Атмосферные слои и проникновение УФ-лучей
Воздушная оболочка Земли имеет слоистую структуру и абсолютно необходима для существования живых организмов. Наибольшее влияние на биологические объекты оказывает тропосфера — плотный приземный слой, содержащий около 75% всей массы воздуха, а также основное количество водяных паров и пыли.
Однако ключевые физико-химические процессы с участием коротковолнового ультрафиолетового излучения протекают выше — в стратосфере (простирается на 40 км от верхней границы тропосферы). В условиях разреженного воздуха, незначительного содержания влаги и полного отсутствия пылевых частиц УФ-лучи беспрепятственно взаимодействуют с газовой средой, вызывая активную ионизацию молекул.
УФ-излучение как фактор естественной ионизации
В гигиене коротковолновое УФ-излучение Солнца рассматривается как один из главных постоянно действующих ионизаторов (наряду с космическими лучами и радионуклидами почвы, воды и воздуха).
Механизм действия заключается в расщеплении нейтральных газовых атомов и молекул. Под действием излучения образуются свободные электроны, которые затем присоединяются к нейтральным частицам, формируя отрицательные ионы. Оставшаяся часть молекулы или атома становится положительным ионом.
В результате образуются первичные легкие ионы, отличающиеся высокой подвижностью. Чтобы их количество в атмосфере не росло беспредельно, постоянно идет процесс рекомбинации — воссоединения частиц с противоположными зарядами.
Гигиеническая оценка продуктов УФ-ионизации
Продукты ионизации, инициированной в том числе УФ-лучами, оказывают прямое физиологическое воздействие на организм человека.
- Легкие ионы: Благоприятно влияют на газовый и минеральный обмен, улучшают самочувствие и стимулируют процессы регенерации тканей. Оптимальная концентрация составляет 2000–4000 легких ионов в 1 см³ (характерно для курортных зон).
- Тяжелые ионы: Образуются при трансформации — оседании легких частиц на микробах и механических пылинках. Положительно заряженные тяжелые ионы действуют отрицательно: вызывают сонливость, снижают работоспособность и провоцируют депрессивные состояния (типично для душных помещений).
Для оценки санитарного состояния воздуха используют ионизационный режим (отношение числа тяжелых ионов к легким) и коэффициент униполярности (отношение положительных ионов к отрицательным). Прямо пропорциональная зависимость показывает: чем выше коэффициент униполярности, тем сильнее загрязнена воздушная среда.
Роль УФ-излучения в формировании смога
В условиях загрязненной городской среды УФ-излучение выступает катализатором опасных химических трансформаций. Главным источником загрязнения городов является автотранспорт (более 70% всех поллютантов), выбросы которого содержат оксиды азота, оксид углерода, сажу и углеводороды.
Под воздействием ультрафиолета диоксид азота распадается на атомарный кислород и оксид азота. Это запускает фотохимическую реакцию образования свободных радикалов озона. В дальнейшем оксиды азота вступают в реакцию с кислородом и углеводородами, формируя высокотоксичные оксиданты. Смесь этих веществ образует фотохимический смог — серьезную эколого-гигиеническую проблему урбанизированных территорий.
Патогенное влияние фотохимических поллютантов
Химические соединения, образующиеся при участии УФ-излучения, резко снижают качество санитарных условий жизни. Длительное вдыхание даже малых концентраций оксидов азота и продуктов их фотохимического распада приводит к развитию бронхитов, анемии и усугубляет течение имеющихся сердечно-сосудистых заболеваний.
Ситуация осложняется присутствием в воздухе канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в частности 3-4-бенз(а)пирена. Доказана прямая корреляция между уровнем этих веществ в атмосфере и частотой возникновения рака легкого, заболеваемость которым среди городского населения статистически выше, чем среди сельского.
Для запоминания компонентов фотохимического смога: Оксиды азота + Углеводороды + Кислород + УФ-излучение = Токсичные оксиданты.
Вопросы с занятий и экзамена
К какой группе ионизаторов относится коротковолновое УФ-излучение?
Оно является постоянно действующим природным фактором ионизации, наряду с космическими лучами и радионуклидами.
Как УФ-лучи влияют на диоксид азота в атмосферном воздухе?
Под их воздействием диоксид азота распадается на оксид азота и атомарный кислород, что инициирует образование свободных радикалов озона.
В каком слое атмосферы УФ-излучение наиболее активно ионизирует газы?
Этот процесс наиболее выражен в стратосфере, где наблюдается разреженность воздуха и полное отсутствие пыли.
Как образуются отрицательные аэроионы под действием ультрафиолета?
УФ-излучение выбивает из нейтральных атомов свободные электроны, которые затем присоединяются к другим нейтральным молекулам, образуя отрицательный ион.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы образования, рекомбинации и трансформации аэроионов
- Гигиенические показатели: ионизационный режим и коэффициент униполярности
- Влияние тяжелых и легких ионов на физиологию человека
- Канцерогенные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и рак легкого
- Специфические промышленные поллютанты и летучая зола
Разберите тему целиком в курсе «Гигиена»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Ультрафиолетовое излучение в гигиене» и ещё 530 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 95 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 1. Эколого-гигиенические проблемы атмосферного воздуха»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.