Солнечная радиация и ее гигиеническое значение

Сфизической точки зрения солнечная энергия представляет собой поток электромагнитных излучений с различной длиной волны. Спектральный состав солнца колеблется в широком диапазоне от длинных волн до волн исчезающе малой величины. Из-за поглощения, отражения и рассеяния лучистой энергии в мировом пространстве на поверхности земли солнечный спектр ограничен, особенно в коротковолновой части.

Если на границе земной атмосферы ультрафиолетовая часть солнечного спектра составляет 5%, видимая часть — 52% и инфракрасная часть — 43%, то у поверхности земли ультрафиолетовая часть составляет 1%, видимая —40% и инфракрасная часть солнечного спектра — 59%.

У поверхности земли солнечная радиация всегда меньше, чем соднечная постоянная у границы тропосферы. Это объясняется как различной высотой стояния солнца над горизонтом, так и различной чистотой атмосферного воздуха, большим разнообразием погодных условий, облаками, осадками и т.д. При подъеме на высоту масса атмосферы, проходимой солнечными лучами, уменьшается, поэтому увеличивается интенсивность солнечной радиации.

Например, на высоте 1000 м интенсивность солнечной радиации составляет ],17кал/(см²мин); на высоте 2000 м она увеличится до 1,26 кал/(см²мин), на высоте 3000 м — до 1,38 кал/(см²-мин). В зависимости от высоты стояния солнца над горизонтом изменяется отношение прямой солнечной радиации к рассеянной, что имеет существенное значение в оценке биологического действия солнечной радиации. Например, при высоте стояния солнца над горизонтом 40° это отношение составляет 47,6%, а при высоте стояния солнца 60° оно увеличивается до 85%.

Солнечная радиация является мощным лечебным и профилактическим фактором, она влияет на все физиологические процессы в организме, изменяя обмен веществ, общий тонус и работоспособность.

Наиболее биологически активна ультрафиолетовая часть солнечного спектра, которая у поверхности земли представлена потоком волн в диапазоне от 290 до 400 мкм.

Интенсивность ультрафиолетовой радиации у поверхности земли не всегда постоянна и зависит от широты местности, времени года, погоды и прозрачности атмосферы. При облачной погоде интенсивность ультрафиолетовой радиации у поверхности земли может снижаться до 80%, запыленность атмосферного воздуха делает эту потерю равной 11-50%.

Ультрафиолетовые лучи, попадая на кожу, не только вызывают сдвиги в коллоидном состоянии клеточных и тканевых белков кожи, но и рефлекторным путем влияют на весь организм.

106 <• ГИГИЕНА * Глава 4

Под воздействием ультрафиолетовых лучей в организме образуются биологически активные вещества, стимулирующие многие физиологические системы организма.

Подобные биологически активные вещества появляются через некоторое время после облучения, что говорит о фотохимическом действии ультрафиолетовых лучей. Являясь неспецифическим стимулятором физиологических функций, ультрафиолетовые лучи благоприятно влияют на белковый, жировой, минеральный обмен, иммунную систему, оказывая общеоздоровительное и тонизирующее действие.

Кроме обшебиологического влияния на все системы и органы, ультрафиолетовая радиация оказывает специфическое действие, свойственное определенному диапазону волн. Известно, что ультрафиолетовая радиация с диапазоном волн от 400 до 320 мкм оказывает эритемно-загарное действие, с диапазоном волн от 320 до 275 мкм — антирахитическое и слабое бактерицидное, а коротковолновая ультрафиолетовая радиация с диапазоном волн от 275 до 180 мкм повреждает биологическую ткань. На поверхности земли биологические объекты не подвергаются губительному действию коротковолновой ультрафиолетовой радиации, так как в верхних слоях атмосферы происходят рассеяние и поглощение волн с длиной волны менее 290 мкм. На поверхности земли зарегистрированы наиболее короткие из всего спектра ультрафиолетовой радиации волны в диапазоне от 290 до 291 мкм. У поверхности земли наибольшую часть составляет ультрафиолетовая радиация эритем но-загарно-го действия. Ультрафиолетовая эритема имеет ряд отличий от инфракрасной эритемы. Так, ультрафиолетовой эритеме свойственны строго очерченные контуры, ограничивающие участок воздействия ультрафиолетовыхлучей, она возникает через некоторое время после облучения и, как правило, переходит в загар. Инфракрасная эритема возникает тотчас после теплового воздействия, имеет размытые края и не переходит в загар. В настоящее время имеются факты, свидетельствующие о значительной роли центральной нервной системы в развитии ультрафиолетовой эритемы. Так, при нарушении проводимости периферических нервов или после введения новокаина эритема на данном участке кожи слабая или совсем отсутствует.

Ультрафиолетовая радиация в диапазоне волн от 320 до 275 мкм оказывает специфическое антирахитическое действие, что проявляется в фотохимических реакциях ультрафиолетовой радиации этого диапазона в синтезе витамина D. При недостаточном облучении ультрафиолетовыми лучами антирахитического спектра страдают фосфорно-кальциевый обмен, нервная система, паренхиматозные органы и системы кроветворения, снижаются окислительно-восстановительные процессы, нарушается стойкость капилляров, снижается работоспособность и сопротивляемость простудным заболеваниям. У детей возникает рахит с определенными клиническими симптомами. У взрослых нарушение фосфорно-кальциевого обмена на почве гиповитаминоза D проявляется в плохом срастании костей при переломах, ослаблении связочного аппарата суставов, в быстром разрушении эмали зубов. Как указывалось выше, ультрафиолетовая радиация антирахитического спектра относится к коротковолновой радиации, поэтому легко поглощается и рассеивается в запыленном атмосферном воздухе.

Гигиена воздушной среды <■ 107

В связи с этим жители промышленных городов, где атмосферный воздух загрязнен различными выбросами, испытывают «ультрафиолетовое голодание». Недостаточность естественного ультрафиолетового излучения испытывают также жители дальнего Севера, рабочие угольной и горнорудной промышленности, лица, работающие в темных помещениях, и т. д. Для восполнения естественного солнечного облучения эти контингенты людей дополнительно облу-нэют искусственными источниками ультрафиолетовой радиации либо в специальных фотариях, либо путем комбинации осветительных ламп с лампами, дающими излучение в спектре, близком к естественному ультрафиолетовому излучению. Наиболее перспективно и практически реально обогащение светового потока осветительных установок эритемной составляющей.

Многочисленные исследования по профилактическому облучению населения Крайнего Севера, подземных рабочих угольной и горнорудной промышленности, рабочих темных цехов и других контингентов говорят о благотворном влиянии искусственного ультрафиолетового облучения на ряд физиологических функций организма и работоспособность. Профилактическое облучение ультрафиолетовыми лучами улучшает самочувствие, повышает сопротивляемость простудным и инфекционным заболеваниям, увеличивает работоспособность. Недостаточность ультрафиолетовой радиации неблагоприятно действует не только на здоровье человека, но и на процессы фотосинтеза у растений. У злаковых это приводит к ухудшению химического состава зерен с уменьшением содержания белка и увеличением количества углеводов.

Ультрафиолетовые лучи дают бактерицидный эффект. Под влиянием естественного ультрафиолетового облучения бактерицидного спектра происходит санация воздушной среды, воды, почвы. Бактерицидным свойством обладают лучи с длиной волны от 180-275 мкм. Слабое бактерицидное действие оказывает солнечная радиация в диапазоне волн от 200 до 310 мкм. Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей, доходящих до поверхности земли, снижался, так как диапазон этих волн ограничен 290—291 мкм.

Для использования бактерицидного эффекта ультрафиолетовой радиации меются специальные лампы, дающие лучи бактерицидного спектра, как пра-1ило, с меньшей длиной волны, чем в естественном солнечном спектре. Та-сим образом проводится санация воздушной среды в операционных, микро-шологических боксах, помещениях для приготовления стерильных лекарств,:ред и т. д. С помощью бактерицидных ламп возможно обеззараживание мо-юка, дрожжей, безалкогольных напитков, что увеличивает сроки их хранения. Бактерицидное действие искусственного ультрафиолетового излучения ис-юльзуется для обеззараживания питьевой воды. При этом не изменяются ор-анолептические свойства воды, в воду не вносятся посторонние химические шества.

Однако действие ультрафиолетовых лучей на организм и окружающую среду а только благоприятно. Интенсивное солнечное облучение приводит к разви-ию выраженной эритемы с отеком кожи и ухудшением состояния здоровья. При воздействии ультрафиолетовых лучей возникает поражение глаз — фото-фтальмия с гиперемией конъюнктивы, блефароспазмом, слезотечением, и све-обоязнью. Подобные поражения встречаются при отражении лучей солнца от оверхности снега в арктических и высокогорных районах («снеговая слепота*).

108 «ГИГИЕНА ♦ Глава 4

В литературе описаны случаи фотосенсибилизирующего действия ультрафиолетовых лучей у особо чувствительных к ультрафиолетовым лучам людей при работе с каменноугольным пеком. Повышенная чувствительность к ультрафиолетовым лучам наблюдается и у больных со свинцовой интоксикацией, у детей, перенесших корь, и т. д.

За последние годы в литературе обсуждается вопрос о частоте возникновения рака кожи у лиц, постоянно подвергающихся интенсивному солнечному облучению. Приводятся сведения о большей частоте рака кожи у населения южных районов по сравнению с распространенностью рака кожи в северных районах. Например, случаи рака у виноградарей Бордо с преимущественным поражением кожи рук и лица связывают с постоянным и интенсивным солнечным облучением открытых частей тела. Были попытки изучить влияние интенсивного ультрафиолетового облучения на частоту возникновения рака кожи в эксперименте.

Длинноволновая часть солнечного спектра представлена инфракрасными лучами. По биологической активности инфракрасные лучи делятся на коротковолновые с диапазоном волн от 760 до 1400 мкм и длинноволновые с диапазоном волн от 1500 до 25000 мкм. Инфракрасное излучение оказывает на организм тепловое воздействие, которое в значительной мере определяется поглощением лучей кожей. Чем меньше длина волны, тем больше излучение проникает в ткани, но субъективное ощущение тепла и жжения меньше. Для лечения некоторых воспалительных заболеваний используется коротковолновое инфракрасное излучение, которое дает прогревание глубоких тканей без субъективного ощущения жжения кожи. Напротив, длинноволновая инфракрасная радиация поглощается поверхностными слоями кожи, где сосредоточены терморецепторы, чувство жжения при этом выражено. Наиболее выражено неблагоприятное воздействие инфракрасной радиации в производственных условиях, где мощность излучения может во много раз превышать естественную. У рабочих горячих цехов, стеклодувов и представителей других профессий, имеющих контакт с мощными потоками инфракрасной радиации, понижается электрическая чувствительность глаза, увеличивается скрытый период зрительной реакции, ослабляется условно-рефлекторная реакция сосудов. Инфракрасные лучи при длительном воздействии вызывают изменения глаз. Инфракрасная радиация с длиной волны 1500—1700 мкм достигает роговицы и передней глазной камеры, лучи с длиной волны 1300 мкм проникают до хрусталика. В тяжелых случаях возможно развитие катаракты.

Понятно, что все неблагоприятные воздействия возможны лишь при отсутствии надлежащих мер защиты и профилактических мероприятий. Одна из важных задач санитарного врача заключается в своевременном предупреждении заболеваний, связанных с неблагоприятным воздействием инфракрасной радиации.

Кроме лучей ультрафиолетового и инфракрасного спектра, солнце дает мощный поток видимого света. Видимая часть солнечного спектра занимает диапазон от 400 до 760 мкм.

Дневная освещенность на открытой площадке зависит от погоды, поверхности почвы, высоты стояния солнца над горизонтом. Средняя освещенность по месяцам в средней полосе России колеблется в широких пределах — от 65 000лк в августе до ЮООлк и менее в январе.

Гигиена воздушной среды ■*■ 109

Запыленность воздуха заметно влияет на дневную освещенность. В крупных промышленных городах естественная освещенность на 30-40% меньше, чем в районах с относительно чистым атмосферным воздухом. Минимальная освещенность наблюдается и ночью. В безлунную ночь освещенность создается светом звезд, рассеянным свечением атмосферы и собственным свечением ночного неба. Небольшой вклад в общую освещенность вносит свет, отраженный от светлых земных объектов.

Видимый свет оказывает общебиологическое действие. Это проявляется не только в специфическом влиянии на функции зрения, но и в определенном воздействии на функциональное состояние центральной нервной системы и через нее на все органы и системы организма. Организм реагирует не только на ту или иную освещенность, но и на весь спектр солнечного света. Оптимальные условия для зрительного аппарата создают волны зеленой и желтой зоны спектра.

Многочисленными физиологическими работами отечественных ученых (Н.Г. Введенский, В.М. Бехтерев, Н.Ф. Галанин, СВ. Кравков) показано благоприятное влияние на нервно-мышечную возбудимость и психическое состояние красно-желтого света и угнетающее действие сине-фиолетовых лучей. Особое гигиеническое значение света заключается в его влиянии на функции зрения.

Основные функции зрения — острота зрения (способность глаза различать две точки как изолированные при максимально малом расстоянии между ними), контрастная чувствительность (способность различать степень яркости), быстрота различения (минимальное время установления величины и формы детали), устойчивость ясного видения (время ясного видения предмета).

Физиологический уровень зрения в известных пределах индивидуален, но всегда зависит от освещенности, цвета фона и детали, величины рабочих деталей и т. д.

При низкой освешенности быстро наступает зрительное утомление, снижается работоспособность. Например, при зрительной работе в течение 3 ч при эсвещенности 30-50 лк устойчивость ясного видения снижается на 37%, а при освешенности 100-200 лк она снижается только на 10—15%. Гигиеническое нормирование освешенности рабочих мест устанавливается в соответствии; физиологическими особенностями зрительных функций. Создание доста-гочной естественной освещенности в помещениях имеет большое гигиеничес-сое значение.

Естественное освещение помещений возможно не только от прямого сол-кчного облучения, но и от рассеянного и отраженного света от небосвода и «мной поверхности.

Естественная освещенность помещений зависит от ориентации светопрое-юв по странам света. Ориентация окон на южные румбы способствует более лительной инсоляции помещений, чем ориентация на северные румбы. При осточной ориентации окон прямые солнечные лучи проникают в помещение утренние часы, при западной ориентации инсоляция возможна во второй шовине дня. На интенсивность солнечного освещения помещений влияет также затем-ение близлежащими зданиями или зелеными насаждениями. Если в окно не

110 * ГИГИЕНА о Глава 4

виден небосвод, то в помещение не проникают прямые солнечные лучи, освещение обеспечивается только рассеянными лучами, что ухудшает санитарную характеристику помещения.

При южной ориентации помещений солнечная радиация внутри помещения составляет 25% наружной, при других ориентациях она уменьшается до 16%.

На подоконнике при открытом окне интенсивность ультрафиолетового облучения составляет 50% общего количества ультрафиолетовых лучей на улице; в комнате на расстоянии 1 м от окна ультрафиолетовое облучение уменьшается еще на 25-20% и на расстоянии 2 м оно не превышает 2—3% ультрафиолетовых лучей на улице.

Плотная застройка квартала, близкое расположение домов приводит к еще большей потере солнечной радиации, в том числе и ее ультрафиолетовой части. Больше всего затеняются помещения, расположенные в нижних этажах, и в меньшей степени — помещения верхних этажей. На освещенность естественным светом влияют некоторые строительно-архитектурные факторы — конструкция светопроемов, затеняющие строительно-архитектурные детали, окраска стен здания и т.д. Большое значение имеет чистота стекол. Загрязненные стекла, особенно при двойном остеклении, снижают естественную освещенность до 50-70%.

Современное градостроительство учитывает эти факторы. Большие свето-проемы, отсутствие затеняющих деталей, светлая окраска домов создают благоприятные условия для хорошей естественной освещенности жилых помещений.