СОНЯЧНА РАДІАЦІЯ ТА ЇЇ ГІГІЄНІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ

З фізичної точки зору сонячна енергія являє собою потік електромагнітних випромінювань із різною довжиною хвилі. Спектральний склад сонця коливається в широкому діапазоні від довгих хвиль до хвиль надзвичайно малої довжини. Через поглинання, відбиття й розсіювання променевої енергії у світовому просторі на поверхні землі сонячний спектр обмежений, особливо в короткохвильовій частині.
Якщо на межі земної атмосфери ультрафіолетова частина сонячного спектра становить 5 %, видима частина – 52 % й інфрачервона частина – 43 %, то біля поверхні землі ультрафіолетова частина становить 1 %, видима – 40 % й інфрачервона частина сонячного спектра – 59 %.
Біля поверхні землі сонячна радіація завжди менше, ніж сонячна постійна біля межі тропосфери. Це обумовлене як різною висотою стояння сонця над обрієм, так і різною чистотою атмосферного повітря, більшою різноманітністю погодних умов, хмарами, опадами й т.ін. При піднятті на висоту маса атмосфери, через яку проходять сонячні промені, зменшується, тому збільшується інтенсивність сонячної радіації.   :
Наприклад, на висоті 1000 м інтенсивність сонячної радіації становить 1,17 кал/(см2хв); на висоті 2000 м вона збільшиться до 1,26   кал/(см2хв),   на висоті       3000 м – до 1,38 кал/(см2хв). Залежно від висоти стояння сонця над обрієм змінюється відношення прямої сонячної радіації до розсіяної, що має істотне значення в оцінці біологічної дії сонячної радіації. Наприклад, при висоті стояння сонця над обрієм 40° це відношення становить 47,6 %, а при висоті стояння сонця 60° воно збільшується до 85 %.
Сонячна радіація є потужним лікувальним і профілактичним фактором, вона впливає на всі фізіологічні процеси в організмі, змінюючи обмін речовин, загальний тонус і працездатність.
Найбільше біологічно активна – ультрафіолетова частина сонячного спектра, що біля поверхні землі представлена потоком хвиль у діапазоні від 290 до 400 мкм.
Інтенсивність ультрафіолетової радіації біля поверхні землі не завжди постійна й залежить від широти місцевості, пори року, погоди й прозорості атмосфери. При хмарній погоді інтенсивність ультрафіолетової радіації біля поверхні землі може знижуватися до 80 %, запиленість атмосферного повітря робить цю втрату такою, що дорівнює 11-50 %.
Ультрафіолетові промені, потрапляючи на шкіру, не тільки викликають зрушення в колоїдному стані клітинних і тканинних білків шкіри, але й рефлекторним шляхом впливають на весь організм.
Під впливом ультрафіолетових променів в організмі утворюються біологічно активні речовини, що стимулюють багато фізіологічних систем організму.
Подібні біологічно активні речовини з'являються через якийсь час після опромінення, що свідчить про фотохімічну дію ультрафіолетових променів. Будучи неспецифічним стимулятором фізіологічних функцій, ультрафіолетові промені сприятливо впливають на білковий, жировий, мінеральний обмін, імунну систему, діючи як загальнооздоровчий та тонізуючий фактори.
Крім загальнобіологічного впливу на всі системи й органи, ультрафіолетова радіація має специфічну дію, властива певному діапазону хвиль. Відомо, що ультрафіолетова радіація з діапазоном       хвиль від 400 до 320 мкм має еритемно-загарний ефект, з діапазоном хвиль від 320 до 275 мкм - антирахітичну й слабку бактерицидну, а короткохвильова ультрафіолетова радіація з діапазоном хвиль від 275 до 180 мкм ушкоджує біологічну тканину. На поверхні землі біологічні об'єкти не піддаються згубній дії короткохвильової ультрафіолетової радіації, тому що у верхніх шарах атмосфери відбуваються розсіювання й поглинання хвиль із довжиною хвилі менше 290 мкм. На поверхні землі зареєстровані найбільш короткі із усього спектра ультрафіолетової радіації хвилі в діапазоні від 290 до 190 мкм. Біля поверхні землі найбільшу частину становить ультрафіолетова радіація еритемно-загарної дії. Ультрафіолетова еритема має ряд відмінностей від інфрачервоної еритеми. Так, ультрафіолетовій еритемі властиві строго обкреслені контури, що обмежують ділянку впливу ультрафіолетових променів, вона виникає через якийсь час після опромінення і, як правило, переходить у засмагу. Інфрачервона еритема виникає відразу після теплової дії, має розмиті краї й не переходить у засмагу. Існують факти, що свідчать про значну роль центральної нервової системи у розвитку ультрафіолетової еритеми. Так, при порушенні провідності периферичних нервів або після введення новокаїну еритема на даній ділянці шкіри слабка або зовсім відсутня.
Ультрафіолетова радіація в діапазоні хвиль від 320 до 275 мкм має специфічну антирахітичну дію, що проявляється у фотохімічних реакціях ультрафіолетової радіації цього діапазону в синтезі вітаміну D. При недостатньому опроміненні ультрафіолетовими променями антирахітичного спектра уражаються фосфорно-кальцієвий обмін, нервова система, паренхіматозні органи й системи кровотворення, знижуються окиснювально-відновні процеси, порушується стійкість капілярів, знижується працездатність й опірність простудним захворюванням. У дітей виникає рахіт з певними клінічними симптомами. У дорослих порушення фосфорно-кальцієвого обміну внаслідок гіповітамінозу D проявляється в поганому зрощенні кісток при переломах, ослабленні зв'язкового апарату суглобів, у швидкому руйнуванні емалі зубів. Як зазначалося вище, ультрафіолетова радіація антирахітичного спектра належить до короткохвильової радіації, тому легко поглинається й розсіюється в запиленому атмосферному повітрі.
У зв'язку із цим жителі промислових міст, де атмосферне повітря забруднене різними викидами, випробовують «ультрафіолетове голодування». Недостатність природного ультрафіолетового випромінювання відчувають також жителі далекої Півночі, робітники вугільної й гірничорудної промисловості, особи, що працюють у темних приміщеннях, і т.д. Для заміни природного сонячного опромінення цей контингент людей додатково опромінюють штучними джерелами ультрафіолетової радіації або в спеціальних фотаріях, або шляхом комбінації освітлювальних ламп із лампами, що дають випромінювання в спектрі, близькому до природного ультрафіолетового випромінювання. Найбільш перспективне й практично реальне збагачення світлового потоку освітлювальних приладів еритемної складової.
Численні дослідження із профілактичного опромінення населення Крайньої Півночі, підземних робітників вугільної й гірничорудної промисловості, робітників темних цехів й інших контингентів свідчать про сприятливий вплив штучного ультрафіолетового опромінення на ряд фізіологічних функцій організму й працездатність. Профілактичне опромінення ультрафіолетовими променями поліпшує самопочуття, підвищує опірність простудним й інфекційним захворюванням, збільшує працездатність. Недостатність ультрафіолетової радіації несприятливо діє не тільки на здоров'я людини, але й на процеси фотосинтезу в рослин. У злакових це приводить до погіршення хімічного складу зерен зі зменшенням змісту білка й збільшенням кількості вуглеводів.
Ультрафіолетові промені мають бактерицидний ефект. Під впливом природного ультрафіолетового опромінення бактерицидного спектра відбувається санація повітряного середовища, води, ґрунту. Бактерицидну властивість мають промені з довжиною хвилі від 180-275 мкм. Бактерицидна дія ультрафіолетових променів є наслідком того факту, що максимум оптичної щільності, тобто поглинання УФ-променів     носієм спадкової інформації, ДНК, припадає на 260 мкм. Саме хвилі з такою довжиною найбільш ефективно поглинаються молекулами ДНК та РНК і саме з цієї причини викликають найбільші ушкодження цих молекул.
Для використання бактерицидного ефекту ультрафіолетової радіації є спеціальні лампи, що дають промені бактерицидного спектра, як правило, з меншою довжиною хвилі, ніж у природному сонячному спектрі. У такий спосіб проводиться санація повітряного середовища в операційних, мікробіологічних боксах, приміщеннях для приготування стерильних ліків, середовищ і т.д. За допомогою бактерицидних ламп можливе знезаражування молока, дріжджів, безалкогольних напоїв, що збільшує строки їхнього зберігання.
Бактерицидна дія штучного ультрафіолетового випромінювання використовується для знезараження питної води. При цьому не змінюються органолептичні властивості води, у воду не вносяться сторонні хімічні речовини.    
Однак дія ультрафіолетових променів на організм і навколишнє середовище має не тільки позитивний ефект. Інтенсивне сонячне опромінення призводить до розвитку вираженої еритеми з набряком шкіри й погіршенням стану здоров'я. Потужне ультрафіолетове випромінення викликає ураження очей - фотоофтальмію з гіперемією кон’юнктиви, блефароспазмом, сльозотечею і світлобоязню. Подібні ураження трапляються при відбитті променів сонця від поверхні снігу в арктичних і високогірних районах («снігова сліпота»).
У літературі описані випадки фотосенсибілізувальної дії ультрафіолетових променів в особливо чутливих до ультрафіолетових променів людей при роботі з кам'яновугільним пеком. Підвищена чутливість до ультрафіолетових променів спостерігається й у хворих зі свинцевою інтоксикацією, у дітей, що перенесли кір, і т.д.
Останніми роками в літературі обговорюється питання про частоту виникнення раку шкіри у осіб, що постійно піддаються інтенсивному сонячному опроміненню. Наводяться відомості про більшу частоту раку шкіри у населення південних районів у порівнянні з поширеністю раку шкіри в північних районах. Наприклад, випадки раку у виноградарів Бордоїль із переважним ураженням шкіри рук й обличчя пов'язують із постійним та інтенсивним сонячним опроміненням відкритих частин тіла. Були спроби вивчити вплив інтенсивного ультрафіолетового опромінення на частоту виникнення раку шкіри в експерименті.
Довгохвильова частина сонячного спектра представлена інфрачервоними променями. За біологічною активністю інфрачервоні промені поділяються на короткохвильові з діапазоном хвиль від 760 до 1400 мкм і довгохвильові з діапазоном хвиль від 1500 до 25 000 мкм. Інфрачервоне випромінювання чинить на організм тепловий вплив, що значною мірою визначається поглинанням променів шкірою. Чим менша довжина хвилі, тим більше випромінювання проникає в тканини, але суб'єктивне відчуття тепла менше. Для лікування деяких запальних захворювань використовується короткохвильове інфрачервоне випромінювання, що глибоко прогріває тканини без суб'єктивного відчуття печіння шкіри. Навпаки, довгохвильова інфрачервона радіація поглинається поверхневими шарами шкіри, де зосереджені терморецептори, почуття печіння при цьому виражене. Найбільш виражений несприятливий вплив інфрачервоної радіації у виробничих умовах, де потужність випромінювання може в сотні разів перевищувати природну. У робітників гарячих цехів, склодувів і представників інших професій, що мають контакт із потужними потоками інфрачервоної радіації, знижується електрична чутливість ока, збільшується схований період зорової реакції, послаблюється умовно-рефлекторна реакція посудин. Інфрачервоні промені при тривалому впливі викликають патологічні зміни очей. Інфрачервона радіація з довжиною хвилі 1500-1700 мкм досягає рогівки й передньої очної камери, промені з довжиною хвилі 1300 мкм проникають до кришталика. У тяжких випадках можливий розвиток катаракти.
Зрозуміло, що всі несприятливі впливи можливі лише за відсутності належних заходів захисту й профілактичних заходів. Одне з важливих завдань санітарного лікаря полягає у своєчасному попередженні захворювань, пов'язаних з несприятливим впливом інфрачервоної радіації.
Крім променів ультрафіолетового й інфрачервоного спектра, сонце дає потужний потік видимого світла. Видима частина сонячного спектра займає діапазон від 400 до 760 мкм.
Денна освітленість на відкритій площадці залежить від погоди, поверхні ґрунту, висоти стояння сонця над обрієм. Середня освітленість по місяцях у середній смузі коливається в широких межах - від 65 000 лк у серпні до 1000 лк і менше – у січні.
Запиленість повітря помітно впливає на денну освітленість. У великих промислових містах природна освітленість на 30—40 % менше, ніж у районах з відносно чистим атмосферним повітрям. Мінімальна освітленість спостерігається й уночі. У безмісячну ніч освітленість створюється світлом зірок, розсіяним світінням атмосфери й  світінням самого нічного неба. Незначний внесок у загальну освітленість робить світло, відбите від світлих земних об'єктів.
Видиме світло має загальнобіологічну дію. Це проявляється не тільки в специфічному впливі на функції зору, але й у певному впливі на функціональний стан центральної нервової системи й через неї на всі органи й системи організму. Організм реагує не тільки на ту або іншу освітленість, але й на весь спектр сонячного світла. Оптимальні умови для зорового апарату створюють хвилі зеленої й жовтої зон спектра.
Численними фізіологічними працями вітчизняних вчених (Н.Г. Введенський, В.М. Бехтерєв, Н.Ф. Галанін, С.В. Кравков) показані сприятливий вплив на нервово-м'язову збудливість і психічний стан червоно-жовтого світла і пригнічуюча дія синьо-фіолетових променів. Особливе гігієнічне значення світла полягає у його впливі на функції зору.
Основні функції зору:
—    гострота зору (здатність ока розрізняти  дві точки як ізольовані при максимально малій відстані між ними);
—    контрастна чутливість (здатність розрізняти ступінь яскравості);
—    швидкість розрізнення (мінімальний час установлення величини й форми деталі);
—    стійкість ясного бачення (час ясного бачення предмета).    
Фізіологічний рівень зору у відомих межах індивідуальний, але завжди залежить від освітленості, кольору тла й деталі, величини робочих деталей і т.д.
При низькій освітленості швидко настає зорове стомлення, знижується працездатність. Наприклад, при зоровій роботі протягом 3 год при освітленості 30-50 лк стійкість ясного бачення знижується на 37 %, а при освітленості 100-200 лк вона знижується тільки на 10-15 %. Гігієнічне нормування освітленості робочих місць установлюється відповідно до фізіологічних особливостей зорових функцій. Створення достатньої природної освітленості у приміщеннях має велике гігієнічне значення.
Природне висвітлення приміщень можливе не тільки від прямого сонячного опромінення, але й від розсіяного й відбитого світла від небозводу і земної поверхні.
Природна освітленість приміщень залежить від орієнтації вікон по сторонах світу. Орієнтація вікон на південні румби сприяє більш тривалій інсоляції приміщень, ніж орієнтація на північні румби. При східній орієнтації вікон прямі сонячні промені проникають у приміщення в ранкові години, при західній орієнтації інсоляція можлива в другій половині дня.
На інтенсивність сонячного освітлення приміщень впливає також затемнення будинками, що знаходяться поруч, або зеленими насадженнями. Якщо у вікно не видно неба, то в приміщення не проникають прямі сонячні промені, освітлення забезпечується тільки відбитими променями, що погіршує санітарну характеристику приміщення.
При південній орієнтації приміщень сонячна радіація усередині приміщення становить 25 % зовнішньої, при інших орієнтаціях вона зменшується до 16 %.
На підвіконні при відкритому вікні інтенсивність ультрафіолетового опромінення становить 50 % загальної кількості ультрафіолетових променів на вулиці; у кімнаті на відстані 1 м від вікна ультрафіолетове опромінення зменшується ще на 25-20 %, і на відстані 2 м воно не перевищує 2-3 % ультрафіолетових променів на вулиці.
Щільна забудова кварталу, близьке розташування будинків приводить до ще більшої втрати сонячної радіації, у тому числі і її ультрафіолетовій частині. Найбільше затінюються приміщення, розміщені на нижніх поверхах, і в меншому ступені - приміщення верхніх поверхів. На освітленість природним світлом впливають деякі будівельно-архітектурні фактори - конструкція вікон, які можуть затінювати будівельно-архітектурні деталі, фарбування стін будинку і т.д. Велике значення має чистота віконного скла. Забруднене скло, особливо при подвійному остекленні, знижують природну освітленість до 50-70 %.
Сучасне містобудування враховує ці фактори. Більші вікна, відсутність деталей, що затінюють, світле фарбування будинків створюють сприятливі умови для гарної природної освітленості житлових приміщень.


25.08.2013 manyava 0

ТОП користувачів