянного восполнения убыли кислородом, образующимся в процессах фотосинтеза растений. Лишь с подъемом на высоту парциальное давление кислорода снижается, вызывая развитие гипоксии. Снижение концентрации кислорода до 11-13% приводит к развитию выраженной кислородной недостаточности, а при концентрации 7-8% наступает смерть.

Азот относится к индифферентным газам. Он не усваивается напрямую организмом человека и животных, но поступает в него опосредованно через растения, в которые попадает в виде нитратов, образовавшихся в процессе ассимиляции его и превращений, осуществляемых почвенными бактериями. В результате разложения органических соединений, горения древесины, угля и нефти вновь образуется свободный азот, поступающий в атмосферу.

Азот воздуха в обычных условиях играет роль разбавителя кислорода. Дыхание чистым кислородом губительно для человека, так как, являясь сильным окислителем, он оказывает выраженное токсическое действие, вызывает ожоги слизистых дыхательных путей и отек легких, что приводит к летальному исходу. При поступлении в организм азота под повышенным давлением наблюдается наркотическое действие. Повышение содержания азота в воздухе до 93% приводит к смерти вследствие гипоксии, развивающейся из-за снижения парциального давления кислорода.

Углекислый газ в естественных условиях поступает в воздух при дыхании человека и животных, в результате процессов гниения, брожения, горения, выделения с поверхности морей и океанов и др. Поддержание относительно постоянной концентрации углекислого газа обеспечивается параллельно протекающими процессами поглощения его растениями в процессе фотосинтеза, вымыванием осадками, растворением в воде морей и океанов, отложением в виде минеральных соединений.

Углекислота является одним из конечных продуктов, образующихся в процессах метаболизма в человеческом организме. Поступающий из тканей в кровь углекислый газ оказывает стимулирующее воздействие на дыхательный центр как непосредственно, так и в связи с изменением рН крови. При повышении парциального давления углекислоты в крови увеличивается сродство кислорода к гемоглобину. Однако при вдыхании воздуха, содержащего углекислый газ в больших концентрациях, выделение его организмом нарушается и развивается тканевая аноксия. Так, повышение концентрации углекислоты в воздухе до 4% сопровождается появлением головных болей, сердцебиения, повышением артериального давления, развитием психического возбуждения, а концентрация 8-10% является смертельной. Накопление углекислого газа в воздухе в таких концентрациях возможно в замкнутых пространствах, колодцах, сточных канавах.

При пребывании людей в жилых и общественных помещениях также происходит накопление углекислого газа, но в концентрациях, намного меньших, за счет выделения его при дыхании. В редких случаях содержание его достигает 0,5-1%. Однако даже некоторое, не являющееся токсическим, повышение концентрации углекислого газа в воздухе вызывает дискомфорт у человека, находящегося в помещении. Это связано с тем, что параллельно с углекислым газом в воздух выделяются и токсичные продукты метаболизма человеческого организма (индол, сероводород, аммиак, меркаптан и др.), а также уменьшается количество легких и увеличивается количество тяжелых ионов, повышается содержание пыли и микроорганизмов, ухудшается температурно-влажностный режим помещения. Так как изменения концентрации углекислого газа и других показателей качества воздушной среды нарастают синхронно, а определение углекислого газа отличается простотой, степень чистоты воздуха в общественных и жилых помещениях еще М.Петтенкофером и К.Флюгге было предложено определять по уровню углекислого газа в помещении. Содержание диоксида углерода в воздухе в воздухе жилых помещений и общественных учреждений не должно превышать 0,1%, а в лечебных учреждениях – 0,07%.

В небольшом количестве в атмосферном воздухе находится озон , представляющий собой трехатомные молекулы кислорода и являющийся сильным окислителем. Стратосферный озоновый слой, где сосредоточена основная масса озона, защищает людей и живую природу от коротковолнового ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений, входящих в спектр солнечной радиации. В тропосфере концентрации озона обычно не превышают 30мкг/м 3 . Озон образуется под влиянием ультрафиолетовой радиации, при электрических разрядах во время грозы, испарении больших масс воды. В тропосферу он поступает также в результате движения воздушных масс и из стратосферы.

Виду высоких окислительных свойств озон, взаимодействуя с малейшими примесями, поступающими в воздух, распадается. Поэтому он практически не обнаруживается при значительной запыленности воздуха, а также в воздухе закрытых помещений. Зато повышенным содержанием озона отличаются мало загрязненные населенные места, высокогорье, берега водоемов, леса, особенно сосновые боры. В связи с этим раньше наличие озона в воздухе расценивали как показатель чистоты воздуха. Однако оказалось, что озон может образовываться и в результате фотохимических реакций при сильном загрязнении воздуха, и в такой ситуации повышенные его концентрации рассматриваются уже не как показатель чистоты воздуха, а как показатель его загрязнения. Озон в повышенных концентрациях (0,005мг/л и более) оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, приводит к развитию воспалительных процессов в бронхолегочной ткани, может провоцировать развитие бронхоспатических реакций.

Гигиеническое значение солнечного света очень важно, ограничение или лишение его приводит к нарушению физиологического равновесия в организме. ГРАНИЦЫ СОЛНЕЧНОГО СПЕКТРА 1) Инфракрасные лучи (ИК) - от 0,76 до 60 мк 2) Видимые лучи - 400-760 нм; 3) Ультрафиолетовые лучи (УФ) - 10-400 нм. ИНФРАКРАСНАЯ РАДИАЦИЯ Основное действие - тепловое. Длинные ИК-лучи задерживаются главным образом в эпидермисе кожи и вызывают нагревание ее поверхности, раздражают рецепторы (жжение). Инфракрасная эритема образуется за счет расширения капилляров кожи,разлитая, без четких границ. Короткие ИК-лучи проникают на глубину 2,5-4 см, вызывают глубокое прогревание, причем субъективные ощущения значительно меньше.Отмечается поглощение ИК-лучей белками крови и активация ферментных процессов.Общее действие ИК-лучей - нагревание с образованием выраженной разлитой эритемы, с выделением ряда физиологически активных веществ (например, ацетилхолина), которые поступают в общий круг кровообращения и вызывают усиление обменных процессов в отдаленных от мест облучения тканях и органах. Общая реакция организма выражается в перераспределении крови в сосудах, повышении числа эозинофилов в периферической крови, повышении общей сопротивляемости организма. Наблюдается снижение тонуса симпатической НС и ваготония. Под действием инфракрасных лучей наблюдается: перераспределение крови, учащение пульса, повышение максимального и понижение минимального АД, повышение температуры тела, усиление потоотделения.Рефлекторно увеличивается теплообразование в других органах, стимулируется функция почек, расслабляется мускулатура. В результате наблюдается ускорение регенеративных процессов, уменьшение болевых ощущений, ВИДИМЫЕ ЛУЧИ Занимая промежуточное положение между УФ и ИК, видимые лучи обладают специфическим действием на орган зрения, для которого они являются адекватным раздражителем, фоточувствительные клетки глаза воспринимают и преобразуют энергию света, в результате чего организм получает необходимую информацию о состоянии окружающей среды. Кроме того, они оказывают тепловое (более мягкая энергия) и общебиологическое действие на кожу. Общеизвестно, что наблюдается определенное соотношение биологических ритмов организма и ритмов солнечного излучения. Видимые лучи действуют тонизирующе на весь организм в зависимости от длины волны. Красные лучи приближаются по своему действию к ИК, производя тепловой эффект. Они повышают возбудимость нервной системы, стимулируют деятельность гипофиза и других желез внутренней секреции. Фиолетовые лучи обладают выраженным фотохимическим действием(образуют загар). Красно-желтые цвета оказывают бодрящее действие и производят впечатление теплых тонов. Их лучше всего использовать в рабочих помещениях. Ультрафиолетовая радиация (0-400 нм). Они обладают наибольшей биологической активностью и требуют к себе особого внимания,т.к. при ограничении или лишении ультрафиолетового облучения развиваются патологические процессы, получившие название "светового голодания" или ультрафиолетовой недостаточности. В естественных условиях основным источником УФ-излучения является Солнце, в спектре которого до поверхности Земли доходят только волны ближнего диапазона, что связано с поглощением волн дальнего диапазона озоном и кислородом в атмосфере. Кванты УФ-излучения разных диапазонов несут различную энергию, которая определяет характер их биологического действия.Условно весь ультрафиолетовый спектр, достигающий поверхности планеты или излучаемый искусственными источниками, делят на 3 области: А - 400-320 нм (преимущественное эритемное и загарное действие); В - 320-280 нм (преимущественное антирахитическое действие); С - 280-200 нм (преимущественное бактерицидное действие). Действие Уф-лучей: 1. Усиление обмена веществ и ферментативных процессов. 2. Повышение тонуса центральной нервной системы и стимулирующее влияние на симпатическую нервную систему с последующей регуляцией холестеринового обмена. 3. Повышение иммунобиологической реактивности организма связано с увеличением глобулиновой фракции крови и фагоцитарной активности лейкоцитов 4. Изменение активности эндокринной системы: 1) стимулирующее действие на симпато-адреналовую систему (увеличение адреналиноподобных веществ и сахара в крови); 2) угнетение функции поджелудочной железы. 5. Специфическое образование витамина Д3. В жировом сале содержится 7,8- дегидрохолестерин-провитамин Д. Под действием Уф-лучей происходит разрыв кольца и превращение провитамина в витамин Д3. При гиповитаминозе Д происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена. Проявления гиповитаминоза Д могут быть самыми разнообразными: 1) Рахит, остеопороз, остеомаляция. 2) Увеличение склонности к простудным, инфекционным заболеваниям. 3) Замедление заживления ран и переломов. 4) Снижение содержания кальция в нервной ткани сопровождается нарушением тормозных процессов, снижением умственной и физической работоспособности. 5) Могут развиваться остеомаляция и тяжелые токсикозы у беременных. 6) Наблюдается чаще развитие кариеса зубов. 7) Имеется опасность вспышки туберкулеза в результате нарушения обызвествления очагов. 6. Отмечают увеличение сопротивляемости организма к действию ионизирующего излучения. 7. Бактерицидное - губительное действие на микроорганизмы. Наряду с положительным биологическим воздействием на организм Уф- лучей следует отметить и отрицательные стороны облучения. В первую очередь это относится к последствиям бесконтрольного загорания: ожоги, пигментные пятна, повреждение глаз (развитие фотоофтальмии). Ультрафиолетовая терапия имеет преимущества перед приемом препаратов витамина Д: 1) исключено токсическое действие, вызываемое введением в организм чрезмерно больших доз витамина Д; 2) вырабатывается эндогенный витамин Д3. 3) УФ-облучение в целом благотворно влияет на организм человека. Особого рассмотрения заслуживает бластомогенное действие УФ-радиации, приводящее к развитию рака кожи. В городах недостаток солнечного света связан с загрязнением атмосферного воздуха пылью, дымом, газами, задерживающими в основном ультрафиолетовую часть солнечного спектра. Проникновение Уф-лучей вглубь помещения сопровождается резким уменьшением интенсивности радиации. При южной ориентации окон интенсивность внутри помещения зависит от глубины помещения. Даже при открытых окнах: 1. На подоконнике -51% УФ от исходной интенсивности потока Уф-лучей. 2. На расстоянии 1 м - уменьшается еще на 20-25%. 3. На расстоянии 1,5 м остается только 5-8% от падающего потока Уф-лучей. Двойное остекление снижает количество УФ- лучей в 5-6 раз.Резко снижают ультрафиолетовый поток загрязнение стекол и применение занавесей. Тюлевые занавески снижают УФ-радиацию на 20%. Существует 2 подхода ликвидации ультрафиолетовой недостаточности: 1. Максимальное использование естественного УФ-излучения. 2. Применение искусственных источников. 3. Следует больше использовать в строительстве увиолевое стекло,ацетил-целлюлозные пленки, целлофан (армированный капрон), пропускающиеУФ-лучи. 4. Широко проводить санитарно-просветительную работу. 5. Применение соляриев, состоящих из кабин, покрытых полиэтиленовой пленкой, с целью продления приема солнечных ванн и защиты от сильного ветра. ИСТОЧНИКИ ОБЛУЧЕНИЯ 1. БУВ 15 и 30 (ЛБ-30-1) максимальное излучение 254 нм. 2. ЭУВ 15 и 30 (ЛЭ-30-1) максимальное излучение 313 нм. 3. ПРК 2, 4, 7 (375,220,1000 вт) максимальное излучение в области А. 4. ДКсТ - безбалластные дуговые трубчатые ксеноновые лампы, мощностью от 2 до 100 кВт. Они могут применяться в больших спортзалах, плавательных бассейнах. СИСТЕМЫ ОБЛУЧЕНИЯ 1. Светооблучательные установки длительного действия (ЭУВ, ДКсТ). 2. фотарии (ЭУВ и ПРК) маячного, кабинного и лабиринтного типов. Антирахитический эффект можно получить, если облучать 600 см2 поверхности кожи 1/8-1/10 эритем-ной дозы (лицо, руки). В фотариях облучению подвергается сразу 8-16000 см2 поверхности кожи с начальной дозировкой не менее 1/2 биодозы.