Ультрафиолетовое излучение в фотобиологии: методы и средства облучательной техники

Гаврилкина Г.Н., Сарычев Г.С., ООО «ВНИСИ» им. С.И. Вавилова, г. Москва

Новейшие сведения, полученные в области биологии, свидетельствуют о важной роли витамина D в организме человека. Роль витамина D не ограничивается только его влиянием на процесс образования костной ткани (лечение рахита), он также активно участвует в регуляции работы иммунной системы и тем самым повышает устойчивость к различным заболеваниям. Установлена четкая связь между уровнем витамина D в крови и частотой таких болезней как рак, аутоиммунные, инфекционные заболевания и другие патологические нарушения [1].

Витамин D («солнечный» витамин) синтезируется в клетках кожи под действием ультрафиолетового излучения Солнца диапазона В (УФВ), а также попадает в наш организм с некоторыми пищевыми добавками. Известно, что избыток витамина D может быть вреден в «пилюлях», но не в естественном процессе его получения под действием УФВ [2].

К сожалению, большинство жителей регионов, расположенных в средних широтах, куда относится практически вся территория нашей страны, испытывают дефицит витамина D в организме.

УФВ проникает через атмосферу Земли в достаточном количестве круглый год в экваториальной зоне, жители средних широт получают его только летом. К примеру, в Бостоне, расположенном примерно на 420 с. ш. (как наш Краснодар), клетки кожи человека начинают продуцировать витамин D только с середины марта.

В Москве и Санкт-Петербурге, например, в зимние месяцы УФВ Солнца практически отсутствует, экологическая обстановка крайне неблагоприятна (выхлопные газы, дым ТЭЦ и др.). В связи с потеплением и длительным сумеречным временем года (что вызывает массовые инфекционные заболевания и депрессию), вопрос получения необходимой УФВ дозы для образования витамина D остается крайне важным.

Вместе с тем анализ показывает, что недооценка климатических особенностейнашей страны и переоценка роли излучения поступающего через оконные проемы, приводит к недополучению необходимого облучения почти на всей территории России [3].

Так, если принять во внимание практически нулевую прибавку профилактического УФВ излучения в помещении даже при наличии окон, то необходимость дополнительного облучения должна быть во многих регионах России. При этом при идеальных условиях, когда каждый день человек пребывает на открытом воздухе в течение 2 часов полуденного Солнца !, и при этом атмосфера не загазована и не затянута плотными облаками, а минимальная площадь облучения равна 0,1 кв. м (лицо и руки), даже в самой южной зоне России (г. Краснодар) горожанин не дополучит необходимой суточной дозы УФ облучения в течение 50-60 дней в году, а в северных районах (более 57,50 с. ш.) в течение 180 дней [4].

Методические указания (МУ) [5] рекомендуют в осенне-зимний период дозы и средства УФВ – облучения, успешно применяемые в СССР уже более полувека. К сожалению, в последние годы, указанные МУ в РФ применяются бессистемно, санэпиднадзор по действующим и вновь вводимым помещениям практически отсутствует, выпуск необходимых светотехнических изделий ведется от случая к случаю.

Между тем, растет число помещений, в которых применение искусственного УФ излучения является строго обязательным. В городах появились торговые предприятия, предприятия общепита, промышленные предприятия, склады, имеющие огромные площади, лишенные солнечного света с круглосуточной работой обслуживающего персонала.

Особенно тревожна ситуация в детских учреждениях, в школах, где рекомендации по ликвидации «солнечного голодания», предписанные Методическими указаниями, посуществу не выполняются.

Работа в данном направлении должна войти составной частью в решение общенациональной задачи – сохранение здоровья граждан.

Еще раз хотим поднять вопрос о дозах эритемного УФВ излучения [5] и их соответствии стандартам МКО [6] и [7].

Согласно стандарта [6] (мы назовем его «стандарт безопасности») существует уровень безопасности актиничного (эффективного) УФ излучения, равный не более 30 Дж эф м-2 в области 200-400 нм за 8 час воздействия. Уровень безопасности определен с учетом кривой опасности (actinic UV hazard) в области 200-400 нм, имеющей максимум в линии 265 нм. При этом значение актиничной облученности составляет 30 10^3/8 3600 = 1,04 мВт эф м-2.

Допустимая величина дозы 30 Джэф м-2 появилась в стандарте благодаря наличию в кривой опасности жесткого УФС излучения в области 200-280 нм, воздействующего на глаза и вызывающего конъюктивит и катаракту.

В отечественных МУ [5] приведены нормы эритемного облучения в более длинноволновой области УФВ (280-315) нм и специально оговорено, что наличие излучения с длиной волны короче 280 нм недопустимо (см.п.2.1 МУ), т. е. жесткое УФС излучение в спектре эритемной лампы должно отсутствовать. Уровни облученности, обеспечивающие получение людьми профилактических доз УФВ, установлены с учетом средней величины МЭД (биодозы), равной 80 мэр· ч· м-2, которая подтверждена многократными экспериментами.

Для облучательных установок длительного действия (8-часовой рабочий день) предусмотрены значения дозы в пределах 12 (мин) , 40 (сред.) и 60 (макс) мэр· ч· м-2 , что соответствует облученности 1,5; 5 и 7,5 мэр· м-2 . При облученности менее 1,5 мэр· м -2 биологическая эффективность излучения резко снижается.

В размерности (мэр· ч· м-2), приведенном в МУ, речь идет об актиничном УФ излучении, определенном с учетом кривой эритемного действия в области 280-315 нм. Если переводить (мэр· ч· м-2) в Джэф м-2 в соответствии со стандартом [6] (известно [8] , что мэр–это эффективный поток в мВтэф, определенный по спектральному излучению лампы с учетом кривой эритемного действия), то рекомендуемая средняя отечественная 8-часовая доза облучения составит 40 10 -3 3600 = 144 Джэф м -2 при уровне облученности 5 мВтэф м-2 , а минимально допустимая доза составит 43 Джэф м-2 при уровне облученности 1,5 мВт (эф) м-2 (для справки: значение горизонтальной эритемной облученности в майский полдень на юге на уровне моря примерно равно 120 мВтэф м -2).

Полученные значения не противоречат стандарту [7], касающемуся эритемного облучения людей.

К сожалению, часть спектра УФВ (280-315 нм), приводящяя к эритемному действию на кожу человека, не была отдельно рассмотрена в «стандарте безопасности», хотя более длинноволновые области излучения УФА (315-400 нм, используется в соляриях) и синяя область (300-700 нм) были отражены в стандарте с разрешением достаточно высоких уровней облученности от 10 до 100 Вт (эф) м-2 , что в 1000 и более раз выше эритемного уровня.

Вопрос об усовершенствовании стандарта [6] с включением в стандарт эритемного воздействия излучения на человека поднимался нами ранее в рамках МКО [9, 10]. Авторы стандарта считают, что данный стандарт относится только к осветительным лампам и не относится к лампам специального применения, в том числе для медицины (см. п.3.11 данного стандарта).

Профилактическое действие УФВ излучения относится к области медицины, обеспечивает терапевтическое и тонизирующее воздействие на организм и используется для поддержания здоровья людей, укрепления иммунитета за счет образования в организме витамина D (максимум кривой образования витамина D при длине волны излучения 297 нм). Закрывать вопрос об его использовании в холодной северной стране, где 4-5 мес. практически не бывает Солнца, только ссылкой на «стандарт безопасности» МКО, который сами разработчики признали несовершенным, является неправильным. Тем более, что профилактическому ультрафиолетовому облучению (УФО) должны подвергаться лишь те люди, которые в силу географических условий местности проживания или особенностей условий труда, полностью или частично лишены естественного солнечного света.

Согласно МУ профилактическое УФО должно применяться:

• на производственных объектах, в детских дошкольных учреждениях, учебных заведениях, лечебно-профилактических и оздоровительных учреждениях, расположенных в районах севернее 57,5 0 с.ш., а также в промышленных районах с загрязнением атмосферного воздуха или особенностями рельефа местности, приводящими к постоянному дефициту естественного ультрафиолетового излучения независимо от географической широты их расположения;
• на подземных объектах, в зданиях без естественного света и с выраженным его дефицитом (КЕО менее 0,1 %), расположенных в районах севернее 42,5 0 с.ш;

В заключение следует отметить, что МУ [5] требуют доработки с точки зрения как метрологии (в варианте МУ 1989 г. имеют право на существование как эффективные величины эритемной облученности и дозы, так и энергетические, не учитывающие кривую эритемного действия и практически измеряющие лучистый поток светильника в УФВ области), так и усовершенствования методов расчета ОУ с использованием современной компьютерной техники.

Что касается рекомендуемых [5] эритемных доз и облученностей, то они не должны претерпеть изменений, так как проверены многолетней практикой в СССР в 60-70-х годах, специальными обследованиями экипажей кораблей, совершавших регулярные рейсы в районах Севера, всесторонними исследованиями в космической медицине с целью ликвидации «солнечного «голодания».

«Солнечное голодание», на наш взгляд, приобретает размеры национальной проблемы, решать которую необходимо совместными усилиями светотехников, медиков, санэпиднадзора, предприятий охраны труда, организаций производителей облучательного оборудования.

Литература:

1. 1. М.Холик , Солнечный свет, УФ- В излучение, витамин D3 и ваше здоровье/ , Expert Symposium on Light and Health, 30 September – 2 October 2004, Vienna, Austria.
2. 2. Г.Н.Гаврилкина «Будем загорать», Иллюминатор// 2002, №2, ,с.44-46.
3. 3. Р.Ф.Афанасьева, Г.Н.Гаврилкина «Методика и облучательная техника компенсации «солнечного голодания» населения страны, Светотехника // 2004, № 4, с.20-24.
4. 4. Афанасьева Р.Ф., Бармин В.В., Гаврилкина Г.Н., Мудрак Е.И., Сарычев Г.С. Об использовании профилактического ультрафиолетового облучения // Светотехника, №1, 2000, с 18-21 .
5. 5. Методические указания «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников ультрафиолетового излучения» МУ 5046-89от 27 июля 1989 г
6. 6. CIE S 009 /E:2002«Photobiological Safety of Lamps and Lamp Systems,”
7. 7. СIE S 007/E:1998 “Erythema Reference Action Spectrum and Standard Erythema Dose”.
8. 8. Мешков В.В. Основы светотехники, ч.1 – 2 –е изд. перераб.- М. Энергия 1979 г. - 368 с.
9. 9. Г.С.Сарычев, Г.Н.Гаврилкина «Профилактическое УФ излучение и стандарт МКО по фотобиологической безопасности ламп и ламповых систем». Светотехника, 2003, № 1, с. 38-40.
10. 10. G.Sarychev, G. Gavrilkina “Prophylactic UV radiation and CIE Standard on Photobiological Safety of Lamp and Lamp Systems” J. Light & Vis. Env. Vol.28, No. 2, 2004.

Метки: наука, светотехника

Добавить комментарий