Загар с точки зрения фотохимика (стр. 2 из 3)

Осторожно с ультрафиолетом!

Хотя у организма есть немало защитных приспособлений, их возможности не безграничны, о чём следует помнить всем любителям пожариться на солнце. Опасными могут быть и искусственные источники излучения, причём ожог кожи не самая большая из возможных неприятностей. Давно известна канцерогенная активность ультрафиолета, в кругах неспециалистов, пожалуй, несколько преувеличенная. Свет с длиной волны 254 нм и более 334 нм вовсе не проявляет канцерогенного действия: наиболее опасны лучи от 301 до 303 нм, то есть там, где самая высокая чувствительность к ожогу. Однако канцерогенная доза намного превосходит эритемную: опухоль на коже возникает лишь при тысячекратном превышении порога. Эксперименты на животных показали: если сначала немного превысить тот уровень, при котором кожа краснеет, а потом постепенно усиливать облучение, опухоль не появляется вовсе.

Есть и более реальная опасность от чрезмерного ультрафиолета, опасность, которую прежде всего надо учесть профессиональным химикам. Речь идёт о сенсибилизации.

Под действием определённых химических соединений (их называют сенсибилизаторами) может значительно возрасти чувствительность — в данном случае кожи — к ультрафиолетовому и даже видимому свету. Такие соединения попадают в кожу и при непосредственном контакте, и при приёме внутрь. Известно довольно много фотосенсибилизаторов загара; среди них различные смолы, желчь, хинин, метиленовый синий, эозин, а также мука, вызывающая болезнь, именуемую „гречичной“. Как сенсибилизаторы действуют и некоторые лекарства, например сульфаниламиды. В период лечения такими препаратами врачи советуют избегать длительного пребывания на солнце и не назначают некоторых физиотерапевтических процедур, наподобие кварцевания.

Вполне умышленно синтезированы соединения с особо мощным фотосенсибилизирующим действием. Недавно в медицинскую практику был введён метод безэритемного лечебного загара, так называемая PUVA-терапия. В день облучения пациент глотает таблетку, содержащую вещества из группы фурокумаринов (бероксан, пувален и т. п.). После этого чувствительность к свету настолько увеличивается, что необходимо в течение 6–8 часов носить тёмные очки, а летом защищать и лицо. Через два часа после приёма таблетки кожу облучают особыми светильниками, имеющими максимум излучения в области мягкого ультрафиолета. Вскоре появляется сильный загар, который увеличивается в течение ближайших недель. В большинстве случаев никакого покраснения кожи не наблюдается вовсе.

Такой способ мягкого искусственного загара в косметических целях пока не используется. Зато иногда он даёт неплохие результаты при лечении псориаза.

Где раздобыть УФ-лучи!

Рассказ о загаре и механизмах его образования повиснет в воздухе, если не сказать ничего об источниках излучения. Начнём с главного — с солнца.

Чувствительность кожи, как вы помните (а если не помните, ещё раз взгляните на рис. 2), резко падает после 300 нм. Наименьшая длина волны, зарегистрированная на уровне моря,— 286 нм. Реально в умеренных, не тропических широтах свет с длиной волны менее 295 нм никогда не достигает поверхности земли; в Москве это число ещё выше — 301 нм.

Иное дело в горах. Там при подъёме на каждые 100 метров интенсивность УФ-радиации возрастает на 3–4%, причём граница постепенно сдвигается в сторону жёсткого излучения. Поэтому на больших высотах солнечное излучение опасно. А в Ленинграде, например, с 15 октября по 15 марта — „биологическая ночь“: лучи, способные вызывать эритему, в этот период вообще не достигают земли. Москвичи почти лишены естественного ультрафиолета два самых коротких зимних месяца.

Другие диапазоны тоже для нас небезразличны. Поток солнечного света в видимой области вызывает нагрев кожи и усиливает выделение пота. Инфракрасные лучи способны проникать в кожный покров и усиливать биологическую активность клеток. Они — и это существенно — могут ослаблять воздействие ультрафиолета. Наиболее благоприятно для нас с вами комбинированное воздействие инфракрасных лучей в области около 1100 нм в сочетании с ультрафиолетовыми. В этом случае требуется вдвое большее облучение, чтобы на коже возникло покраснение.

Рис. 4. Спектральный состав излучения лампы „Фотон“ (кривая I) и ртутной лампы высокого давления (кривая II)

Нет ничего удивительного в том, что совместное воздействие двух видов излучения наилучшим образом воздействует на организм человека. Такое сочетание естественно, а ответ на него формировался в течение миллионов лет эволюции; было время приспособиться…

Все искусственные источники света дают излучение, не очень-то похожее на солнечное. Для иллюстрации на рис. 4 показан спектральный состав излучения косметической лампы „Фотон“, основной элемент которой — кварцевый шарик с капелькой ртути. Если в сети недостаточное напряжение или лампа плохо отрегулирована, она горит слабым бледно-синим светом и почти всё её излучение сосредоточено в линии ртути 254 нм. Подобный спектр и у бактерицидных увиолевых ламп, часто используемых в поликлиниках и больницах. Такие лампы неплохо обеззараживают воздух и питьевую воду, они стерилизуют различные поверхности, но совершенно непригодны для получения загара.

Если повысить давление в ртутной лампе до нескольких атмосфер, то интенсивность излучения заметно увеличится, узкие ртутные линии расширятся, а между ними появится ощутимый фон (это также показано на рис. 4). Такого рода лампы известны как „кварцевые“. Надо иметь в виду, что их излучение может вызвать не только загар, на и сильный ожог кожи, если сразу дать большую дозу.

Ещё ближе к непрерывному солнечному спектру яркий белый свет ламп сверхвысокого давления, наполненных ксеноном; их применяют для освещения стадионов, аэродромов, площадей. Но, пожалуй, особый интерес представляют эритемные лампы, устроенные как обычные люминесцентные, но сделанные из стекла, прозрачного в области мягкого ультрафиолета.

На внутреннюю поверхность эритемных ламп нанесены люминофоры, скажем, силикаты и фосфаты металлов второй группы, активированные тяжёлыми металлами. У них максимум излучения в области УФА, а в жёсткой области они совсем не излучают. Эритемные лампы выгодно отличаются от ртутно-кварцевых и тем, что не провоцируют образования в воздухе озона и окислов азота, не требуют защиты глаз, а для получения профилактической дозы ультрафиолета достаточно облучать открытые части лица и рук в течение рабочего дня. То есть не отрывая людей от дела.

Рис. 5. Прозрачность шести распространённых материалов в ультрафиолетовой области: 1 — лавсановая плёнка, 0,15 мм; 2 — поливинилхлоридная плёнка, 0,15 мм; 3 — оргстекло, 2,5 мм; 4 — оконное стекло, 1 мм; 5 — то же, 6 мм; 6 — оптический кварц, 3 мм.

И, наверное, нет нужды говорить о том, что лампы накаливания, даже очень мощные, для загара не годятся…

А какие материалы пропускают ультрафиолет, какие задерживают? Почти все вещества, непрозрачные в видимой области, непрозрачны и для ультрафиолета. Но обратное утверждение далеко не всегда верно, и совершенно прозрачный на вид материал может полностью задерживать УФ-лучи. Для наглядности на последнем, пятом рисунке показаны спектры пропускания распространённых материалов. Поглядите, как важна толщина материала. Кстати, стекло в тонком слое, около 0,1 мм, весьма прозрачно во всей УФ-области. И обычное оконное стекло толщиной 3 мм пропускает свет в области мягкого излучения. Так что теоретически можно загореть, вопреки распространённому мнению, и под стеклянной крышей. Но время, потраченное на загар, окажется настолько долгим, что, право, разумнее использовать его как-нибудь иначе…

Частично пропускает ультрафиолет и лёгкая одежда; наиболее прозрачны ткани редкого плетения из тонких волокон, особенно типа капрона. Вообще же из полимерных материалов самый прозрачный в ультрафиолете — полиэтилен. Для удлинения сезона солнечной терапии на географическом факультете МГУ предложены обтянутые полиэтиленом кабины, несколько напоминающие парники. В них тепло, как летом, даже когда на улице всего 6–7°С. А ультрафиолетовая радиация Солнца ослабляется на каких-то 10%.

Обсуждением достоинств и недостатков (с точки зрения фотохимика) различных материалов, прозрачных и непрозрачных в ультрафиолете, мы и закончим статью о загаре. Некоторые сведения практического характера — в заметках, которые напечатаны ниже.

Загорайте на здоровье!

Экспериментальные факты и теоретические соображения, изложенные в статье о загаре, свидетельствуют о том, что ультрафиолет может быть использован и на благо, и во вред. В этих заметках вы найдёте полезные сведения и практические рекомендации, которые, будем надеяться, помогут вам загорать исключительно на здоровье.

УФ-лучи полезны, более того, необходимы для человека хотя бы потому, что витамин D образуется в организме при облучении в диапазоне 280–320 нм. Впрочем, это общеизвестно. Реже можно встретить упоминания о том, что ультрафиолет в разумных дозах помогает организму подавлять простудные, инфекционные и аллергические заболевания, усиливает обменные процессы и улучшает кроветворение. А также (химики, внимание!) повышает устойчивость ко многим вредным веществам, включая свинец, ртуть, кадмий, бензол, четыреххлористый углерод и сероуглерод.

Однако ультрафиолет полезен не всем. Он противопоказан при активных формах туберкулёза, при выраженном атеросклерозе, гипертонической болезни II и III степени, болезнях почек и некоторых других заболеваниях.

Есть сомнения — советуйтесь с врачом