Солнечная радиация и ее биологическое действие.

Министерства здравоохранения Российской Федерации

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ

И ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

Кусова А.Р. Битарова И.К.

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ И ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.

ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОГО УФИ

В ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ

Методическое пособие для студентов лечебного и стоматологического факультетов  

Владикавказ 2016

УДК 613.165.6

ББК 51.20

 

Кусова А.Р. Битарова И.К.

Солнечная радиация и ее биологическое действие. Применение искусственного УФ в профилактических целях: методическое пособие для студентов лечебного и стоматологического факультетов

Северо-Осетинская государственная медицинская академия. - Владикавказ, 2016. - 24с.

 

Данное методическое пособие содержит материал, отражающий современные гигиенические представления о важнейшем факторе окружающей среды человека –солнечной радиации. Изложены данные о видах излучений входящих в состав оптической части солнечного спектра – ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном, их биогенном и абиогенном действии, симптомах недостаточности, методах оценки. Приведена информация об основных типах искусственных источников ультрафиолета – эритемных, прямых ртутно-кварцевых и бактерицидных лампах, способах их использования, технике безопасности при работе с ними

В пособии приведен перечень вопросов для самоконтроля, тестовые задания, список основной и рекомендуемой дополнительной литературы.

Методическое пособие «Солнечная радиация и ее биологическое действие. Применение искусственного УФ в профилактических целях», подготовлено по дисци­плине «Гигиена» в соответствии с Федеральным государственным образо­вательным стандартом высшего профессионального образования для студентов, обучающих­ся по специальности Лечебное дело (31.05.01), Стоматология (31.05.03).

УДК 613.165.6

ББК 51.20

Рецензенты:

Бибаева Л.В. - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой биологии и гистологии ФГБОУ ВО СОГМА Минздрава России.

Туаева И.Ш. – кандидат медицинских наук. доцент кафедры гигиены МПФ с курсом ФПДО ФГБОУ ВО СОГМА Минздрава России.

                                                                                                   

Утверждено и рекомендовано к печати Центральным координационным учеб­но-методическим советом ФГБОУ ВПО СОГМА Минздрава России (протокол № 1 от 12 сентября 2016 г.).

 

© Северо-Осетинская государственная медицинская академия, 2016

© Кусова А.Р. Битарова И.К.2016

Солнечная радиация — единственный естественный источник энергии, тепла и света на Земле. Солнце является источником как корпускулярных излучений (электроны, протоны, ядра гелия и др.), так и электромагнитных волновых излучений (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение).

Различают излучение прямое, исходящее непосредственно от Солнца, рассеянное — от небесного свода и отраженное — от поверхности различных предметов. Сумма всех этих видов излучения называется суммарным излучением.

Благодаря солнечной радиации происходит нагревание поверхности земного шара, испарение воды, перемещение воздушных масс, изменение погоды. Она является одним из основных факторов, обусловливающих климат местности.

Атмосфера пропускает до поверхности земли только оптическую часть солнечного спектра, в которую входят:

- невидимые ультрафиолетовые лучи – 290 – 400 мкм

- видимые световые лучи – 400 -760 мкм

- невидимые инфракрасные лучи – 760 – 2800 мкм

При прохождении через воздушную оболочку Земли в результате поглощения, отражения и рассеивания лучистая энергия теряет в целом до 57 % от первоначальной мощности. Степень этой потери во многом зависит от высоты стояния Солнца над горизонтом, угла падения лучей, толщины и прозрачности атмосферы. Загрязненность атмосферного воздуха пылью, дымом и газами снижает интенсивность солнечного излучения на 15 —50 %. Облачная, туманная, а также влажная погода уменьшает суммарное солнечное излучение в среднем на 45 —55 %. Кроме того, в условиях городов к резкому снижению уровня солнечной радиации приводит неправильная планировка и строительство (узкие улицы, дворы-колодцы), неверная ориентация окон домов по сторонам света.

При этом в широком диапазоне изменяется и спектральный состав лучистой энергии. Так, если на границе атмосферы ультрафиолетовая часть солнечного спектра составляет 5 %, видимая — 52 % и инфракрасная — 43 %, то, достигая поверхности Земли, эти показатели соответственно равняются 1, 40 и 59 %.

Таким образом, в атмосфере происходят процессы поглощения и рассеяния солнечного света, причем в большей мере это отражается на ультрафиолетовом излучении.

Все виды солнечного излучения, достигающие поверхности Земли (инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое), имеют одинаковую физическую природу (электромагнитные волны), но отличаются длиной волны. Именно это различие обуславливает особенности биологического действия каждой составляющей солнечного потока. Чем больше частота колебаний (или чем меньше длина волны), тем больший запас энергии несет квант излучения и тем больше будет выражена степень воздействия (в том числе повреждающего) такого излучения на организм.

Абиогенное действие УФИ

При увеличении суммарной дозы УФИ (до 5 и более биодоз) отмечаются неблагоприятные эффекты. При одноразовом избыточном воздействии возможно:

- возникновение фотохимического ожога, который проявляется в виде эритемы, волдырей, головной боли, фотоофтальмии. При этом происходит усиление ПОЛ (перекисное окисление липидов), что ведет к повреждению клеточных мембран и гибели клеток.

- обострение хронических заболеваний, таких как туберкулез, ревматизм и др., т.к. при усилении образования меланина увеличивается потребность в незаменимых аминокислотах, витаминах, солях кальция, что неблагоприятно сказывается на течении хронического процесса.

- инактивация холекальциферола в токсичные производные (при воздействии УФ-излучения области С с длиной волны 200- 280 нм)

При длительном избыточном воздействии возможно:

- образование веществ, обладающих мутагенным действием.

- развитие рака кожи (меланомы) - в настоящее время считают, что ультрафиолетовый онкогенез является следствием фотоповреждений генетического материала, что проявляется изменениями ДНК, увеличением частоты развития хромосомных аберраций и мутаций, возрастанием скорости трансформации здоровых клеток в раковые. Однако механизм канцерогенного действия УФИ требует дальнейших исследований. Отмечено, что рак кожи наблюдается чаще у светлокожих, чем у темнокожих людей и в тех районах земного шара, где интенсивнее солнечная радиация. В России рак кожи в южных районах составляет 20—22 % всех форм рака, в то время как в северных районах он не превышает 7 %. В последние годы в связи с изменением озонового слоя атмосферы возрастает опасность возникновения рака кожи от УФИ Солнца.

- фотостарение кожи - результат хронического облучения кератиноцитов, сосудов и фиброзных тканей - "солнечный эластоз".

- фотоофтальмии (повреждения глаз) - гиперемия и отек конъюнктивы, блефароспазм, слезотечение, светобоязнь, катаракта, возрастная макулярная дегенерация, фотокератит (воспаление роговицы), солнечная ретинопатия (поражение сетчатки), злокачественные новообразования кожи век, птеригий (нарастание конъюнктивы на роговицу). Подобные поражения встречаются при отражении лучей солнца от поверхности снега в арктических и высокогорных районах («снеговая слепота»)

- возникновение у группы людей фотоаллергии и фотосенсибилизации - повышения чувствительности организма (чаще кожи и слизистых оболочек) к действию ультрафиолетового или видимого излучений.

Для профилактики подобных явлений желательно избегать пребывания под открытым солнцем в полуденные часы (с 11 до 15), когда поступает 40% от суточной дозы ультрафиолета. Необходимо использование средством индивидуальной защиты - широкополых шляп, одежды, покрывающей кожу, очков со стеклами, поглощающими ультрафиолет, а также солнцезащитных кремов широкого спектра.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Оcновная литература:

1.   Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич Л.С. гигиена и основы экологии человека. М., 2004.

2. Румянцев Г.И. гигиена XXI век., М., 2005.

3. Лакшин А.М., Катаева В.А. Общая гигиена с основами экологии человека. М., 2004.

 

Дополнительная литература:                     

1. Пивоваров Ю.П., Королик В.В. Руководство к лабораторным занятиям по гигиене и основам экологии человека. М. 2006.                                                                          

2. Катаева В.А., Лакшин А. М. Руководство к лабораторным, практическим и самостоятельным занятиям по гигиене и основам экологии человека. М.,2005. 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ УРОВНЯ ЗНАНИЙ:

1. Какова структура солнечного спектра.

2.  Биологическое действие инфракрасной радиации солнца.

3. Какова биологическая роль отдельных областей УФ излучения.

4. Назовите причины (естественные и искусственные) возникновения УФ недостаточности.

5. Основные симптомы проявления ультрафиолетовой недостаточности (голодания) у взрослых и детей и меры профилактики.

6. Лица каких профессий наиболее остро испытывают явление УФ недостаточности.

7. Дайте краткую характеристику искусственных источников УФ излучения.

8. Положительные сдвиги, наблюдающиеся в организме под влиянием искусственного УФ излучения.

9. Фотоэлектрический метод измерения УФ радиации, используемые приборы, их устройство и принцип работы.

10. Перечислите показания и противопоказания к облучению людей. 11. Каковы правила определения биодозы при организации облучения людей?

12.  Что такое фотоофтальмия? Назовите ее симптомы.

13. Охарактеризуйте облучательные установки (длительного и кратковременного действия).

    14. Как проводится оценка бактерицидного действия УФ радиации.

15. Как контролируют эффективность санации воздуха в ЛПУ?

16.Перечислите мероприятия по устранению изменений в воздухе при коротковолновом УФ излучении?

 

 

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ

1.В интегральном потоке солнечного спектра выделяют области:

а) ультрафиолетового излучения,

б) видимого света,

в) инфракрасного излучения,

г) космического излучения.

 

2. Биологическое значение видимой части солнечного спектра:

а) оказывает общестимулирующее действие на организм.

б) повышает обменные процессы.

в) обусловливает возможность осуществления зрительной функции глаза.

г) обладает эритемным действием.

 

3. Биологическое действие инфракрасной части солнечного спектра:

а) вызывает нагревание кожи.

б) повышает температуру тела.

в) расширяет кожные сосуды.

г) обладает бактерицидным действием.

 

4. Биологическое действие УФ-области солнечного спектра:

а) загарное.

б) витаминообразующее.

в) эритемное.

г) бактерицидное.

д) тепловое.

 

5. Факторы, влияющие на интенсивность естественного УФ-излучения:

а) прозрачность атмосферы.

б) солнечная активность.

в) высота стояния солнца над горизонтом.

г) высота местности над поверхностью моря.

д) количество зеленых насаждений.

 

6. Причины снижения количества естественного УФ-излучения на севере:

а) низкое стояние солнца над горизонтом.

б) постоянная облачность.

в) низкая температура воздуха.

г) малое число светлых дней в году.

 

7. Работники профессий, наиболее остро испытывающие явление

УФ-недостаточности:

а) строительные рабочие.

б) рабочие шахт.

в) рабочие предприятий, построенных по «бесфонарному» типу.

г) рабочие метрополитена.

 

8. Показания к профилактическому облучению искусственным УФ-излучением:

а) наличие признаков гиповитаминоза Д.

б) работа в условиях изоляции от солнечного света.

в) проживание в северных широтах.

г) повышенное атмосферное давление.

 

9.Противопоказания к профилактическому облучению УФ искусственным излучением:

а) активная форма туберкулеза.

б) заболевания щитовидной железы.

в) резко выраженный атеросклероз.

г) хронические заболевания печени и почек в стадии обострения.

д) злокачественные новообразования.

10. Искусственные источники излучения, применяющиеся для профилактического УФ- облучения людей:

а) лампа БУВ.

б) лампа ПРК.

в) лампа ЭУВ.

11. Типы фотариев, используемые в настоящее время:

а) маячного типа.

б) кабинного типа.

в) лабиринтного типа.

 

12. Рекомендуемая расчетная величина дозировки коротковолнового УФ-излучения при санации воздуха лампами БУВ:

а) 0,75-1 вт на 1 м³ в присутствии людей.

б) 2-3 вт на 1 м³ в отсутствии людей.

в) 0,75-1 вт на 1 м² площади помещения.

 

13. Профилактические меры для предотвращения вредного воздействия на людей коротковолнового УФ-излучения:

а) включение ламп в отсутствие людей.

б) экранирование ламп экранами из оконного стекла.

в) экранирование ламп экранами из оргстекла.

г) экранирование ламп непрозрачными экранами.

 

14. Профилактика фотоофтальмии при облучении людей в фотариях:

а) применение очков из темного стекла.

б) применение очков с металлической сеткой.

 

15. Изменения, возникающие в химическом составе воздуха помещения при длительном горении искусственных источников   УФ-излучения:

а) образование окислов азота.

б) снижение количества кислорода.

в) образование озона.

г) образование окиси углерода.

 

 

ОТВЕТЫ

1. а,б,в

2. а,б,в

3. а,б,в

4. а,б,в,г

5. а,б,в,г

6. а,б,г

7. б,в,г

8. а,б,в

9. а,б,в,г,д

10. б,в

11. а,б,в

12. а,б

13. а,б,г

14. а

15. а,в

 

СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ

 

Ситуационная задача №1

Для учащихся школы 1-2 классов необходимо организовать профилактическое УФ облучение с использованием ламп ЭУВ-30. Эритемный поток лампы ЭУВ – 540 мэр; площадь класса – 52 м², высота – 3 м. Рассчитать необходимое количество ламп для получения детьми ¼ биодозы (для получения одной биодозы необходим световой поток 5000 мэр).

Вариант ответа:

Время работы установки соответствует времени пребывания детей в классе – 4 часа.

F_уст = 5,4хSxН_п /t

Н_п = 5000х1/4 = 1250 (мэр мин/м²)

F_уст = 5,4х52х1250/240 = 1460 (мэр)

n = F_уст/F₁ = 1460/540 = 3 (лампы).

Лампы подвешивают на высоте 2,5 м от пола равномерно по всей площади класса.

Ситуационная задача №2

В профилактории работников метрополитена необходимо организовать фотарий с использованием лампы ПРК-2 для облучения 26 человек. Определить оптимальное расстояние облучаемых от лампы. Необходимую площадь фотария, схему облучения и количество лиц, облучаемых одновременно.

Вариант ответа

При использовании лампы ПРК-2 оптимальное расстояние облучаемых от лампы – 2 м, от стены – 1 м, минимальная площадь фотария в данных условиях – 36 м². Длина окружности (L = 2pr) составит:

L = 2х3,14х2=13 м

Т.к. на 1 человека необходимо 0,8-1,0 м, то можно облучать 13 человек. Время получения одной биодозы (для ламп ПРК-2) - 13 мин. Профилактическое облучение начинают с 0,5 биодозы, поэтому необходимое время составит 6,5 минут. Через каждые 2 дня биодозу увеличивают на 0,25. Облучение проводится 8-10 дней.

 

Ситуационная задача №3

В школе для учащихся 1-2 классов необходимо организовать профилактическое УФ-облучение с использованием ламп ЭУВ-30. Эритемный поток лампы ЭУВ – 540 мэр. Площадь каждого класса 52 кв. метра. Высота 3 м. Рассчитайте необходимое количество эритемных ламп из расчёта, что дети должны получать ¼ биодозы (для получения 1 биодоз необходим световой поток равный 5000 мэр). Какая облучательная установка необходима в данной ситуации?

Вариант ответа

В данных условиях необходимо организовать «Светооблучательную установку» длительного действия. Время работы установки определяется временем обязательного пребывания детей в классе 4 часа (4 урока). По формуле , где F – общий эритемный поток, S – площадь помещения, H – доза облучения, t – время облучения в мин. Рассчитываем общий эритемный поток (биодоза = 5000 мэр; - 1250 мэр).

По формуле , где n – кол-во ламп, F – общий эритемный поток, F₁ – эритемный поток одной лампы, получаем число необходимых ламп; лампы подвешиваются на высоте 2,5 м от пола равномерно по всей площади класса.

 

Ситуационная задача №4

В профилактории работников метрополитена необходимо организовать фотарий с использованием лампы ПРК-2. Облучению подлежат 26 человек. Указать оптимальное расстояние облучаемых от лампы, необходимую площадь фотария, схему облучения и количество лиц, облучаемых одновременно. Изложите правила организации фотария в данной ситуации.

Вариант ответа

 При использовании лампы ПРК-2 оптимальное расстояние облучаемых от лампы 2 м и на расстоянии 1 м от стены. В данных условиях минимальная площадь фотария 36 м². По формуле 2ПР определяем длину круга Z=2ПР=2×3,14×2=13 метров. Из расчёта 0,8-1м на одного человека мы можем облучать 13 человек. Облучению подлежат 26 человек. Время получения одной биодозы 13 мин. Профилактическое облучение начинается с 0,5 биодозы, т.е. 6,5 мин. Через каждые 2 дня – увеличение на 0,25 биодозы. Облучение 8-10 дней.

 

Министерства здравоохранения Российской Федерации

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ

И ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

Кусова А.Р. Битарова И.К.

СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ И ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.