Профілактична медицина - Сонячна радіація в тропічних умовах
Неділя, 11.12.2016, 16:46
Головна Реєстрація RSS
Вітаю Вас, Гість
Форма входу

Меню сайту
Реклама
Додай сайт
Статистика
Пошук
Block title
Спорткомплекс
Дошкольное развитие ребенка Обучение акробатики
Реклама
Мікробіологія
Попередження
При будь-якому використанні матеріалів сайту - посилання на http://profmed.at.ua обов'язково.
Сонце для біосфери є джерелом тепла, світла, енергії. Сонячна енергія спричинює повітряні течії і пов'язану з ними зміну погоди, визначає клімат місцевості, їй зобов'язане своїм існуванням все органічне життя на Землі. Фактично харчові продукти є своєрідними консервами сонячної енергії, за рахунок якої ми живемо. Крім цього, людина протягом тисячоліть розвивалася в середовищі, пронизуваному сонячним промінням, і пристосувалася через шкіру використовувати сонячну енергію, яка стала вкрай потрібною для оптимальної життєдіяльності.

Сонячна радіація є одним із видів електромагнітних випромінювань (ЕМВ). Згідно із законом Стефана—Больцмана, питома потужність випромінювання (Е) кожного фізичного тіла пропорційна 4-му ступеню його абсолютної температури (Т), тобто Е = К • Т4, де К — постійна величина, яка дорівнює 5,77 • 10~12 Дж/с. За законом зміщення, сформульованим В. Віном, з підвищенням температури тіла, що випромінює, зменшується довжина хвилі його випромінювання, тобто спектр випромінювання зсувається в бік коротших хвиль. А закон Планка стверджує: що коротша хвиля ЕМВ, то більша енергія його кванта.

Біологічна дія будь-якого ЕМВ залежить від енергії кванта, глибини проникнення в тканини тіла, інтенсивності опромінення (кількості енергії на одиницю площі в одиницю часу), його режиму (що визначає дозу опромінення), площі опромінення, умов, за яких відбувається опромінення, і вихідного стану організму людини.

Схематично дію ЕМВ на організм можна представити у вигляді трьох послідовних стадій. Перша стадія — це первинна, суто фізична енергетична взаємодія між квантами ЕМВ і молекулами опромінених тканин, внаслідок чого залежно від енергії кванта спостерігається тепловий ефект, збудження або іонізація атомів і молекул. Після цього в опроміненій ділянці відбувається наступна стадія у вигляді ланцюжка біохімічних реакцій і фізіологічних процесів, які їх супроводять (наприклад, розширення капілярів). Далі внаслідок нейрорефлекторних і гуморальних зв'язків розвивається генералізована реакція цілісного організму (третя стадія), в якій визначальну роль відіграє нейроендокринна реіуляція. Саме цими особливостями пояснюється те, що, наприклад, УФ-випромінювання Сонця, яке проникає в шкіру лише на частку міліметра, здатне спричинити і виражений місцевий запальний процес (еритему), і загальну реакцію організму.

Інфрачервоне випромінювання проникає глибоко в шкіру, зумовлює тепловий ефект (за рахунок посилення коливальних і ротаційних рухів молекул) з подальшим підвищенням температури тканин, гіперемією, активізацією обмінних процесів у шкірі. Інфрачервоне випромінювання посилює біологічну дію УФ-радіації, що використовують у медичній практиці.

Видиме випромінювання Сонця справляє приблизно таку саму теплову дію, як інфрачервоне, однак його в складі сонячної радіації з тепловим ефектом в 1,5 разу менше. Крім того, видиме випромінювання справляє і фотохімічну дію, але значно слабшу, ніж УФ-випромінювання, з огляду на те, що енергія його квантів достатня лише для збудження молекул небагатьох речовин, які називаються фотосенсибілізаторами.

Фотосенсибілізаторами в організмі людини є зорові пігменти сітківки. Внаслідок дії на них видимого випромінювання і наступного ланцюга біохімічних реакцій у сітківці генеруються електричні імпульси, які дають відчуття світла.

Слід наголосити, що видиме випромінювання Сонця створює високі рівні освітлення, які набагато перевищують такі при штучному освітленні. В ясний літній день рівень освітлення поза приміщеннями опівдні досягає 80 000 лк і більше, а в хмарний — до 15 000 лк. Світло — важливий фізіологічний подразник, який активізує процеси збудження в корі великого мозку, внаслідок чого за доброго освітлення поліпшується діяльність не лише зорового, а й інших аналізаторів. Речовини, що утворюються в сітківці внаслідок фотохімічної дії світла (типу нейромедіаторів), стимулюють функцію гіпофіза і клітин ЦНС. Внаслідок цього світло діє позитивно на емоційну сферу людини під час неспання, поліпшує самопочуття, підвищує життєвий тонус, обмін речовин. Вважають, що стимуляція організму видимим випромінюванням відбувається не тільки через зоровий аналізатор, а й через шкіру, оскільки у крові завжди є незначна кількість гематопорфірину — фотосенсибілізатору. У хворих на пелагру кількість порфірину в крові збільшується, і тому на інтенсивно опромінених ділянках шкіри (шия, обличчя) розвивається фотодерматит з подальшою пігментацією. До фотосенсибілізаторів належать сульфамідні препарати і деякі інші медикаменти, під час приймання яких слід остерігатися інтенсивного сонячного опромінення.

УФ-випромінювання, особливо ділянки В, характеризується сильною фотохімічною дією. Енергія квантів цього випромінювання достатня для того, щоб збуджувати залишки амінокислот, які входять до складу молекул білків і нуклеїнових сполук (тирозин, цитозин та ін.). Внаслідок цього відбувається розпад білкових молекул (фотоліз білків) з утворенням фізіологічно активних речовин (гістаміноподібні, холін, ацетилхолін та ін.), що активізують симпатико-адреналову систему, обмінні і трофічні процеси. Загальностимулювальна дія УФ-радіації виявляється у посиленні росту і регенерації тканин (у тому числі після оперативних втручань), гемопоезу, імуногенезу, опірності організму до дії інфекційних, токсичних і канцерогенних агентів, поліпшенні фізичної та розумової працездатності.

Таким чином, УФ-радіація в певних дозах є потужним адаптогенним агентом, який підвищує рівень здоров'я. Цікаво, що у тварин, опромінених УФ-промінням, модельовані захворювання (гіпертензія, атеросклероз, рак, нефрит та ін.) розвиваються повільніше, ніж у неопромінених.

Крім цього, завдяки фотохімічній дії при УФ-опроміненні у поверхневих шарах шкіри з 7, 8-дегідрохолестерину, що міститься в шкірному салі, утворюється холекальциферол (вітамін D3). Отже, УФ-випромінювання (ділянка В) справляє також антирахітичну дію.

Серед захисних реакцій, котрі зумовлюють адаптацію людини, сонячному випромінюванню надають особливого значення як чиннику, що сприяє стовщенню й ущільненню рогового шару епідермісу та утворенню в шкірі пігменту меланіну ("засмагна дія"). Стовщений роговий шар епідермісу захищає від проникнення біологічно найактивішого УФ-випромінювання. Шкірний пігмент меланін утворюється в клітинах найнижчого шару епідермісу і захищає клітини дерми, розміщені в ній судини і нерви від видимих та інфрачервоних променів, які могли б призвести до перегрівання цих тканин.

У людей з білою шкірою меланін відкладається лише в найнижчих шарах епідермісу, тоді як у людей з темною шкірою меланіну значно більше, і він міститься також у шарах шкіри, які розташовані вище. Сучасними дослідженнями доведено, що меланін відіграє роль не тільки пасивного захисного екрану. Завдяки своїй хімічній структурі він фіксує і гасить надлишок біологічно високоактивних вільних радикалів, що утворюються в шкірі внаслідок сонячного опромінення. Ця захисна функція меланіну для мешканців тропіків не менш важлива, ніж поглинання теплових променів. Статистика свідчить, що рак шкіри обличчя у людей з темною шкірою в тропіках буває приблизно в 10 разів рідше, ніж у місцевих мешканців з білою шкірою.

Увагу дослідників давно привертає бактерицидна дія УФ-випромінювання (ділянка В) Сон ця, яку пов'язують із фотохімічною дією радіації, що ушкоджує нуклеїнові сполуки мікробної клітини. Вегетативні форми мікробів, віруси, яйця гельмінтів гинуть під прямими сонячними променями протягом 10—15 хв, спорові форми — протягом 40—60 хв. В умовах спекотного клімату це має велике значення для санації об'єктів зовнішнього середовища. Ще сильніша бактерицидна дія властива короткохвильовому УФ-випромінюванню (ділянка С), яке генерують ртутно-кварцові, а також спеціальні бактерицидні (люмінесцентні) лампи. їх використовують для дезінфекції води, повітря, приміщень операційних, хірургічних інструментів тощо.

Останніми роками розкрився ще один аспект, як уже зазначалося, гігієнічного значення фотохімічної дії сонячної радіації. Виявилося, що під час опромінення сонячною радіацією деяких речовин, які забруднюють повітря або грунт, можуть утворюватися дуже токсичні сполуки. Так, унаслідок дії сонячного випромінювання на компоненти відпрацьованих газів, які містяться в повітряному басейні міст, утворюється комплекс сполук, що їх називають фотооксидантами. Нагромаджуючись у сонячну погоду без вітру на вулицях міст, де багато машин, вони спричинюють сильне подразнення слизових оболонок очей і верхніх дихальних шляхів (сльозотечу, нестерпний кашель), згубно діють на рослинність.

Отруйні фотохімічні тумани спостерігаються в містах з інтенсивним сонячним випромінюванням (Лос-Анджелес, Мехіко, Токіо та ін.). В Ірані та деяких інших спекотних країнах спостерігалися тяжкі отруєння селян, які в ясні сонячні дні працювали на полях, що раніше були оброблені пестицидом поліхлорпіненом. У приземному шарі повітря виявлено дуже отруйні сполуки, у тому числі й ціанисті, які утворились із поліхлорпінену. Оскільки фотохімічна активність сонячного випромінювання в тропічних країнах у 2—9 разів більша, ніж у європейських, цим аспектом гігієнічного значення УФ-радіації не можна нехтувати, особливо, якщо урахувати високі темпи урбанізації.

Для вимірювання інтенсивності УФ-складника сонячної радіації широко використовують біологічний метод, при якому за одиницю виміру служить біодоза. Біодоза  — це та найменша кількість УФ-випромінювання, яке спричинює на незасмаглій шкірі ледь помітне почервоніння протягом 6—20 год після опромінення. Мінімальна добова профілактична доза, яка запобігає розвиткові рахіту в людини з білою шкірою, дорівнює 1/8 біодози, а оптимальна доза відносно адаптогенної дії — 1/4—1/2 біодози. У мешканців спекотних країн мінімальна і оптимальна дози в 2,5—5 разів більші і залежать від кольору шкіри.

З науковою метою і в медичній практиці використовують вимірювальний прилад ультрафіолетметр (уфіметр). У ньому УФ-випромінювання поглинається спеціальним фотоелементом, а електричний струм, що при цьому утворюється, реєструється гальванометром, шкала якого градуюється в мкВт/см2; 1 біодоза дорівнює 600—800 мкВт/см2, отже, мінімальна фізіологічна потреба становить для білої людини 100 мкВт/см2, оптимальна — 200—400 мкВт/см2; для людей з темною шкірою відповідно 250—500 мкВт/см2 і 500— 2000 мкВт/см2. В ясний сонячний день у тропіках о 12 год інтенсивність УФ-опромінення становить 15—20 мкВт/см2 за 1 хв, тобто за 5—10 хв опромінення людина з білою шкірою і за 15—20 хв людина з темною шкірою дістане профілактичну дозу опромінення.

Цікаво, що навіть у ясні сонячні дні в країнах Західної Європи біологічна активність УФ-складника сонячного спектра в 2,5—3 рази менша, ніж у тропіках.

Інтенсивність сумарного потоку сонячної радіації вимірюють актинометрами — кількість тепла, яке поглинає за 1 хв чорна поверхня площею 1 см2, тобто в кал/см2 за 1 хв (1 кал = 4,19 Дж, або 1 Дж = 0,24 кал). На межі земної атмосфери інтенсивність сонячної радіації дорівнює 1,98 кал/см2 за 1 хв ("сонячна постійна"). Чим більше величина кута падіння сонячного проміння наближається до 90°, тим більша кількість випромінювання падає на одиницю площі горизонтально розташованої поверхні і тим коротший шлях випромінювання в атмосфері (мал. 90). У табл. 71 наведено висоти Сонця для різних широт Північної півкулі у дні рівнодення (21.03 і 23.09) і сонцестоянь (22.06 і 22.12).

З цих даних видно, що на екваторі Сонце буває в зеніті двічі на рік — у дні весняного і осіннього рівнодення та двічі на рік досягає найменшої висоти — в дні літнього і зимового сонцестоянь. У тропіках Сонце досягає зеніту тільки 1 раз на рік — під час літнього сонцестояння. Екваторіально-тропічні широти (між Північним і Південним тропіками) отримують 2/3 сонячної радіації, яка надходить на Землю, внаслідок чого тут створюється спекотний тропічний клімат. У цьому поясі сумарна сонячна радіація за день може досягнути 1000 кал/см2, а за місяць — 22 000 кал/см2.

З підйомом на висоту внаслідок зменшення поглинання випромінювання атмосферою інтенсивність сонячної радіації зростає на 7—10% на 1 км. Так, при одночасному випромінюванні на висоті 50 м вона дорівнювала 1 кал/см2 за 1 хв, на висоті 2000 м — 1,45,5370 м — 1,71. Інтенсивність УФ-випромінювання при підйомі на 1 км зростає на 15%. Ось чому на гірських курортах, коли поверхня ґрунту вкрита снігом, який відбиває до 95% УФ-променів, люди швидко засмагають і вимушені захищати очі темними окулярами.

Сумарний потік сонячного випромінювання складається з прямої радіації, яка надходить безпосередньо від Сонця, і розсіяної, яка надходить від усього небосхилу. Якщо небосхил безхмарний, інтенсивність розсіяної радіації за тепловим ефектом незначна (10—15% від сумарної), але містить більший відсоток УФ-випромінювання. Так, якщо в ясний сонячний день сумарна інтенсивність УФ-випромінювання дорівнює 20 мкВт за 1 хв, то на пряме випромінювання припадає 12 мкВт за 1 хв, а на розсіяне з небосхилу — 8 мкВт за 1 хв, тобто 40% сумарної інтенсивності. Це використовують у медичній практиці. Люди, яким протипоказане перебування на сонці через небезпеку перегрівання, можуть дістати потрібну їм профілактичну дозу УФ-радіації, опромінюючись у тіні розсіяною радіацією. У разі сильної хмарності частка розсіяної радіації за тепловим ефектом зростає до 0,4—0,5 кал/см2 за 1 хв, але в цьому випадку розсіяна радіація не має багато ультрафіолету (особливо ділянки Б). Внаслідок забруднення атмосферного повітря населених місць димом і пилом можлива втрата до 20—40% і навіть більше УФ-радіації. Віконне скло через домішки титану і заліза затримує до 80—90% найціннішого складника УФ-радіації — ділянки В. Очищене від цих домішок увіолове скло пропускає більшу частину УФ-радіації і може бути рекомендоване для лікарень, дитячих закладів тощо.