ГІГІЄНІЧНІ ОЦІНКА ПРОМЕНИСТОЇ ЕНЕРГІЇ

ГІГІЄНІЧНІ ОЦІНКА ПРОМЕНИСТОЇ ЕНЕРГІЇ. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ІНТЕНСИВНОСТІ ТА ПРОФІЛАКТИЧНОЇ ДОЗИ УЛЬТРАФІОЛЕТОВОГО (УФ) ВИПРОМІНЮВАННЯ І ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ З МЕТОЮ  ПРОФІЛАКТИКИ ЗАХВОРЮВАНЬ І САНАЦІЇ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА.

МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ТА ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА  ПРИРОДНОГО ТА ШТУЧНОГО ОСВІТЛЕННЯ ПРИМІЩЕНЬ.

 

ГІГІЄНІЧНЕ  ЗНАЧЕННЯ СОНЯЧНОЇ РАДІАЦІЇ.

Людина звичайно зазнає діяння різних видів випромінювання. Серед відомих джерел і видів природної променистої енергії слід вказати на сонячне, радіоактивне і космічне випромінювання. Всі перелічені види променистої енергії роблять певний вплив на організм людини. Однак з них найбільше значення для людини має сонячна енергія.

Сонце і життя,— писав великий російський учений К. Л. Тімірязєв,— ці два уявлення людина, мабуть, звикла зв’язувати, зіставляти, як тільки почала свідомо оглядатися на навколиш­ній світ і на самого себе.

Відмічено дуже сприятливий вплив сонячного випромінювання в профілактиці туберкульозу, простудних захворювань і ряду інших. Широко відомі бактерицидні властивості сонячного ультрафіолетового випромінювання. Велике значення має сонячна радіація для загартовування організму. Сонячне випромінювання з успіхом використовується не тільки для профілактики, але й з лікувальною метою.

Для нашої науки неабияке значення має питання про історичне місце вітчизняних досліджень у галузі вивчення діяння сонячної променистої енергії. Найважливішими віхами в цьому відношенні є такі факти.

Ще за 15 років до Фінзена, якому зарубіжні вчені приписують звання основоположника науки про світлолікування, І. В. Годнєв у 1882 р. розв’язав ряд найважливіших питань про діяння світла на організм тварин і людини. Розвиток сонцелі­кування в нашій країні зв’язаний з ім’ям В. Ф, Снєгірьова, який у 1882 р. вперше застосував сонячне проміння для лікування гінекологічних хворих.

У 1901 р. В. Н. Томашевський взявся за вивчення бактери­цидних властивостей світла. Він показав, що головну роль у ді­янні світла на мікроорганізми відіграє ультрафіолетове про­міння.

Роботами російського вченого С. О. Бруштейна (1910 р.) бу­ло вперше встановлено об’єктивним шляхом вплив світла на не­рвову систему людини. Він запропонував рефлекторну теорію діяння променистої енергії на організм.

У зв’язку з найважливішими відкриттями   вітчизняних   до­слідників у галузі електросвітлотехніки   з’явилась   можливість застосовувати штучне світлолікування.  Його представниками і пропагандистами були  Штейн,   Гачковський,   Евальд,    Козловський, Мінін та ін.

За останні десятиріччя радянські дослідники (Галанін, Франк та ін.) провели значну роботу в галузі вивчення проме­нистої енергії та її діяння на організм людини. Доведено залеж­ність найважливіших біологічних реакцій від довжини хвилі випромінювання. Особливо добре вивчено питання про залеж­ність біологічних реакцій від діяння ультрафіолетового випро­мінювання з різною довжиною хвилі.

Завдання гігієнічної науки полягає в тому, щоб вивчити ді­яння сонячної радіації на людський організм у різних умовах (кліматичних, професійних, вікових та ін.). На основі цього ви­вчення можна розробити рекомендації щодо найраціональнішого використання сонячної радіації для зміцнення здоров’я і запобігання шкідливим наслідкам, спричинюваним неправильним застосуванням променистої енергії.

компакт диск кафедральний підручник

Успіхи науки у вивченні навколишнього світу нині досить значні. Багато нових знань одержано про Сонце, хоч відстань від Землі до Сонця становить 150 мли. км.

http://www.glossary.ru/cgi–bin/gl_sch2.cgi?R0pRurtl,tg9!quwutg

Щоб правильно зрозуміти діяння сонячної енергії на орга­нізм людини, для нас важливо знати ті явища на Сонці, які ве­дуть до утворення променистої енергії. Довгий час вважали, що джерелом сонячної променистої енергії є процеси горіння. Але це не так. Для того, щоб підтримати на такому рівні інтенсив­ність сонячного випромінювання, яке ми маємо тепер, треба було б «підкидати», як вважають учені, в «сонячну кочегарку» близько 20 брил кам’яного вугілля, кожна з яких дорівнює масі Землі. Якби сонячна куля цілком складалася з кам’яного ву­гілля, то така куля могла б «горіти», підтримуючи інтенсивність випромінювання на нинішньому рівні, всього лише протягом З— 4 тисяч років. В той же час наука довела, що Земля існує ба­гато мільярдів років. Звідки ж черпаються запаси сонячної про­менистої енергії?

Тепер добре вивчено так звані ядерні реакції. Це питання добре досліджене на найлегшому хімічному елементі — водні.. Виявляється, що при перетворенні 1 г водню в гелій виділяєть­ся стільки теплової енергії, скільки її утворилося б при згорянні 15 тонн бензину. На Сонці відбувається процес перетворення водню в гелій в результаті внутрішньоядерних реакцій. Речови­ною, що прискорює ці реакції, є вуглець. Щосекунди на Сонці відбувається перетворення близько 500 млн. тонн водню в гелій. Запаси водню на Сонці становлять приблизно 50% його маси, і втрата 500 млн. тонн за секунду для Сонця дуже незначна. За підрахунками, ще багато мільярдів років Сонце буде обігрівати нашу Землю з такою ж інтенсивністю, як зараз.

В результаті внутрішньоядерних процесів у надрах Сонця відбувається утворення сонячної променистої енергії. Сонячна промениста енергія поширюється в світовому просторі. Щосекунди Сонце втрачає у вигляді променистої енергії близько 4 млн. тонн своєї маси. Земля одержує лише одну двомільярдну частку сонячного випромінювання. За підрахунками, у ви­гляді променистої енергії Земля одержує щосекунди від Сонця близько 2 кг його маси. Цієї кількості сонячної променистої енергії досить для того, щоб підтримати ту різноманітність життя, яку ми маємо на Землі, і ті різні явища, які відбуваються на Землі.

Крім променистої енергії, Сонце випромінює частинки — атоми і електрони. Вони досягають земної атмосфери і приблизно на висоті 80—800 км, ударяючись об частинки розріджених га­зів земної іоносфери, викликають світіння їх. Треба сказати, що викидання атомів і електронів відбувається особливо інтенсивно в тій частині Сонця, де є плями. В результаті проникнення частинок у земну атмосферу виникають полярні сяйва.

Кількість сонячної променистої енергії, що досягає поверхні Землі, вимірюється з допомогою спеціальних приладів, які на­зиваються актинометрами. Вимірювання сонячної променистої енергії називається актинометрією. В актинометрії прийнято виражати інтенсивність радіації в малих калоріях тепла, яке утворюється на квадратному сантиметрі поверхні, перпендикулярної напрямові проміння, за 1 хвилину.

Вимірювання інтенсивності сонячного випромінювання показує, що при умові, якби це проміння попадало строго прямовисно і навколо Землі не було б атмосфери, то кожний квадратний сантиметр земної поверхні одержував би 1,93 малих калорій за хвилину. Вимірювання цієї величини на протязі багатьох років показало, що вона не змінюється. Тому величина сонячного ви­промінювання, яка дорівнює 1,93 малих калорій на 1 см2 за 1 хвилину, називається сонячною сталою.

У зв’язку з наявністю земної атмосфери і в результаті різних явищ, які відбуваються в ній, інтенсивність сонячної радіації біля поверхні Землі значно менша. Крім того, різні області земної кулі одержують неоднакову кількість сонячного тепла залежно від географічної широти.

Наявність атмосфери веде до того, що сонячна промениста енергія розсіюється, причому це розсіювання залежить від висоти стояння Сонця і від сезону року. Розсіяна радіація в осін­ньо-весняні місяці більша, ніж пряма радіація, і, навпаки, в літ­ні місяці пряма радіація значно більша, ніж розсіяна, або дифузна, сонячна радіація. В такому ж співвідношенні перебуває й інтенсивність теплової радіації.

На границі атмосфери в складі сонячного випромінювання 43% інфрачервоного, 52% видимого, 5% ультрафіолетового про­міння. Біля поверхні Землі інфрачервоне проміння становить 59%, видиме — 40%, ультрафіолетове— 1%.

Докладніше ознайомлення з сонячним спектром показує, що в ньому можна виділити такі ділянки: 1) інфрачервоне проміння з довжиною хвилі від 150000 А до 7600 А; глибина проник­нення цього проміння в тканини тіла — до 10 мм; 2) видиме проміння з довжиною хвилі від 7600 А до 3900 А; глибина про­никнення його в тканини організму — від 1 до 10 мм; 3) ультрафіолетове проміння з довжиною хвилі від 3900 А до 2900 А. Коротше ультрафіолетове проміння, що є в сонячному випромі­нюванні, затримується атмосферою.

http://www.obzh.ru/nad/3-4.html

Ультрафіолетове проміння сонячного спектра в свою чергу поділяється на довге — з довжиною хвилі від 3900 до 3200 А  і середнє — від 3200 до 2900 А Довге проникає в тканини орга­нізму на глибину до 1 мм, а середнє — до 0,5 мм.

Досягаючи поверхні Землі, сонячна енергія в значній частині вбирається; частково вона відбивається назад в атмосферу. Виражене в процентах відношення кількості відбитої від Зем­лі променистої енергії до кількості падаючої сонячної промени­стої енергії називається альбедо (albedo — білість). Величина цього показника залежить від властивостей відбиваючої по­верхні. Чорна земля відбиває 13% усієї променистої енергії, а свіжий сніг — 85% променистої енергії.

Діяння променистої енергії на той чи інший об’єкт визнача­ється вбиранням її тим середовищем або тканиною, через які вона проходить. Якщо промениста енергія, проходячи через тка­нину, вбирається нею, зазнає в ній яких-небудь змін і перетворюється в інший вид енергії, то говорять про теплове, або фотохімічне, діяння променистої енергії. В результаті фотохімічного діяння в тканинах організму можуть виникати нові речовини, може відбуватися руйнування речовин і тканин.

Ультрафіолетове проміння сонячного спектра вбирається вже в поверхневих шарах шкіри. В результаті цього вбирання виникають певні фотохімічні явища. Діяння на шкіру ультрафіо­летового проміння викликає, по-перше, еритемну реакцію шкіри; по-друге — пігментацію шкіри; по-третє — утворення вітамі­ну D; по-четверте —утворення високоактивних біологічних речовин. Разом з тим слід пам’ятати і про безпосереднє діяння ви­промінювання на нервові закінчення в шкірі.

Дослідження показали, що не можна говорити про ультрафі­олетове проміння взагалі й оцінювати його біологічну ефектив­ність на підставі сумарної ефективності ультрафіолетового випромінювання.

Можна підібрати довжини хвиль ультрафіолетового проміння, які не викликають практично утворення вітаміну D, але спричиняються до значної пігментації шкіри поряд з відносно слабкою еритемою. З другого боку, можна вибрати довжину хвиль ультрафіолетового проміння бактерицидні, які, проте, мають дуже незначне пігментуюче діяння. І не тільки не виклика­ють утворення вітаміну D, але й приводять до його зникнення і до утворення далеко не байдужих продуктів фотохімічного розкладу.

Наростання еритемоутворюючого діяння ультрафіолетового випромінювання починається з 3200 А з максимумом у ділянці 2970 А; друге виразне підвищення еритемоутворюючого діяння знаходиться в ділянці 2500—2600 А. Максимум пігментуючого діяння ультрафіолетового випромінювання знаходиться в ділянці 3200 А. Виразний максимум в утворенні вітаміну D знахо­диться в ділянці 2800—2900 А. Найбільше бактерицидне діяння має ультрафіолетове проміння в ділянці 2500—2600 А_.

http://www.glossary.ru/cgi–bin/gl_sch2.cgi?R0pRurtl,tg9!quwutg

Під еритемною дозою ультрафіолетового випромінювання, або «біодозою», розуміють кількість ультрафіолетового випромінювання, яка викликає ледве помітне почервоніння шкі­ри людини, або еритему. Ця доза може виражатись або в часі діяння ультрафіолетового випромінювання, або в енергетичних одиницях, або в мг/см2 щавлевої кислоти, яка розкладається під діянням цього випромінювання. Відповідно до цього одна еритемна доза ультрафіолетового випромінювання становить 22—30 міліграм-калорій на 1 см2, або 3,7—4,1 мг/см2 щавлевої кислоти, що розкладається.

Фотоеритема може бути показником найви­щої допустимої дози ультрафіолетового випромінювання, з одного боку, і показником біологічної активності того чи іншого джерела цього випромінювання — з другого.

Ультрафіолетове випромінювання викликає утворення в шкі­рі високоактивних речовин, які діють на інші тканини організ­му. Видима реакція у вигляді еритеми є тільки зовнішнім проя­вом діяння ультрафіолетового випромінювання на організм. Ра­зом з появою еритеми на шкірі людини зміни спостерігаються й у внутрішніх органах. Відмічена гіперемія слизової оболонки сечового міхура, легень та інших органів.

http://www.obzh.ru/nad/3-4.html

Відносно механізму діяння ультрафіолетового проміння те­пер поширена точка зору, що в ньому беруть участь як гумо­ральні, так і нервові фактори.

Нервово-рефлекторний вплив полягає в подразненні поверх­нево закладених закінчень нервів у шкірі. Ці подразнення^; по рефлекторних дугах передаються до центральної нервової си­стеми і у відповідь на це відбувається та чи інша реакція з бо­ку різних тканин організму. Гуморальний фактор характеризу­ється тим, що високоактивні речовини типу гістаміну, які над­ходять у кров, також діють у свою чергу на нервову систему та інші органи і викликають відповідні реакції. В результаті діяння підвищених доз ультрафіолетового випромінювання виникають дерматити, опіки шкіри, фотоофтальмія. Від діяння підвищених доз ультрафіолетового випромінювання може настати активування латентних форм туберкульозу.

Діючи на шкіру в помірних дозах, ультрафіолетове випромі­нювання веде до того, що посилюються процеси живлення, ро­сту, розмноження в клітинах епідермісу. При належному догля­ді шкіра стає м’якою, еластичною, гладкою. В шкірі нагромад­жується пігмент. Виникаючі рухові, судинорухові, секреторні рефлекси ведуть до розслаблення гладких м’язів шкіри. Це сприяє кращому відкриттю устя потових і сальних залоз.

При повторних опромінюваннях сонячним світлом, що мі­стить ультрафіолетове проміння, посилюється вироблення рого­вої речовини в епідермісі і ріст рогових утворів шкіри волос­ся, нігтів. Відмічається швидша регенерація відживаючих клітин шкіри. Шкіра стає немовби більш молодою і працездатнішою вона краще протистоїть шкідливим зовнішнім впливам.

Ультрафіолетове випромінювання робить істотний вплив на процеси обміну. Воно викликає збільшення засвоєння азотистих речовин, якщо застосовується в помірних дозах, поліпшує фосфорно-кальцієвий обмін у зв’язку з утворенням вітаміну D.

Ультрафіолетове випромінювання збільшує міцність капіляр­них стінок; воно впливає на поліпшення імуннобіологічних ре­акцій організму.

У зв’язку з тим, що ультрафіолетове випромінювання має та­ке велике значення для організму людини, в науку запровадже­но термін «світлове голодування». Під цим терміном “розуміють недостатнє діяння сонячного ультрафіолетового випромінювання на шкірні покриви людини.

В результаті діяння на організм людини ультрафіолетового випромінювання відбувається загартовування організму людини. Під загартовуванням слід розуміти  процес удосконалення бар’єрних функцій, які забезпечують збільшення стійкості орга­нізму до зовнішніх впливів. Щодо здорових людей цей термін слід розуміти, як підтримання реактивного статусу на сприят­ливому рівні.

Ультрафіолетове випромінювання сприятливо діє також на кров. Відмічено збільшення формених елементів крові і гемогло­біну при користуванні помірними дозами ультрафіолетового випромінювання.

Застосування штучного ультрафіолетового випромінювання на виробництві показало, що можна добитися зниження ряду захворювань, зокрема зниження захворювань на грип.

Коротке і довге ультрафіолетове проміння по-різному впливає на біологічні процеси в організмі. При діянні довгохвильового ультрафіолетового випромінювання (2970—3020 А) відмічається розширення артеріол, потім відбувається розширення

капілярів і настає гіперемія. Тому при застосуванні довгохвильового ультрафіолетового випромінювання відмічається підви­щення температури на опроміненій ділянці зразу після опромнювання. Якщо застосовувати короткохвильове ультрафіолетове опромінювання (2540 А), реакція проходить інакше. Процес починається з судинного спазму, потім намічається розширення поверхневих капілярів. Судинна реакція відбувається за застій­ним принципом. У зв’язку з цим підвищення температури опро­міненої ділянки не настає, і тільки через деякий час появляєть­ся еритема.

http://www.glossary.ru/cgi–bin/gl_sch2.cgi?R0pRurtl,tg9!quwutg

 

Довгохвильове ультрафіолетове випромінювання викликає підвищення секреції шлункових та слинних залоз і характери­зується головним чином зміною в кількості секрету. Опроміню­вання коротким ультрафіолетовим промінням веде до якісних змін секреції слини і шлункових залоз.

Значення ультрафіолетового випромінювання для організму дуже велике, Тому слід звернути увагу на ті фактори, які впли­вають на зміну ультрафіолетового випромінювання біля поверх­ні Землі. Цими факторами є: забруднення атмосферного повітря, наявність того чи іншого ступеня хмарності.

Запилення і задимлення атмосферного повітря, за даними різних дослідників, може зменшувати природну ультрафіолето­ву радіацію на 50% і більше. Хмарність може зменшити кіль­кість ультрафіолетового випромінювання на 90%.

http://okna.com.ua/artic.php?a=961

Ці фактори зменшують ультрафіолетову радіацію не тільки кількісно, але й, головним чином, якісно. Зменшення ультрафіо­летового випромінювання йде за рахунок біологічно активної короткохвильової ультрафіолетової радіації. Таким чином, за­бруднення атмосферного повітря, тривалий хмарний стан погоди можуть викликати світлове голодування.

У нашій країні, як ніде в світі, приділяється величезна увага захисту атмосферного повітря від забруднень. Цим самим усувається перша частина факторів, які зменшують природне ультрафіолетове випромінювання. Друга частина факторів має бути вивчена, і її несприятливим наслідкам можна запобігти з допомогою сучасної техніки. Тут мається на увазі застосування штучного ультрафіолетового опромінювання.

Для вимірювання ультрафіолетового опромінювання запро­поновано багато методів, але й досі серед них немає жодного надійного і простого в застосуванні. Останнім часом набув по­ширення щавлевокислий метод вимірювання ультрафіолетового випромінювання Сонця і небосхилу.

Суть методу полягає в тому, що щавлева кислота в присут­ності солі азотнокислого уранілу під діянням сонячного ультра­фіолетового випромінювання розкладається. Результати вира­жаються в міліграмах щавлевої кислоти, що розкладається на 1 см² опроміненої поверхні. При визначенні застосовується-розчин, який містить в 1 л 6,3 г щавлевої кислоти і 5,02 азотнокис­лого уранілу. Цей розчин застосовується для визначення інтен­сивності ультрафіолетової ділянки сонячного спектра, що доходить до Землі з довжиною хвиль від 3900 А до 2900 А. Коли застосувати розчин, який містить в 1 л 6,3 г щавлевої кислоти і 0,502 г азотнокислого уранілу, то цим способом можна визначи­ти ділянку ультрафіолетового спектра з довжиною хвилі від 3500 до 2909 мА, тобто ділянку, яка має найбільше значення.

Крім цього, для вимірювання ультрафіолетової радіації ре­комендується фотоелектричний метод, в якому застосовується сурм’яно-цезієвий фотоелемент із спеціальним фільтром. Цей прилад називається ультрафіолетметром. Він градуйований у мікроерах на 1 см². Для одержання еритеми шкіри потрібно 500 мікроерхвилин на 1 см².

Тепер проведено дослідження напруження природної ультра­фіолетової радіації в ряді міст нашої країни і на деяких поляр­них станціях.

В умовах Києва вивчалися втрати ультрафіолетової радіа­ції в різні місяці при різних напрямах вітру. Виявилось, що на інтенсивність ультрафіолетової радіації в Києві впливає забруд­нення повітря промисловими об’єктами, розташованими в різ­них місцях, і що в. різних точках міста в один і той же час ульт­рафіолетове випромінювання не однакове.

http://okna.com.ua/artic.php?a=961

Ультрафіолетове випромінювання проникає добре через кварцеве скло, гірше через увіолеве скло і майже зовсім не про­никає через звичайне віконне скло. Все ж дослідження показа­ли, що випромінювання, яке проникає через звичайне віконне скло, має до деякої міри бактерицидні властивості. Отже, та частина ультрафіолетового випромінювання, яка проникає через віконне скло, також корисна для людини. Тому дуже бажано, щоб у приміщення попадало пряме сонячне світло або розсіяне сонячне світло від небосхилу. Сонячне світло, відбите від про­тилежного будинку, ультрафіолетового випромінювання не мі­стить. Тому необхідно, щоб через вікна було видно ділянку не­босхилу.

http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3374

Світлове голодування може мати місце у осіб ряду профе­сій: при роботі в шахтах, у метро і на деяких інших виробницт­вах. Для поповнення недостатньої кількості ультрафіолетового випромінювання в таких випадках застосовуються так звані фо­тарії. Фотарії являють собою приміщення, в яких встановлені джерела ультрафіолетового випромінювання. З другого боку, є ряд професій, зв’язаних з діянням на людину надлишку ультра­фіолетового випромінювання (зварювання металів, фізіотера­певтичні кабінети). В цих випадках слід проводити запобіжні заходи.

Ультрафіолетове випромінювання, як було сказано, має до­сить сильне бактерицидне діяння. Тепер для стерилізації повіт­ря в приміщеннях використовуються установки з бактерицидни­ми лампами. Вони застосовуються в основному в лікарнях, школах та інших закладах.

Видима ділянка сонячного спектра має величезне значення для людини і. насамперед в освітленні (див, лекцію 9, «Гігієна освітлення»). Вплив видимого проміння на людину здійснюється через зоровий апарат і шкіру.

Видиме проміння впливає і на теплообмін. Проникаючи в тканини тіла на глибину до 10 мм, воно разом з інфрачервоним викликає глибоке теплове діяння.

 Видиме проміння має також слабке фотохімічне діяння, яке може посилюватись так званими фотосенсибілізаторами. В ор­ганізмі людини таким фотосенсибілізатором є гематопорфірин, який міститься в незначній кількості в крові. До сенсибілізато­рів належить також акрихін, антрацен і антрахінон, наявний в продуктах перегонки кам’яного вугілля і нафти, наприклад, в кам’яновугільному пеку. Разом із світлом вони можуть шкідли­во діяти на організм. При роботі на сонячному світлі у робітни­ків з шкірою, забрудненою пилом кам’яновугільного пеку, спо­стерігалися дерматити, кон’юнктивіти, головний біль, розбитість, і підвищена температура тіла. При роботі з кам’яновугільним пеком у нічних умовах захворювання не виникало.

Механізм діяння сенсибілізуючих речовин точно не відомий. Є припущення, що має місце перетворення ними довгохвильово­го проміння в короткохвильове, яке має сильніше біологічне діяння.

Діяння інфрачервоного випромінювання виявляється як у виникненні нервово-рефлекторних процесів, так і в гуморальних змінах. В результаті цього відбувається розширення капілярів, яке призводить до активної гіперемії. Тому при діянні теплово­го випромінювання зразу виникає гіперемія на опроміненій ді­лянці. При діянні інфрачервоного проміння на опромінену ді­лянку гіперемія має нерізкі обриси і захоплює поблизу розмі­щені суміжні неопромінені ділянки. Це залежить від нервово-рефлекторних причин і наявності нервових анастомозів. Харак­терно, що теплова гіперемія настає під час діяння інфрачерво­ного проміння і швидко зникає слідом за припиненням теплово­го впливу. При дуже сильних діяннях тепла настає вже не тільки гіперемія, але й запалення шкіри у формі еритеми, пухирів тощо.

Інфрачервоне випромінювання може створити сприятливий фон для діяння видимого й ультрафіолетового випромінювання. Крім того, найкоротше інфрачервоне проміння з довжиною хвилі від 7900 до 10 000 А проникає через кістки черепа. При ін­тенсивній сонячній радіації температура між черепною короб­кою і мозком може підвищитися до 41°. Настає еритематозне запалення мозкових оболонок з різко вираженим діянням на мозкові центри. В результаті цього виникає особливий стан ор­ганізму, який називають сонячним ударом. При легких формах сонячного удару відмічається гіперемія лиця, різкі го­ловні болі, запаморочення, мигтіння в очах плям, точок, розши­рення зіниць, сповільнення пульсу та ін. При тяжчих формах сонячного удару ці ознаки ще більш посилюються. Крім того, приєднується сповільнене дихання, різка гіперемія лиця, підви­щення температури тіла, асфіктичне дихання, аритмічний пульс. блювання, судороги та інші цереброменінгеальні явища.

Підсумовуючи, необхідно підкреслити, що спільне діяння ультрафіолетового, видимого й інфрачервоного випромінювання Сонця виявляється особливо сприятливим. Ще сприятливішим для організму людини є спільний вплив сонця, повітря і води. Сонячне світло є, таким чином, природним фактором здорового клімату.

http://www.obzh.ru/nad/3-4.html

Спостереження  вивчення діяння сонячної променистої енергії показують, що сонячне тепло і світло є в багатьох випадках кориснішими, ніж різні фізичні методи лікування і медикаментозні препарати. У зв’язку з цим ми повинні завжди пам’ятати про сонячну променисту енергію і думати про розумне використання тих щедрих дарів, які посилає на Землю Сонце.

Методика визначення показників природного освітлення приміщень

Дані описового характеру:

1.Зовнішні фактори, від яких залежить природне освітлення приміщень:

–         географічна широта місцевості, клімат (кількість хмарних днів та світловий клімат) місцевості;

–         сезон року та години дня, коли експлуатується приміщення, наявність затінюючих об’єктів (будівель, дерев, гір).

2. Внутрішні фактори:

–         найменування та призначення приміщень;

–         орієнтація вікон по сторонах горизонту, поверх;

–         вид природного освітлення, тобто розміщення світлових пройомів, (одностороннє, двостороннє, верхнє, комбіноване);

–         кількість вікон, їх конструкція (однорамні, дворамні, спарені);

–         якість та чистота скла, наявність затінюючих предметів (квітів, фіранок);

–         висота підвіконня, відстань від верхнього краю вікна до стелі;

–         яскравість (відбиваюча здатність) стелі, стін, обладнання та меблів.

Від перерахованих факторів залежить також інсоляційний режим приміщень (тобто тривалість прямого сонячного освітлення) і в першу чергу – від орієнтації вікон по сторонах горизонту (табл. 1).

 

Таблиця 1

Типи інсоляційного режиму приміщень

 

За гігієнічними нормативами тривалість інсоляції житлових, навчальних та їм подібних за призначенням приміщень повинна бути не меншою 3 годин.

Оцінка природного освітлення приміщень геометричним методом:

1. Визначення світлового коефіцієнта (відношення площі заскленої частини вікон до площі підлоги, виражене простим дробом):

–       вимірюють сумарну площу заскленої частини вікон S₁, м²;

–       вимірюють площу підлоги, S₂ м²;

–       розраховують світловий коефіцієнт – СК = S₁ : S₂=1 🙁n розраховують діленням S₂ на S₁ і округляють до цілої величини).

Отриманий результат оцінюють згідно гігієнічних нормативів (табл.2).

 

Таблиця 2.

Норми природного освітлення деяких приміщень різного призначення

 

2. Визначення кута падіння a (кут АВС на найбільш віддаленому від вікон робочому місці, утвореного горизонтальною лінією чи площиною АВ від робочого місця до нижнього краю вікна (підвіконня) та лінією (площиною) від робочого місця до верхнього краю вікна АС) (мал. 4.1).

 

Мал.  Схема визначення кута падіння та кута отвору

 

У зв’язку з тим, що цей кут утворює з лінією засклення вікна прямокутний трикутник, то його визначають за тангенсом – відношенням висоти вікна ВС над рівнем робочого місця (протилежний катет) до відстані від вікна до робочого місця АВ (прилеглий катет). За значенням тангенсу в таблиці 3 знаходять кут падіння a.

tg a = ВС/АВ

 

Таблиця 3.

Таблиця натуральних тригонометричних величин

 

3. Визначення кута отвору g (кута САD, під яким з робочої точки видно ділянку неба). Цей кут визначають як різницю між кутом падіння a та кутом затінення b-кутом DАВ на робочому ж місці між горизонталлю та площиною від робочого місця до вершини затінюючого об’єкта – будівлі, дерев, гір (див. схему, мал. 4.1) .

Для визначення кута затінення знаходять на вікні точку перетину лінії (чи площини) від робочого місця до вершини затінюючого об’єкту Д, ділять величину катета ВД на АВ (тангенс кута затінення), а в таблиці знаходять кут затінення b.

tg b = ВД/АВ

кут отвору – g =Ða – Ðb

 

4. Визначення коефіцієнта заглиблення приміщення – відношення відстані від вікна до протилежної стіни ЕF в метрах, до висоти верхнього краю вікна над підлогою СЕ в метрах. За гігієнічними нормативами цей коефіцієнт не повинен перевищувати 2 для житлових, навчальних та їм подібних приміщень.

 

Світлотехнічний метод дослідження природного освітлення приміщень – визначення коефіцієнта природної освітленості (КПО).

Коефіцієнт природної освітленості (КПО) – виражене у відсотках відношення освітленості горизонтальної поверхні (на рівні підлоги чи робочого місця) в приміщенні до виміряної одночасно освітленості розсіяним світлом горизонтальної поверхні під відкритим небосхилом: КПО = .

Освітленість у приміщенні та за його межами вимірюють за допомогою люксметра (див. навчальну інструкцію, додаток 2 та мал. 4.2).

 

 

 

Мал. Люксметр Ю-116.

 

(1 – вимірювальний прилад (гальванометр ); 2 – світлоприймач (селеновий фотоелемент); 3 – світлові фільтри-насадки)

НАВЧАЛЬНА ІНСТРУКЦІЯ

Вимірювання освітленості люксметром

Люксметр Ю-116 чи Ю-117 складається з селенового фотоелемента з фільтрами-насадками та гальванометра зі шкалою. Фотоелемент спрацьовує під впливом світла, виробляючи електричний струм, силу якого вимірюють гальванометром. Стрілка його вказує число люксів, що відповідає досліджувальній освітленості.

На панелі вимірювального приладу встановлено кнопки перемикача і табличку зі схемою, яка зв’язує дію кнопок та насадки з різними діапазонами вимірювань. Прилад має дві шкали: 0 – 100 і 0 – 30. На кожній шкалі точками зазначено початок діапазону вимірювань: на шкалі 0 – 100 точка знаходиться над позначкою 20, на шкалі 0 – 30 над позначкою 5. Також  є коректор для встановлення стрілки на нульове положення, який регулюється викруткою.

Селеновий фотоелемент, що приєднується до приладу за допомогою вилки, знаходиться в пластмасовому корпусі. З метою зменшення похибки використовують сферичну насадку на фотоелемент, виготовлену з білої світлорозсіюючої пластмаси та непрозорого кільця. Ця насадка застосовується паралельно з однією із трьох інших насадок-фільтрів, які мають коефіцієнти ослаблення 10, 100, 1000, що розширює діапазони вимірювань.

У процесі вимірювання стрілку приладу встановлюють на нульовій поділці шкали, потім напроти натисненої кнопки визначають вибране за допомогою насадок найбільше значення діапазону вимірювання. При натискуванні кнопки, напроти якої написано найбільше значення діапазону вимірювань, кратне 10, слід користуватися для відліку показів шкалою 0 – 100, при натиснутій кнопці, проти якої нанесено значення діапазону, кратне 3, шкалою 0 – 30. Показання приладу в поділках за відповідною шкалою множать на коефіцієнт ослаблення, що позначений на відповідній насадці.

Прилад відградуйовано для вимірювання освітленості, яку створюють лампи розжарювання. Для природного світла вводять поправочний коефіцієнт 0,8; для люмінесцентних ламп денного світла (ЛД) – 0,9; для ламп білого кольору (ЛБ) – 1,1.

Загальну оцінку природного освітлення приміщень дають на підставі порівняння усього комплексу визначених показників з гігієнічними нормативами. В основу розробки цих нормативів покладено точність зорової роботи, тобто –  розміри деталей об’єкту, які потрібно розрізняти, їх контрастність відносно фону та інші.

 

 

Фізичні характеристики штучного освітлення

Штучне освітлення поділяється в залежності від призначення на робоче, аварійне, евакуаційне та охоронне. Розрізняють такі системи штучного освітлення: загальне, місцеве та комбіноване.

Система загального освітлення призначена для освітлення всього приміщення, вона може бути рівномірною та локалізованою. Загальне рівномірне освітлення встановлюють у цехах, де виконуються однотипні роботи невисокої точності по усій площі приміщення при великій щільності робочих місць. Загальне локалізоване освітлення встановлюють на поточних лініях, при виконанні робіт, різноманітних за характером, на певних робочих місцях, при наявності стаціонарного затемнюючого обладнання, та якщо треба створити спрямованість світлового потоку.

Місцеве освітлення призначається для освітлення тільки робочих поверхонь, воно може бути стаціонарним (наприклад, для контролю за якістю продукції на поточних лініях) та переносним (для тимчасового збільшення освітленості окремих місць або зміни напрямку світлового потоку при огляді, контролю параметрів, ремонті). Світильники місцевого освітлення повинні бути зручними у користуванні, а, головне, безпечними при експлуатації. Категорично забороняється застосовувати лише місцеве освітлення, оскільки воно створює значну нерівномірність освітленості, яка підвищує втомленість зору та призводить до розладу нервової системи. Таке освітлення на виробництві є допоміжним до загального.

Комбіноване освітлення складається з загального та місцевого. Його передбачають для робіт І—VIII розрядів точності за зоровими параметрами, та коли необхідно створити концентроване освітлення без утворення різких тіней.

Джерела світла.

Головними джерелами світла для промислового освітлення є лампи розжарювання та газорозрядні лампи різноманітних типів. Кожен із типів ламп має свої недоліки та переваги.

Лампи розжарювання (ЛР) належать до джерел світла теплового випромінювання, їх світлова віддача складає 10… 15 лм/Вт. Вони створюють безперервний спектр випромінювання, який найбільш багатий жовтими та червоними (тобто інфрачервоними) променями та бідніший у зоні синіх та зелених спектрів випромінювання, ніж спектр природнього світла неба, що погіршує розрізнення кольорів. У цих ламп низький коефіцієнт корисної дії, малий термін служби (до 1000 годин), висока температура на поверхні колби (250…300 °С). Водночас вони мають деякі переваги: широкий діапазон потужностей і типів, порівняно з газорозрядними лампами, незалежність експлуатації від навколишнього середовища (вологості, запиленості і т. д.), простота світильників та компактність. На підприємствах для освітлення застосовують різноманітні види ламп розжарювання: вакуумні (В), газонаповнені (Г), газонаповнені біоспіральні (Б) та ін.

Газорозрядні лампи (люмінесцентні, ртутні, високого тиску дугові типу ДРЛ та ін.) випромінюють світло, близьке до природного. Поверхня колби цих ламп холодна, вони більш економні, дозволяють створювати високу освітленість. За спектром їх випромінювання передача кольорів має велике значення для промисловості, оскільки дає можливість визначити дійсну якість продукції, здійснювати контроль сировини, напівфабрикатів та готових виробів. Люмінесцентні лампи в 2,5…З рази економніші від ламп розжарювання, працюють протягом 5-ти тис. годин, їх світловіддача становить З0…80лм/Вт.

Недоліки освітлювальних установок із газорозрядними лампами (пульсація світлового потоку, осліплююча дія, шум дроселів, великі первинні витрати на закупівлю та монтаж) компенсуються їх економнічністю в процесі тривалої експлуатації, а також їх незамінністю при необхідності виконання робіт із розрізненням кольорів. Пульсація світлового потоку газорозрядних ламп не сприймається оком, але небажана, оскільки є причиною виникнення стробоскопічного ефекту. В пульсуючому світлі виникає викривлення зорового сприйняття стану рухомих та обертальних об’єктів, а це вже є небезпечним фактором. Ослаблення пульсації досягається підключенням паралельно працюючих ламп на різні фази трифазної мережі або застосуванням високочастотного постачання освітлювальної установки. Засліплювання змінює сприйняття спектрального складу світлового випромінювання. Тому захист від блискучості таких світильників обов’язковий. Не дозволяється застосовувати відкриті газорозрядні лампи.

Зараз виготовляють такі види газорозрядних ламп, які розрізняються за спектром: лампи денного світла (ЛД) мають блакитний колір, за спектром випромінювання вони близькі до розсіяного світла чистого неба; лампи денного світла з покращеною передачею кольорів (ЛДЦ), вони близькі до ламп ЛД, але мають кращу передачу кольорів теплих відтінків, у тому числі зовнішнього вигляду людини; люмінесцентні лампи типу ЛЄ найбільш близькі до спектру природного сонячного світла; лампи білого кольору ЛБ дають випромінювання з меншим вмістом синьо-фіолетових променів, світло у них трохи фіолетове, нагадує світло неба, критого хмарами, що освітлюються сонцем; лампи холодно-білого світла ЛХБ, ЛХЄ дають кращу передачу світла, ніж лампи ЛБ та ЛД; лампи тепло-білого світла ЛТБ дають світло рожево-білого відтінку. У виробничих приміщеннях підприємств доцільно застосовувати люмінесцентні лампи білого світла – ЛБ. Вони найбільш економні та дають світло теплих тонів. Лампи ЛТБ можна застосовувати в приміщеннях для відпочинку. Там, де необхідно проводити ретельний контроль якості продукції, належить застосовувати лампи ЛДЦ. Люмінесцентні лампи треба застосовувати насамперед там, де недостатнє природне освітлення (приміщення з вікнами, що затіняються будівлями, деревами, або виходять на північ, експедиції, підвальні приміщення тощо). Для комбінованого освітлення краще застосовувати лампи ЛБ. Лампи ДРЛ (дугові ртутні) належать до ламп високого тиску. Вони економні, світлова віддача майже 75…100 лм/Вт. Такі лампи застосовують для освітлення в цехах при виконанні грубих робіт та робіт середньої точності, при загальному нагляді, а також для зовнішнього освітлення місць навантаження, вивантаження і в цехах великої висоти та площі.

Світильники

Світильники складаються з джерела світла та арматури. Арматуру призначено для перерозподілу світлового потоку, захисту очей від блискучості, запобігання забруднення джерела світла та його пошкоджень.

Світильники класифікуються за спрямуванням світлового потоку в робочій зоні та захистом від факторів навколишнього середовища. За напрямком світлового потоку вони поділяються на світильники: прямого світла (випромінювання нижче за світильник, не менше 80% світлового потоку спрямовано на робочу поверхню); відбитого світла (випромінювання світлового потоку – більше 80% – спрямовано на стелю та верхню частину стін (вище за світильник); напіввідбитого світла (40-60% світлового потоку спрямовується на робочу поверхню, а решта – на стелю).

За ступенем захисту від навколишнього середовища світильники поділяються на: пилонезахищені (відкриті); пилозахищені та пилонепроникні; водозахищені (від потрапляння крапель зверху); водонепроникні або герметичні (навіть при зануренні у рідину); вибухозахищені (для вибухонебезпечних і пожежонебезпечних приміщень, наприклад, приміщень, де застосовується спирт, гас, розчинники фарб). Вимоги безпеки до світлового обладнання встановлені відповідним стандартом.

Рис.  Зона засліплення (в) та відсутності засліплення (б) працівника від світильника з лампою розжарювання

Нормування штучного освітлення виробничих приміщень.

Нормами встановлюються мінімально допустимі величини освітленості виробничих та допоміжних приміщень, житлових та громадських будівель, територій виробничих підприємств, відкритих просторів та залізничних шляхів. Мінімальна освітленість встановлюється залежно від характеру зорової роботи за найменшим розміром об’єкта розрізнення, контрастом об’єкта з фоном і характеристикою фону. Враховується система робочого освітлення (загальне або комбіноване) та джерела світла (лампи розжарювання або газорозрядні). Згідно з нормами всі роботи в залежності від розміру об’єкта розрізнення поділяються на 8 розрядів, більшість з яких ділиться на 4 підрозряди (а, б, в, г) за характером фону та величиною контрасту об’єкта з фоном. На промислових підприємствах робоче освітлення більшості виробничих приміщень відповідає III…VIII розрядам зорових робіт. Приміщення в основному обладнуються системами комбінованого освітлення. На поточних лініях воно локалізоване.

Крім робочого освітлення, нормами передбачається встановлення аварійного, евакуаційного та охоронного освітлення.

Аварійне освітлення призначається для продовження робіт там, де у випадку відсутності робочого освітлення може порушуватися технологія, виникнути небезпека вибуху, пожежі, отруєння людей, наприклад, компресорні, котельні, пічні відділення тощо. Найменша освітленість робочих поверхонь при цьому повинна становити 5% від робочого освітлення, але не менше 2 лк у приміщенні! Д лк на території підприємства.

Евакуаційне освітлення передбачають для безпечної евакуації людей із приміщень у місцях, небезпечних для проходу, сходових клітках, а також на шляху евакуації людей із приміщення або території. Це освітлення повинно забезпечувати освітленість 0,5 лк на підлозі або східцях і 0,2 лк на землі. Для цього застосовуються світильники аварійного освітлення.

Охоронне освітлення передбачають уздовж території в нічний час, або чергове в приміщенні. Для цього виділяють частину світильників робочого або аварійного освітлення, які забезпечують освітленість на рівні землі або підлоги не менше 0,5 лк.

У розрахунку штучного освітлення для конкретних умов виробництва виникає потреба дослідити існуючу освітлювальну установку або спроектувати нову для даного виду робіт. У першому випадку розраховують освітленість, яку повинна створити освітлювальна установка, вимірюють дійсну освітленість та порівнюють її з нормованою. У другому випадку обирають систему освітлення, тип джерела світла, визначають нормовану освітленість і розраховують кількість світильників або ламп, які забезпечують нормовану освітленість. Для цього застосовують методи питомої потужності, коефіцієнта використання світлового потоку і точковий.

 

1. Штучне освітлення (як і природне) характеризують:

–       сила світла (І) – потужність джерел світла, яка визначається в канделах (Кд). Це сила світла, яка генерує у певному напрямку монохроматичне випромінювання з частотою 540 × 10¹² Гц, енергетична сила світла якого у цьому напрямку становить 1/683 Вт/стерадіан;

_–         світловий потік (F) – просторова щільність світлового випромінювання, одиницею якого є люмен (лм) – світловий потік, випромінюваний одиничним джерелом при силі світла 1 кд в тілесному куті 1 стерадіан (просторовий кут у вигляді конуса з вершиною у центрі сфери, що вирізає на поверхні цієї  сфери поверхню, площа якої дорівнює квадрату радіуса сфери);

_–         освітленість (Е) – поверхнева щільність світлового потоку ,

де: S – площа освітлювальної поверхні, м².

Одиниця освітленості – люкс (лк) – освітленість поверхні площею 1 м² світловим потоком в 1 лм;

–       яскравість (В) – сила світла, що випромінюється чи віддзеркалюється з одиниці площі в м² в певному напрямку:  кд/м²,

де: j – кут відхилення променя від нормалі до цієї поверхні.

Одиницею яскравості є кд/м² – яскравість світної поверхні (генеруючої чи відбиваючої) з площі 1 м² при силі світла 1 кд;

–     коефіцієнт відбиття (b) – відношення відбитого потоку світла (F_відб.) до потоку, що падає на поверхню (F_пад.), визначається за формулою b = F_відб./F_пад.

Величина b для свіжого снігу дорівнює – 0,9, для білого паперу – 0,7, для не засмаглої шкіри – 0,35.

–       коефіцієнт світлопропускання (t) – відношення світлового потоку, який пройшов крізь середовище (F_проп) до світлового потоку, що падає на це середовище

(F_пад): t = F_проп./F_пад.

Цей коефіцієнт дозволяє оцінювати якість і чистоту віконного скла, скла освітлювальної арматури.

–   світність (М) – поверхнева щільністю світлового потоку в лм, що випромінюється (чи відбивається) з площі 1 м² (лм/м²).

 

2. Зорові функції

–       гострота зору (гострота розрізнення) – здатність зорового аналізатора розрізняти найменші деталі об’єкта. Визначається найменшим кутом, під яким  дві суміжні точки розрізняються як окремі. Умовно вважають, що гострота зору дорівнює одній радіальній  хвилині. Гострота розрізнення зростає пропорційно освітленості до 130-150лк, а з подальшим збільшенням освітленості  цей зріст сповільнюється;

–       контрастна чутливість – здатність зорового аналізатора сприймати мінімальну різницю яскравостей досліджуваного об’єкта і фону. Вона найбільша при освітленості 1000 –2500 лк;

–       швидкість зорового сприйняття – термін, протягом якого відбувається усвідомлення деталей об’єкта, що розглядається. Ця швидкість зростає до освітленості 150 лк, а потім цей зріст дещо сповільнюється непропорційно зростанню освітленості;

–       видимість – інтегральна функція зорового аналізатора, яка враховує основні його функції – гостроту зору, контрастну чутливість, швидкість зорового сприйняття;

–       стійкість ясного бачення – відношення терміну ясного бачення об’єкта до сумарного часу його розглядання. Фізіологічно ця функція зорового аналізатора  грунтується на руйнуванні зорового пурпуру під впливом світлової енергії та утворенні захисного чорного пігменту на тих ділянках сітківки, де зображення найяскравіше. Ця функція досягає оптимальних значень при освітленості 600- 1000 лк. ЇЇ зниження свідчить про розвиток стомлення зорового аналізатора;

–       функція кольорового розрізнення (сприйняття). Білий, чорний, сірий кольори – ахроматичні, характеризуються лише яскравістю, інтенсивністю світлопотоку. Хроматичні кольори – монохроматичні, характеризуються яскравістю і колірністю. Зір найчутливіший до жовто-зеленої частини  видимого спектра, найменш чутливий до  фіолетового випромінювання. При сутінковому та штучному освітленні (особливо при лампах розжарювання) кольорова чутливість зорового аналізатора знижується і спотворюється.

–       адаптація – здатність зорового аналізатора зменшувати свою чутливість при переході від низької до високої освітленості (світлова адаптація), яка  наступає досить швидко (за 2-3 хвилини) і обумовлена перетворенням зорового  пурпуру у захисний чорний пігмент у сітківці ока та збільшувати цю чутливість при переході від високої до низької освітленості (темнова адаптація), яка триває значно довше – до 40-60 хвилин і обумовлена відновленням зорового пурпуру у сітківці ока.

–       акомодація – здатність ока регулювати гостроту зору у залежності від відстані до об’єкта розглядання та освітлення за рахунок змін у переломленні світла в оптичній системі ока, в основному за рахунок кривизни кришталика. При зменшенні освітленості нижче 100-75 лк ця кривизна збільшується, об’єкт, який розглядається, потрібно наблизити до очей .

Недостатня освітленість сприяє перенапруженню системи акомодації, розвитку втоми і перевтоми зорового аналізатора, а у несформованому оці (діти, підлітки) – розвитку короткозорості, особливо, коли до цього є вроджена схильність.

–                   критична частота миготіння визначається часом, протягом якого у зоровому аналізаторі зберігаються слідові образи: зображення об’єкта, що зник з поля зору, ще якусь мить залишається видимим у залежності від яскравості цього об’єкта. Фізіологічною основою цієї функції зору є ті самі процеси руйнування і відновлення зорового пурпуру. На цій функції зору грунтується найвидатніший винахід людства – кіно. Часта зміна кадрів (25 за секунду), близьких за конфігурацією об’єктів і затемнення екрана забезпечують безперервність і динаміку зображення.

Джерела штучного освітлення – електричні і неелектричні. До останніх відносяться керосинові, карбідні лампи, свічки, газові світильники. Їх використання в наш час обмежене – в аварійних ситуаціях, у польових умовах та ін.

Електричні джерела штучного освітлення поділяються на дугові (в прожекторах, ,, юпітерах”), лампи розжарювання, газосвітні, люмінесцентні.

Недоліком ламп розжарювання є зміщення спектру в жовто-червону сторону, спотворення кольорового відчуття, засліплююча дія прямих променів.

Люмінесцентні лампи мають спектр, наближений до денного світла, з модифікаціями, які залежать від люмінофора, що покриває внутрішню поверхню скляної трубки і трансформує ультрафіолетове світіння парів ртуті в трубці в видиме світло. Розрізняють лампи денного світла (ЛД), білого світла (ЛБ), теплого білого світла (ЛТБ) та ін.

Недоліком люмінесцентних ламп є стробоскопічний ефект – миготіння рухомих предметів.

Одним із недоліків як прямого сонячного світла, так і яскравих джерел штучного освітлення є  їх здатність викликати засліплюючий ефект. Від яскравого сонячного світла ми захищаємося шторами, жалюзями на вікнах, тонуванням скла, використанням захисних окулярів.

Для захисту від засліплючої дії штучних джерел освітлення використовується освітлювальна арматура (яка, до речі, виконує також естетичні функції).

З точки зору формування світлового потоку розрізняють 5 типів освітлювальної арматури (мал. 5.1):

– прямого світла, коли весь світловий потік направляється в одну напівсферу (настільна лампа з непрозорим абажуром, прожектор, ,,юпітери”, що використовуються в фото- кінозйомках);

–         рівномірно-розсіяного світла (матово- чи молочнобіла куля);

–         відбитого світла (коли світильник з непрозорим абажуром направляє світловий потік у верхню напівсферу. При цьому світло відбивається від стелі і розсіюється в нижню напівсферу);

–         направлено-розсіяного світла, коли основний світловий потік направляється в нижню напівсферу через отвір в абажурі, а частина його розсіюється в верхню напівсферу через абажур з матового чи молочнобілого скла або пластика;

–         відбито-розсіяного світла, коли основний світловий потік направляється у верхню напівсферу і відбивається від стелі, а частина розсіюється в нижню напівсферу через абажур з матового чи молочнобілого скла або пластика.

 

Допустима величина засліпленості зору на робочому місці складає:

–         при І і ІІ           розряді зорової роботи – 20 кд\м²;

–         при ІІІ,ІV,V     розряді зорової роботи – 40 кд\м²;

–         при VІ, VІІ      розряді зорової роботи – 60 кд\м².

 

 

Мал. Типи освітлювальної арматури

(1 – прямого світла; 2 – направлено-розсіяного світла; 3, 4 – рівномірно-розсіяного світла; 5 – відбито-розсіяного світла)

 

Схема оцінки штучного освітлення приміщень.

Дані описового характеру:

–          назва та призначення приміщення;

–          система освітлення (місцеве, загальне, комбіноване);

–          кількість світильників, їх тип (лампи розжарювання, люмінесцентні та інші);

–          їх потужність, Вт;

–          вид освітлювальної арматури і в зв’язку з цим напрямок світлового потоку і характер світла (прямий, рівномірно-розсіяний, направлено-розсіяний, відбитий, розсіяно-відбитий) ;

–          висота підвісу світильників над підлогою та робочою поверхнею;

–          площа освітлюваного приміщення;

–          відбиваюча здатність (яскравість) поверхонь: стелі, стін, вікон, підлоги, обладнання та меблів.

Визначення освітленості розрахунковим методом “Ватт”:

а) вимірюють площу приміщень, S, кв. м;

б) визначають сумарну потужність Вт, яку створюють всі світильники;

в) розраховують питому потужність, Вт/кв. м;

г) у таблиці 1 величин мінімальної  горизонтальної освітленості знаходять освітленість при питомій потужності 10 Вт/кв. м;

д) для ламп розжарювання освітленість розраховується за формулою:

,

де Р – питома потужність, Вт/кв. м;

     Е_таб. – освітленість при 10 Вт/кв. м, (табл. 1);

     К – коефіцієнт запасу для житлових та громадських приміщень,

який дорівнює 1,3.

Формулу можна застосувати для розрахунку освітленості, якщо лампи однакової потужності. Для ламп різної потужності розрахунок проводиться окремо для кожної потужності ламп, а результати додаються. Знайдену за методом “Ватт” величину освітленості порівнюють з нормативними величинами (табл. 2).

 

Таблиця 2

Норми загального штучного освітлення (БНіП ІІ-69-78 та БНіП ІІ-4-79)

 

Для люмінесцентних ламп питомою потужністю 10 Вт/кв. м мінімальна горизонтальна освітленість складає 100 лк. При інших питомих потужностях розрахунок ведуть за пропорцією.

Для виробничих приміщень, згідно БНіП ІІ-4-79, всі види робіт розбито на 7 розрядів, виходячи з лінійних розмірів найменшого об’єкта розпізнавання, з яким працює робітник на відстані 0.5м від ока. Перші 5 розрядів розбито на 4 підрозряди (а, б, в, г), виходячи з контрасту між об’єктом розпізнавання і фоном, а також світності фону. Наприклад, при особливо точній зоровій роботі (1-й розряд, розмір об’єкта менше 0,1мм) освітленість робочого місця повинна бути: при малому контрасті з фоном – 1500 лк; при середньому – 1000 лк, при великому – 400 лк. При роботі малої точності (4-й розряд, розмір об’єкта 1,0-10 мм ), відповідно, 150, 100, 75 лк.

Наведений метод розрахунку не є абсолютно точним, оскільки він не враховує освітленість кожної точки, розташування світильників та інші фактори, що впливають на освітленість, але широко застосовується для оцінки освітленості класів, лікарняних палат і таке інше.

Щоб визначити освітленість на окремому робочому місці приміщення, множать питому потужність ламп (Р) на коефіцієнт (е), що показує, яку кількість люксів дає питома потужність 1 Вт/кв. м: Е = Р ´ е. Цей коефіцієнт для приміщення з площею 50 кв. м при лампах потужністю до 110 Вт становить 2, 110 Вт і більше – 2,5 (табл. 3), для люмінесцентних ламп – 12,5.

Таблиця 3.

Значення коефіцієнта е.

 

Визначення освітленості за допомогою люксметра.

Визначення горизонтальної освітленості на робочому місці проводиться за допомогою люксметра. Оскільки прилад проградуйований для вимірювання освітленості, яку створюють лампи розжарювання, то для люмінесцентних ламп денного світла (ЛД) вводять поправочний коефіцієнт 0,9; для ламп білого кольору (ЛБ) – 1,1; для ртутних (ЛДР) – 1,2.

Якщо визначення проводять вдень, то спочатку слід визначити освітленість, створену змішаним освітленням (штучним і природним),  потім при вимкненому штучному освітленні. Різниця між отриманими даними і буде величина освітленості, що створена штучним освітленням.

Рівномірність освітлення визначають “Методом конверта” – вимірюють освітленість у 5 точках приміщення і оцінюють шляхом розрахунку коефіцієнту нерівномірності освітленості (відношення мінімальної освітленості до максимальної  у двох точках, віддалених одна від одної на відстань 0,75 м, якщо визначають рівномірність на робочому місці, або на відстань 5 м, якщо визначають рівномірність освітлення у приміщенні).

 

Розрахунок яскравості робочої поверхні здійснюють за формулою:

 

,

 

де, Я – яскравість, кд/кв. м;

Е – освітленість, лк;

К – коефіцієнт відбиття поверхні

(біла – 0,7; світло-бежева – 0,5; коричнева – 0,4; чорна – 0,1).

 

Допустима яскравість світильників загального освітлення для житлових та громадських приміщень приведена в таблиці 4.

Таблиця 4

Допустима яскравість світильників загального освітлення для житлових та громадських приміщень.

 

Для створення достатнього та рівномірного освітлення і захисту зору від засліплення важливе значення має висота підвісу та розміщення світильників загального світла в горизонтальній площині приміщення. При загальному та комбінованому освітленні світильники загального світла розташовують рівномірно в горизонтальній площині стелі (при необхідності створити  достатню освітленість у всіх точках приміщення), або зосереджено-локалізовано (для створення у деяких ділянках приміщення підвищеної освітленості).

Розміщення світильників над рівнем підлоги – висота підвісу (з метою обмеження створюваного ними засліплення) повинна бути не менше величин, що вказані в таблиці 5.

Найкращі умови освітлення створюються при визначенні співвідношення відстані між світильниками в горизонтальній площині (L) до висоти їх підвісу над місцем, що досліджується (Н). Ці співвідношення встановлені на підставі визначення кривих світлорозподілу різних типів світильників, їх оптимальні значення представлені в таблиці 6.

Таблиця 5

Найменша висота підвісу світильників загального освітлення

над підлогою (м).

 

Таблиця 6.

Оптимальне співвідношення відстані між світильниками і висоти їх над досліджуваною поверхнею (L/Н)

 

Методи визначення інтенсивності та профілактичної дози ультрафіолетової радіації.

Сонце і його біологічна роль

Сонце є гігантською розжареною газовою кулею, що складається з розжа­рених парів тих самих елементів, з яких складається Земля та інші небесні ті­ла. Переважним елементом є водень, а відтак гелій. Невичерпність колосаль­ної енергії Сонця пояснюється з точки зору термоядерного синтезу. Реакція полягає у перетворенні водню на гелій у співвідношенні чотирьох атомних ядер водню до одного ядра гелію з виділенням атомної енергії. Перетворення проходить через низку проміжних реакцій. Діаметр Сонця в 100 разів пере­вищує діаметр Землі і дорівнює 1 391 000 км. Температура поверхні Сонця, що випромінює, досягає 6000 °С, а в глибоких шарах — 40 000 000 °С. Ця най­ближча до нас зірка перебуває на відстані 149 500 000 кмвід Землі. Сонце та­кож має свою атмосферу, до складу якої входить 65 елементів періодичної системи Менделєєва.

 

Видима на небосхилі у вигляді диска поверхня Сонця називається фотосферою, від якої до нас доходить майже вся світлова і теплова енергія Сонця, її товщина становить 200—300 км. Поверхня фотосфери складається з дріб­них ясних зернин, розкиданих на темному тлі диска. їх називають гранулами, вони являють собою течії гарячих газів. Холодніші шари газів, які на тлі на­вколишньої атмосфери здаються темними, називають сонячними плямами. Утворення плям на Сонці характеризується циклічністю і визначається оди­надцятирічним періодом. Такий самий період зберігають у своєму утворенні факели і флокули, протуберанці та волокна.

Над фотосферою розміщена хромосфера, що досягає 12—14 км. Нижній шар цієї частини атмосфери Сонця “обертальний” і має висоту 500 км. її спектр складається з яскравих ліній, головним чином водню, гелію і кальцію.

Хромосфера переходить у зовнішню частину атмосфери Сонця — коро­ну, яка простягається на мільйони кілометрів і являє собою срібне сяйво, що оточує Сонце, і має складну променеву структуру. Форма корони періодич­но змінюється у зв’язку з одинадцятирічним періодом сонячної активності. Матерія корони вирізняється інтенсивним УФ-випромінюванням, яке відіграє вирішальну роль в іонізації верхніх шарів атмосфери.

Енергію Сонця на межі атмосфери, що падає на 1 см² поверхні, перпенди­кулярної напрямові променів, протягом 1 хв і виражену в калоріях, назива­ють сонячною постійною. Вона дорівнює 1,98 кал/см² за 1 хв, або 7,86 Дж/хв. Промені Сонця, сягаючи атмосфери, підлягають енергетичним змінам, зумов­леним процесами поглинання, розсіювання і відбиття. Кількість відбитої від Землі променевої енергії, котра виражається у відсотках щодо кількості енер­гії, яка падає на неї, називається альбедо. Максимальна властивість відбиття спостерігається під час падіння променів на сніг, водну поверхню, пісок, а мі­німальна — на вологий грунт, чорнозем. Головним складником радіаційного балансу є пряма сонячна радіація, напруга якої за рік виростає з півночі на південь. Баланс сонячної енергії формується таким чином: річну кількість со­нячної енергії, котра падає на верхню межу атмосфери, припускають за 100%. Від Землі відбивається і повертається назад у космічний простір 42% енергії, причому 38% відбивається атмосферою і 4% — поверхнею Землі. Решту (58%) поглинають атмосфера (14%) і ґрунт (44%). Нагріта поверхня Землі повертає назад усю поглинуту енергію. При цьому випромінення енергії земною по­верхнею становить 20%, на нагрівання повітря і випадання вологи йде 24%. Кількість сонячної енергії в окремих районах Землі залежить від кута падіння сонячних променів.

Що більша висота Сонця над горизонтом, тобто, що пряміше падають сонячні промені, то більша кількість сонячної енергії падає на одиницю площі. Коли нижній край Сонця розташований майже біля го­ризонту, сонячні промені проходять в атмосфері шлях майже в 35 разів дов­ший, ніж у тому разі, коли Сонце перебуває в зеніті. У районі екватора висо­та Сонця над горизонтом протягом року найбільша.

Річний хід інсоляції змінюється з широтою місця і перпендикулярною по­верхнею. З підйомом на перші 3000 м радіація збільшується на 10 % на кож­ний кілометр. У разі підйому на висоту маса атмосфери, яку проходять соняч­ні промені, зменшується, тому збільшується інтенсивність радіації. Радіація значною мірою поглинається і розсіюється хмарами, туманами і порохом, тому фактична її кількість виявляється нижчою. Сонячна радіація, сягаючи Землі, поглинається ґрунтом і морями, що згодом стають джерелами випромінення. Волога, що міститься у повітрі, затримує випромінення земної по­верхні і навколишніх предметів. Найінтенсивніше випромінення відбуваєть­ся в напрямі до зеніту і слабше — до горизонту, на шляху до якого промене­вому потоку доводиться перемагати більшу масу повітря, ніж на шляху до зеніту. Дорожній покрив і ґрунт міста інтенсивно прогрівають сонячні про­мені, тому вони випромінюють велику кількість радіації, ступінь якої визна­чається висотою будинків і шириною забудови.

Дерева, що ростуть уздовж міських вулиць, і трав’яні смуги значно знижу­ють опромінення пішоходів. Ось чому зелені насадження міста є важливим засобом боротьби з надмірною дією випромінення. На ступінь інтенсивності радіації впливає також забруднення атмосферного повітря.

Сумарна радіація Сонця з кожної точки неба надходить на поверхню Зем­лі у вигляді прямої і розсіяної. Максимум сонячної радіації протягом доби спостерігається о 12-й годині, коли Сонце максимально наближається до зеніту.

Максимальне напруження радіації в південних широтах буває в березні-квітні, а в північних — квітні-травні. Другий, найменш виражений, максимум припадає на серпень-вересень. Мінімальне полудневе значення спостеріга­ється в грудні, а також у липні-серпні. Такий розподіл радіації зумовлений висотою Сонця і прозорістю атмосфери. При безхмарному небі мак­симум радіації припадає на короткі УФ-промені, для похмурого неба максимум радіації зміщується в більш дов­гохвильову частину спектра. У річному ході максимум розсіяної радіації спо­стерігається в червні-липні, мінімум — у грудні, і це здебільш визначається висотою Сонця.

Унаслідок зазначених процесів поглинання, відбиття і розсіювання соняч­них променів спектр Сонця обмежений і біля поверхні Землі змінюється. Со­нячна радіація є одним із видів електромагнітних випромінювань (мал. 23).

Біологічна дія сонячної радіації залежить від структури радіації. На по­верхню Землі падає 59 % інфрачервоного випромінення — 40 % видимого і 1 % УФ.

УФ-промені займають проміжне положення між тепловою радіацією та ра­діацією, що проникає. УФ-промені є довгохвильовою частиною — 315—400 нм (УФ-А), короткохвильовою — 280—315 нм (УФ-В) і коротшою ніж 280 нм (УФ-С; табл. 5). Останню радіацію затримує атмосфера.

Найхарактернішим проявом дії УФ-променів є фотохімічні реакції. Ці про­мені вирізняються також високою властивістю поглинатися більшістю тіл, у тому числі й повітрям.

Біологічна дія УФ-променів багатогранна. У разі їхньої дії на шкіру вини­кає характерна реакція у вигляді еритеми. Однак ця дія УФ-радіації здійсню­ється рефлекторним шляхом, а тому проявляється не тільки на шкірі, а й на всьому організмі. В організмі виникають первинні фотоелектричні і подаль­ші складні фотохімічні процеси, внаслідок яких і проявляється на шкірі ери­тема. Доведено відмінність у перебігу шкірної еритемної реакції, що виникає під дією короткохвильових і довгохвильових УФ-променів. Наприклад, дов­гохвильова УФ-радіація спричинює підвищення температури шкіри і підви­щення кровопостачання її опроміненої ділянки за рахунок розширення су­дин, а дія короткохвильової УФ-радіації призводить до зниження температу­ри шкіри та її почервоніння.

Ефект засмаги для окремих довжин хвиль також різний: за довжини хви­лі 300 нм відносна одиниця дорівнює 1,7, а за довжини хвилі 370 нм — 0,17, тобто приблизно в 10 разів менше. В основі цієї реакції лежить рефлектор­ний акт, в якому безпосередньо бере участь ЦНС. Еритема має, як правило, різкі межі і розвивається тільки в місці дії радіації. Характерним є також те, що еритема утворюється тільки після латентного періоду і переходить у за­смагу. На місці еритеми набухають клітини епідермісу, з’являється інфільт­рат, згодом настає ороговіння, товщина епітелію збільшується і процес за­кінчується пігментацією опроміненої ділянки шкіри, тобто засмагою. Пігмент меланін, що надає шкірі людини певного кольору, розміщений головним чи­ном у клітинах базального шару епідермісу й утворюється внаслідок дії окис­ного ферменту з безбарвних пропігментів — меланогенів. Процес утворення пігменту змінює оптичні властивості шкіри, і це призводить до збільшено­го поглинання нею сонячних променів. Чутливість шкіри навесні підвищена порівняно з осіннім періодом. Оптичні властивості шкіри можуть різко змі­нюватися залежно від ступеня вологості шкіри. Альбедо загальної радіації від сухої шкіри менше. Чутливість шкіри до УФ-променів підвищується зі збільшенням висоти. Пігментована шкіра значно швидше звикає і значно ра­ніше втрачає чутливість до УФ-променів, ніж непігментована.

УФ-промені ще більше впливають на очі. Вони переважно ушкоджують око, у першу чергу рогівку і кон’юнктиву. Найчастішим ураженням є фото-офтальмія.

 

Вона проявляється після латентного періоду болем в очних яблу­ках, зниженням гостроти зору, фотопсією, гіперемією і набряком кон’юнк­тиви, повік і очного яблука, блефароспазмом, сльозотечею, світлобоязню, зву­женням зіниць. Хворобу супроводжують загальні симптоми — головний біль, в’ялість, безсоння, прискорення пульсу, загальний неспокій (снігова сліпота).

Фотохімічні реакції, що виникають під впливом УФ-променів, сприяють утворенню вітаміну D із провітаміну 7-дегідрохолестерину. Таким чином, ви користання антирахітичного ефекту УФ-променів як тесту для біологічної оцінки УФ-радіації Сонця цілком виправдане.Давно відома також бактерицидна дія УФ-променів, що широко викорис­товується на практиці, зокрема для санації і дезінфекції різних об’єктів нав­колишнього середовища — повітря, води, харчових продуктів, хірургічних інструментів тощо.

УФ-радіація знезаражує воду від черевнотифозної, кишкової, синьогнійної паличок, холерного вібріона та інших мікроорганізмів. Ця властивість ра­діації відіграє велику роль у самоочищенні рік і морів. Механізм дії полягає в тому, що в тілі бактерій відбуваються фотохімічні процеси, які призводять до колоїдно-хімічних змін і знищення бактерій. Крім того, ці промені також змінюють газовий склад атмосфери, а в навколишніх предметах дають фото­електричний ефект. УФ-промені поглинаються атомарним киснем, азотом і воднем, а нижче — молекулярним киснем. Це зумовлює фотодисоціацію молекул кисню. Атом кисню, що звільняється, утворює з молекулою кисню озон — 0₃. Шар озону також поглинає УФ-промені. УФ-промені поглинають­ся киснем і оксидами азоту. Вони є іонізаторами повітря.

Дія УФ-променів полягає не тільки в стерилізації навколишнього середо­вища, а й проявляється у підвищенні імунобіологічних властивостей організ­му людини. Під впливом УФ-променів краще відбуваються процеси загоєння ран, коли велике значення набувають агенти, що руйнують клітинну субстан­цію, що пов’язано з появою гістаміноподібних речовин, які зрушують актив­ну реакцію тканин у кислий бік і цим підвищують проникність капілярної стінки і клітинних мембран. Гістамін відіграє роль захисного механізму.

Таким чином, бактерицидна дія УФ-променів на рани, їхня здатність шви­дко виділяти гній, стимулювати кератопластичні функції організму і тамува­ти біль сприяє також прискореному загоєнню ран.

УФ-промені здатні стимулювати фізіологічні функції організму і позитивно впливати на обмін речовин.

Однак відомі захворювання, що спричиняються УФ-променями. Негатив­на їхня дія проявляється виникненням еритеми з набряком шкіри, супро­воджується поганим самопочуттям, неспокійним сном, головним болем і підвищенням температури тіла. Іноді виникає різко виражений дерматит із почервонінням і набряком, з утворенням пухирів.

 У разі, коли шкіра сенсибілізована, її чутливість до УФ-променів значно підвищується. Це трапляється, наприклад, у хворих із свинцевою інтоксикацією, у хворих на кір. Визначено також бластомогенну дію УФ-променів з довжиною хвиль 303—280 нм. Можливість появи раку шкіри під дією УФ-променів доведено експериментом на тваринах.

Запобігти надлишковому опроміненню можна шляхом виконання меди­чних рекомендацій під час приймання сонячних ванн або під час виконання фізичного навантаження в умовах відкритої атмосфери.

Сонячне голодування, спричинене недостатнім опроміненням організму людини УФ-радіацією, котре буває в наших широтах особливо взимку, може стати причиною зниження адаптаційних можливостей організму до інфек­ційних і токсичних агентів, порушення обміну речовин, росту захворюваності.

Гігієнічні заходи в галузі профілактики УФ-голодування передбачають правильне планування населених пунктів, охорону атмосферного повітря від забруднень, застосування увіолевого засклення вікон та рекомендації щодо тривалішого перебування людей на відкритому повітрі.

Для цього існують спеціальні фотарії, в яких за допомогою ртутно-квар­цових ламп або еритемних люмінесцентних ламп опромінюють різні контин­генти людей.

УФ-радіація у складі сонячної радіації в медичній практиці вимірюється за допомогою біодози — одиниці, що є найменшою дозою УФ-опромінення, котре спричинює на шкірі ледве помітне почервоніння після 6—20 год опро­мінення. У відповідних приладах біодоза визначається в мікроватах і дорів­нює 600—800 мкВт/см². Мінімальна добова профілактична доза для людини, яка не допускає розвитку рахіту, дорівнює 1/8 біодози, або 75 — 100 мкВт/см², а оптимальною слід вважати 1/4—1/2 біодози, тобто 200—400 мкВт/см².

Видима ділянка спектра утворена видимими променями і міститься в проміжному положенні між УФ- і інфрачервоними променями. Діапазон цих хвиль становить 400—760 нм. Видиме проміння характеризується специфіч­ною дією на орган зору. Доведено також дію світла на шкіру. Видима частина радіації Сонця підвищує рівень життєдіяльності організму, оскільки зміни освітлення мають умовнорефлекторне значення для виявлення добових і се­зонних біологічних ритмів. Під впливом видимої радіації бактеріофаг дизен­терійних бацил втрачає активність. Вважається, що червоно-жовті кольори діють збудливо, а синьо-фіолетові — пригнічують. Зелений колір є нейтраль­ним. Це треба враховувати, вибираючи кольори для фарбування стін житло­вих, громадських і лікувальних закладів.

Інфрачервона сонячна радіація поділяється на короткохвильову (760 — 1400 нм) і довгохвильову (1500-25 000 нм).

Біологічна дія інфрачервоної радіації полягає здебільш у тепловому ефек­ті. Довгохвильові інфрачервоні промені поглинаються шаром шкіри, а ко­роткі проникають глибше. Непігментована шкіра поглинає 38% інфрачерво­них променів, а пігментована — 58%. Поглинаючись тканинами організму, інфрачервоні промені спричинюють підвищення температури опроміненої ділянки шкіри й утворення теплової еритеми. Водночас вони зумовлюють за­гальну реакцію організму за допомогою численних рецепторних закінчень, що проявляється зміною температури тіла, кров’яного тиску, прискоренням пульсу, зміною обміну речовин, видільної функції нирок. Спостерігаються також зміни з боку серцево-судинної і дихальної систем, зміни в органі зору, внаслідок чого можливі явища сонячного удару.

Сонячний удар виникає за рахунок місцевого опромінення голови і поти­лиці. Кістки черепа пропускають довгохвильові промені, і температура між черепною коробкою і мозком може підвищитися до 41 °С. При цьому з’явля­ється еритематозне запалення мозкових оболон і виражена дія на мозкові центри, що призводить спочатку до головного болю і запаморочення, а зго­дом до непритомності, судом, порушення серцево-судинної і дихальної сис­тем. У тяжких випадках може настати смерть.

Однак реакція у відповідь на дію видимих та інфрачервоних променів виявляється насамперед у зміні терморегуляції. Шкіра відбиває приблизно 30% усієї енергії Сонця, що діє на неї. Видимі й інфрачервоні промені, що по­трапляють на шкіру, за допомогою рецепторів збуджують терморегулятор­ні центри. Сприйняте тепло передається рецепторами судин, і відбуваєть­ся розширення артеріол і капілярів. Гіперемія шкіри сприяє підвищенню її температури. У терморегуляторних функціях головну роль відіграє гіпотала-мічна ділянка, вегетативні апарати якої розцінюються як вищі вегетативні відділи. Представництво вегетативної нервової системи на всьому протязі ко­ри зумовлює здійснення координації вегетативних апаратів при збуджен­ні кори мозку. Кортикальна регуляція тепловіддачі і теплоутворення забез­печує постійність температури тіла. За низьких температур тепловіддача відбувається шляхом випромінення і проведення, а за високих — переважно випаровуванням. Під впливом сонячної енергії підвищується температура шкіри, й тим більше, чим нижча вихідна величина температури шкіри і чим більша сама доза дії. Що більше організм сприймає теплової енергії, то більше за певних рівних умов виявлятиметься потовиділення. Природно, що дія со­нячної радіації завжди супроводжується комплексом метеорологічних умов, які змінюються і визначають загальний тепловий стан організму. Крім того, потрібно також враховувати значну індивідуальну сприйнятливість до соняч­ного опромінення.

Таким чином, сонячні промені є потужним джерелом енергії, і тому вони знайшли широке застосування в геліотерапії і санітарно-гігієнічних заходах.

Сонячна радіація – це інтегральний потік корпускулярних часток (протони, альфа-частинки, електрони, нейтрони, нейтрино) та електромагнітного (фотонного) випромінювання.

 

Електромагнітний склад сонячної радіації

(за R.F.Donnelly, O.R.White, 1980)

 

УФР Сонця з довжиною хвилі менше 290 нм повністю поглинається киснем та озоном у верхніх шарах земної атмосфери. Проте, забруднення атмосфери промисловими викидами, особливо фреоном, сприяє руйнуванню озонового шару атмосфери, появі так званих “озонових дірок”, через які до поверхні землі доходять більш короткі та небезпечні для всього живого УФ промені.

http://www.franko.lviv.ua/faculty/geology/phis_geo/fourman/E-books-FVV/Interactive books/Meteorology/About Meteorology-climatology/About  Atmosphere/atm-3.htm

Штучні джерела УФ радіації:

·                   прямі ртутно-кварцеві (ПРК), дугові ртутно-кварцеві (ДРТ) лампи генерують УФР у діапазоні хвиль 240-380 нм;

·                   лампи еритемні увіолеві (ЕУВ-15, ЕУВ-30, ЛЕ-30) – у діапазоні 285-380 нм;

·                   лампи бактерицидні увіолеві БУВ-30, ЛБ-30 – у діапазоні  240-380 нм.

Весь діапазон УФ-випромінювання Сонця та штучних джерел поділяється на три області:

–         область А – довгохвильове УФ-випромінювання: l = 315-400 нм;

–         область В – середньохвильове УФ-випромінювання: l = 280-315 нм;

–         область С – короткохвильове УФ-випромінювання: l = 10-280 нм.

 

Спектральний склад та основні властивості УФ-радіації представлені на мал. 2.1.

 

 

Мал. 2.1. Спектральний склад та основні властивості

ультрафіолетової радіації (УФР)

 

Біологічна дія УФР: біогенна (загально стимулююча, Д-вітаміноутворююча, пігментоутворююча) та абіогенна (бактерицидна, канцерогенна тощо).

1. Загальностимулююча (еритемна) дія УФР радіації властива діапазону 250-320 нм, з максимумом при 250 і 297 нм (подвійний пік), та мінімумом при 280 нм. Ця дія проявляється в фотолізі білків у шкірі (УФ промені проникають у шкіру на глибину 3-4 мм) з утворенням токсичних продуктів фотолізу- гістаміну, холіну, аденозину, пірімідінових сполук та інших. Останні всмоктуються в кров, стимулюють обмін речовин в організмі, ретикулоендотеліальну систему, кістковий мозок, підвищують кількість гемоглобіну, еритроцитів, лейкоцитів, активність ферментів дихання, функцію печінки, стимулюють діяльність нервової системи тощо.

         Загальностимулююча дія УФР підсилюється завдяки її еритемному ефекту – рефлекторному розширенню капілярів шкіри, особливо, якщо одночасно має місце достатньо інтенсивне інфрачервоне випромінювання. Еритемний ефект при надмірному опроміненні може закінчитись опіком шкіри.

2. Д-вітаміноутворююча (антирахітична) дія УФР властива для діапазону 315-270 нм (область В) з максимумом в діапазоні 280-297 нм. Дія заключається в розщеплені кальциферолів: із ергостерину (7,8-дегідрохолестерину) в шкіряному салі (в сальних залозах) під впливом УФР завдяки розщепленню бензольного кільця утворюється вітамін Д₂ (ергохолекалциферол), вітамін Д₃ (холекалциферол), а з провітаміну 2,2-дегідроергостеріну – вітамін Д ₄.

3. Пігментостворююча (загарна) дія УФР характерна для діапазонів області А, В і довжиною хвилі 280-340 нм з максимумом при 320-330 нм та 240-260 нм. Вона обумовлена перетворенням амінокислоти тирозіну, діоксіфенілаланіну, продуктів розпаду адреналіну під впливом УФР і ферменту тірозінази в чорний пігмент меланін. Меланін захищає шкіру (і весь організм) від надлишку УФ, видимої та інфрачервоної радіації.

4. Бактерицидна (абіотична) дія УФР властива області С і В та охоплює діапазон від 300 до 180 нм з максимумом при хвилі 254 нм (за іншими даними – 253,7-267,5 нм). Під впливом УФР спочатку виникає подразнення бактерій з активацією їх життєдіяльності, яка зі збільшенням дози УФО змінюється бактеріостатичним ефектом, а потім – фотодеструкцією, денатурацією білків, загибеллю мікроорганізмів.

5. Канцерогенна дія УФР проявляється в умовах жаркого тропічного клімату та на виробництвах з високими рівнями та тривалою дією технічних джерел УФР (електрозварювання тощо).

 

Методи вимірювання УФ радіації

1. Інтегральний (сумарний) потік радіації Сонця вимірюється піранометрами (наприклад, піранометр Янишевського) і виражається в . Сонячна постійна дорівнює 2на границі атмосфери і 1на рівні Землі.

2. Біологічний (еритемний) метод – визначення еритемної дози за допомогою біодозиметра М.Ф. Горбачова (мал. 2.2). Еритемна доза (ЕД) або біодоза – найменший термін УФ опромінення незасмаглої шкіри у хвилинах, після якого через 15-20 годин (у дітей через 1-3 години) з¢являється виразне почервоніння шкіри (еритема).

Біодозиметр М.Ф. Горбачова являє собою планшетку з 6-ма отворами (1,5´ ´1,0 см), котрі закриваються рухомою пластинкою. Для визначення еритемної дози біодозиметр закріплюють на незасмаглій частині тіла (внутрішня частина передпліччя). Доцільно помітити на шкірі (кульковою ручкою) розташування і номер віконець. Досліджувану ділянку шкіри розташовують на відстані 0,5 м від штучного джерела УФР (після прогріву лампи 10-15 хв.) і відчиняють кожне віконце на 1 хвилину. Таким чином, віконце № 1 опромінюється 6 хв., № 2 – 5 хв., № 3 – 4 хв., № 4 – 3 хв., № 5 – 2 хв., № 6 – 1 хв. В залежності від потужності джерела та інших умов час опромінення і відстань до джерела можуть бути іншими.

Контроль появи еритеми проводять через 18-20 годин після опромінення. Еритемну дозу визначають у хвилинах за номером віконця, де еритема буде найменшою.

Фізіологічна доза складає ¹/₂ – ¹/₄ еритемної, а профілактична – ¹/₈ еритемної дози.

Профілактичну дозу на необхідній для опромінення пацієнтів відстані розраховують за формулою:

де: В – відстань від лампи до пацієнта в м;

С – стандартна відстань в м, на якій визначається еритемна доза (0,5 м);

А – еритемна доза на стандартній відстані, хв.

 

Мал. 2.2. Біодозиметр Горбачова.

3. Фотохімічний (щавлевокислий) метод розроблений З.Н.Куличковою і оснований на розкладанні щавлевої кислоти у присутності азотнокислого уранілу пропорційно інтенсивності та тривалості УФ опромінення її титрованого розчину.

Результат вимірювання виражається  у кількості міліграмів розкладеної щавлевої кислоти на 1 см² поверхні розчину, яка опромінювалась. Одній еритемній дозі відповідає 3,7- 4,1 ^мг/_см² розкладеної щавлевої кислоти, фізіологічній дозі – 1 ^мг/_см², профілактичній дозі – 0,5 ^мг/_см².

Інтенсивність ультрафіолетової радіації за цим методом визначається в мг розкладеної щавлевої кислоти на 1 см² поверхні розчину за одиницю часу (доба, година).

Реактиви: 0,1 н. розчин щавлевої кислоти (6,3 г на 1 л дистильованої води); робочий 0,1 н розчин перманганату калію (3,16 г КМnО₄ в 1 л дистильованої води): робочий 0,1 н розчин щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом (6,3 г щавлевої кислоти і 5,02 г азотнокислого уранілу в 1 л дистильованої води); 6 % розчин сірчаної кислоти (60 мл концентрованої кислоти на 1 л дистильованої води).

Порядок дослідження: 

1.                 Визначають титр 0,1 н. розчину КМnО₄ точним 0,1 Н розчином щавлевої кислоти (Т). Для цього в колбу для титрування відмірюють  25 мл розчину H₂SO₄, 25 мл 0,1 н. розчину щавлевої кислоти, підігрівають на водяній бані до 70°, титрують із бюретки 0,1 н. розчином КМnО₄ до появи ледь помітного рожевого кольору, не зникаючого на протязі 1 хв. Титр розраховують шляхом ділення кількості мл щавлевої кислоти на кількість мл розчину КМnО₄, використаного на титрування.

2.                 Визначають початковий об¢єм розчину КМnО₄ по робочому розчину щавлевої кислоти з уранілом (V₁), який буде опромінюватись. Для цього замість розчину чистої щавлевої кислоти береться 25 мл робочого розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом. Титрування проводять аналогічно.

3.                 Експозиція робочого розчину у досліджуваному місці для визначення інтенсивності УФР. В затемнену чорним папером кварцову пробірку з світловим вікном у папері певного розміру наливають 25 мл робочого розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом.

Закрита корком пробірка виставляється в штативі на відкритій ділянці для вимірювання УФР Сонця і небосхилу на добу або на певну кількість годин, або ж у відповідному місці під джерелом штучної УФР (лампа ЛЕ-30, ПРК та інші). Після експозиції пробірка зберігається у світлонепроникному футлярі.

Примітка: Для прискорення роботи студенти отримують готовий робочий розчин, експонований лабораторією.

4.                 Визначення об’єму розчину КМnО₄ по робочому розчину щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом після експозиції (V₂) виконується аналогічно описаному вище. Різниця між початковим об’ємом розчину КМnО₄ і його об’ємом після експозиції робочого розчину щавлевої кислоти показує, скільки щавлевої кислоти розклалось під дією УФР.

         Інтенсивність УФР вимірюють в мг розкладеної щавлевої кислоти на 1см²  поверхні світлового вікна пробірки за годину.

         Розрахунок здійснюється за формулою:

Х = ,

де: Т –титр 0,1 н. розчину КМnО₄ по щавлевій кислоті;

V₁ і V₂ – об¢єми розчину КМnО₄, витрачені на титрування щавлевої кислоти з азотнокислим уранілом, відповідно, до і після опромінення УФР, мл;

6,3 – кількість мг щавлевої кислоти в 1 мл 0,1 н. розчину;

S – площа світлового вікна кварцової пробірки, см²;

t – термін експозиції пробірки під джерелом УФР, годин (від Сонця) чи хвилин (від штучного джерела УФР).

Примітка. При вимірювані дози УФР результат вимірювання виражають у кількості розкладеної щавлевої кислоти на см² за хвилину (від штучного джерела) чи за годину (від Сонця).

4. Фізичний (фотоелектричний) метод – вимірювання інтенсивності УФ радіації ультрафіолетметром (скорочено – уфіметром). Уфіметр – фізичний прилад з магнієвим (для діапазону 220-290) або сурм’яно-цезієвим (290-340 нм) фотоелементом. Результати вимірювання виражаються в  або .

У зв’язку з тим, що еритемний ефект різний при різних довжинах хвиль, а найбільший при l=297 нм, введена еквівалентна цій довжині одиниця – мікроер, тобто 1 мкер =1при l= 297 нм. При інших довжинах хвиль результат вимірювання в  множать на відносну біологічну ефективність (ВБлЕ) (табл. 1).

Наприклад, інтенсивність УФР, виміряна уфіметром, дорівнює 6 , з них 4 при l=297 нм, а 2  при l=310 нм. Звідси доза опромінювання складає: 4´1+2´0,03=4,06 мкер. Встановлено, що 1 ЕД=700-1000 мкер; 1 профілактична доза – 100 мкер.

Аналогічно до викладеного вище, бактерицидний ефект найбільший при довжині хвилі 254 нм, а при інших довжинах хвилі знижується, тому введена одиниця мікробакт.

1 мікробакт = 1при l=254 нм, а при інших довжинах хвилі результат вимірювання в  множать на коефіцієнт відносної бактерицидної ефективності (ВБцЕ) (табл. 2).

Існує кілька типів уфіметрів.

2.5. Розрахункові методи визначення інтенсивності УФ радіації.

2.5.1. Розрахунок еритемного потоку маячного (пересувного) опромінювача ЛЕ-10 проводять за формулою:

ℱ_{опромінювача}  = 5,4 × S × H/t,

де: ℱ – загальний (сумарний) еритемний потік опромінювача, мер/м² × хв;

5,4 – коефіцієнт запасу;

S – площа приміщення, м²;

t – тривалість роботи опромінювача, хв;

H – доза профілактичного УФ опромінення, мер/м² × хв.

Значення H: – при 1 ЕД = 800 мкер  = 5000 мер/м² × хв;

– при ¹/₂ ЕД = 400 мкер  =2500 мер/м² × хв;

– при ¹/₄ ЕД = 200 мкер  = 1250 мер/м² × хв;

–         при  ¹/₈ ЕД = 100 мкер   = 625 мер/м² × хв.

 

Примітка: Розрахунок доз профілактичного УФ опромінення при проведені сонячних та небесних ванн за допомогою таблиць приведений в наступній темі № 3 “Методика використання УФ випромінювання з метою профілактики захворювань та санації повітряного середовища”.

Методика використання ультрафіолетового випромінювання з метою профілактики захворювань і санації повітряного середовища

Використання Сонця та штучних джерел УФР для первинної і вторинної профілактики хронічних серцево-судинних захворювань з лікувальною метою

Практичною медициною і спеціальними дослідженнями (В.Г.Бардов, 1990) накопичений значний матеріал про позитивну дію природного (сонячного) і штучного УФ опромінення (УФО) в профілактичних дозах за відповідними схемами на розвиток і перебіг серцево-судинних захворювань. У таких хворих після профілактичного курсу УФО підвищується тонус кори головного мозку, нормалізуються процеси збудження і гальмування, кращає стан вегетативної нервової системи, підвищується активність ряду ферментів, збільшується вміст гемоглобіну в крові, нормалізується ліпідний обмін, проникність мембран клітин, стимулюється протизгортаюча функція крові, мінеральний, особливо фосфорно-кальцієвий обмін, знижується артеріальний тиск при гіпертонії, зменшується частота і важкість гіпертонічних криз, кращає більшість показників функціонального стану серцево-судинної системи, зменшується кількість приступів стенокардії, випадків інфаркту міокарда, мозкового інсульту.

Для первинної і вторинної геліопрофілактики перерахованих захворювань та функціональних станів організуються аеросолярії (сонячно-повітряні ванни) і лікувальні пляжі, на яких  повинні бути виключені умови як перегрівання, так і охолодження організму (захищення від вітрів). Для прийому сонячних ванн доцільніше використовувати тапчани або шезлонги, рідше пляжний пісок. Термін інсоляцій визначається за допомогою спеціальних таблиць, складених з урахуванням сонячного клімату місцевості (табл.1).

Штучні джерела УФ радіації для профілактичного опромінення – різних конструкцій опромінювачі та фотарії обладнуються еритемними лампами ЛЕ-15, ЛЕ- 30 та інші, які не генерують небажаного короткохвильового УФ випромінювання, коротшого за 285 нм (мал. 3.1, 3.2).

 

Мал. 3.1. Маячний випромінювач

 

 

Мал. 3.2. Фотарій з двохсторонніми рядами еритемних ламп

Перед опроміненням спочатку визначають еритемну дозу (біодозу), а потім, користуючись таблицею 2, визначають відстань і термін профілактичного опромінення.

Таблиця 2.

Коефіцієнти для визначення тривалості опромінення при зміні відстані лампи від місця опромінення

 

 

 

Учбова інструкція для оцінки ефективності санації повітря

УФ випромінюванням.

Для оцінки ефективності санації повітря необхідно провести посів повітря на чашки Петрі з м’ясопептонним чи спеціальним середовищем за допомогою приладу Кротова (мал. 3.3) до опромінення приміщення. Опромінення виконують за допомогою бактерицидних ламп ЛБ-30 чи ртутно-кварцевих типу ПРК з урахуванням розрахованої експозиції. Після опромінення проводять повторний посів повітря на чашки Петрі. Після інкубації чашок в термостаті на протязі 24 годин при температурі 37°С підраховують кількість колоній, які виросли на обох чашках, засіяних повітрям до та після опромінення.

Оцінка мікробного забруднення повітря проводиться шляхом визначення показника мікробного забруднення повітря – мікробного числа (загальна кількість мікроорганізмів у 1 м³ повітря) та кількості гемолітичного стафілокока.

Мікробне число розраховують за формулою:

М.ч. =

де: М.ч. – кількість мікробних тіл у 1 м³ повітря;

А – кількість колоній на чашці Петрі;

Т – тривалість забору проби повітря, хв.;

V – швидкість пропускання повітря через прилад Кротова, л/хв.

Бактерицидна дія УФР характеризується ступенем ефективності, який показує, на скільки % зменшилась кількість мікроорганізмів, та коефіцієнтом ефективності, який показує у скільки разів зменшилось число мікроорганізмів в тому ж об’ємі повітря (різниця у кількості колоній, які проросли на чашках Петрі, засіяних повітрям до та після опромінення).                       

Мал. 3.3. Прилад Кротова для бактеріологічного дослідження повітря

(1 – клиновидна щілина; 2 – обертальний диск; 3 – реометр)

Санація вважається ефективною, якщо ступінь ефективності становить 80 %, а коефіцієнт ефективності – не менше 5. (Ступінь ефективності – виражене у відсотках відношення різниці між кількістю колоній до санації і після санації до кількості колоній до санації. Коефіцієнт ефективності – число, яке показує, у скільки разів в результаті санації зменшилось число колоній).

Отримане після санації повітря мікробне число порівнюють також з рекомендаціями допустимого бактеріального забруднення повітря закритих приміщень (табл. 3)

Таблиця 3

Орієнтовні показники для оцінки мікробного забруднення

(ступеню чистоти) повітря деяких приміщень

 

Штучні джерела УФР широко використовують також і з лікувальною метою – при ревматизмі, невралгічних болях, шкіряному туберкульозі і, особливо, в хірургічній практиці з метою прискорення загоювання хірургічних, травматичних, бойових, гнійних ран та інших їх ускладнень. Дія УФР на рани складається з її бактерицидних властивостей, здатності до прискорення відторгнення гнійних виділень, стимуляції керато-пластичних функцій шкіри, загальної знеболюючої дії. А тому з цією метою використовують штучні джерела УФР широкого діапазону – типу прямих ртутно-кварцевих (ПРК) ламп.

При дії УФ випромінювання на поверхню рани і одночасному опроміненні здорової зони навколо рани, з якої виходять регенеративні процеси, прискорюється гідратація рани, скорочується період рубцювання та епітелізації, тобто прискорюється загоєння рани.