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紫外线(频率介于可见光和X射线之间的电磁波)

紫外线(Ultraviolet,UV)是电磁波谱中波长为400nm~10nm辐射的总称,不能引起人们的视觉。它是频率比蓝紫光高的不可见光。英语中,前缀ultra-意为意为“高于,超越”。

1801年,德国物理学家里特发现:在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光,从而发现了紫外线的存在。

紫外线可以用来灭菌。不过,过多的紫外线进入人体内会导致皮肤癌。

紫外线是阳光中波长为400nm~10nm(纳米)的光线。英语为ultraviolet(缩写为UV),前缀ultra-意为“高于,超越”。太阳光谱上,紫外线的频率高于可见光线。可以分为UVA(紫外线A,波长400nm~320nm,低频长波)、UVB(波长320nm~280nm,中频中波)、UVC(波长280nm~100nm,高频短波)、EUV(100nm~10nm,超高频)4种。

其中,UVA的致癌性最强,晒红及晒伤作用是UVB的1000倍。UVC则一般会被臭氧层阻隔。IR是红外线(infrared),可造成晒红、微血管扩张、皮肤炎,并促进紫外线的致癌性。紫外线照射会让皮肤产生大量自由基,导致细胞膜的过氧化反应,使黑色素细胞产生更多的黑色素,并往上分布到表皮角质层,造成黑色斑点。紫外线可以说是造成皮肤皱纹、老化、松弛及黑斑的最大元凶。

紫外线照射人体时,能促进人体合成维生素D,以防止患佝偻病,经常让小孩晒晒太阳就是这个道理。紫外线还具有杀菌作用,医院里的病房就利用紫外线消毒。但过强的紫外线会伤害人体,应注意防护。

紫外线是由原子的外层电子受到激发后产生的。自然界的主要紫外线光源是太阳,太阳光透过大气层时波长短于 290nm 的紫外线为大气层中的臭氧吸收掉。

人工的紫外线光源有多种气体的电弧(如低压汞弧、高压汞弧),紫外线有化学作用能使照相底片感光,荧光作用强,日光灯、各种荧光灯和农业上用来诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物质发光的。紫外线还可以防伪,紫外线还有生理作用,能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等。紫外线的粒子性较强,能使各种金属产生光电效应。

当紫外线照射人体或生物体后,发生生理变化。不同频率的紫外线的生理作用不同。根据紫外线对生物作用,在医疗上把紫外线划分为不同的波段:黑斑紫外线(曲线 A)在 400nm~320nm 波段;红斑紫外线或保健射线(曲线 B)在 320nm~280nm 波段;灭菌紫外线(曲线 C)在 280nm~200nm 波段;致臭氧紫外线(曲线 D)在 200nm~100nm 波段。

紫外线的致黑斑作用:波长在 400nm~320nm 的紫外线又叫低频长波紫外线。该波段的紫外线生物作用较弱,但它对人体照射后使皮肤变黑,皮肤有明显的色素沉着作用,这就是紫外线的黑斑作用。该波段的紫外线可强烈地刺激皮肤,使皮肤新陈代谢加快、皮肤生长力加强和使皮肤加厚。A 波紫外线是治疗皮肤病的重要波段,像牛皮癣、白癜风等疾病。

紫外线指数一般用 0~15 表示。

通常规定,夜间紫外线指数为 0,在热带或高原地区、晴天无云时,紫外线最强,指数为 15。可见紫外线指数值越大,表示紫外线辐射对人体危害越大,也表示在较短时间内对皮肤的伤害愈强。

有时又可将紫外线指数分为5级发布,即指数值为 0、1、2 时,为 1 级,表示太阳辐射中紫外线量最小,对人体基本没有什么影响;紫外线指数为 3、4 时,为 2 级,表示太阳辐射中的紫外线量比较低,对人体的影响比较小;紫外线指数为 5、6 时,可称 3 级,表示紫外线辐射为中等强度,对人体皮肤有一定程度的伤害;紫外线指数为 7、8、9 时,可视为 4 级,表示紫外线辐射较强,对人体危害较大,应注意预防,外出应戴太阳帽、太阳镜或遮阳伞,也可涂擦一些防晒霜(SPF 指数应大于 15)。当紫外线指数 ≥10 时,可视为 5 级,表示紫外线辐射最强,对人体危害最大,人们应减少外出时间(特别是中午前后),或采取积极的防护措施。

紫外线根据波可分为近紫外线(UVA),远紫外线(UVB)和超短紫外线(UVC)。

短波紫外线简称UVC,是波长280nm~200nm的紫外线。短波紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收,不能到达地球表面。短波紫外线对人体可产生重要作用,因此,对短波紫外线应引起足够的重视。

中波紫外线简称UVB,是波长320nm~280nm的紫外线。中波紫外线对人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收,不能渗入皮肤内部。但由于其阶能较高,对皮肤可产生强烈的光损伤,被照射部位真皮血管扩张,皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化,严重者可引起皮肤癌。由此中波紫外线又被称作紫外线的晒伤(红)段,是应重点预防的紫外线波段。

低频长波简称UVA。是波长400nm ~ 315nm的紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强,可达到真皮深处,并可对表皮部位的黑色素起作用,从而引起皮肤黑色素沉着,使皮肤变黑,起到了防御紫外线,保护皮肤的作用。因而长波紫外线也被称做“晒黑段”。长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症,但对皮肤的作用缓慢,可长期积累,是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。

UVA 可再细分为 UVA-2(340nm~320nm)与 UVA-1(400nm~340nm)。

UVA-1 穿透力最强,可达真皮层使皮肤晒黑,对皮肤的伤害性最大,但也是对它最容易忽视的,特别在非夏季时 UVA-1 强度虽然较弱,但仍然存在,会因为长时间累积的量,造成皮肤伤害。特别是皮肤老化松弛、皱纹、失去弹性、黑色素沉淀;UVA-2 则与 UVB 同样可到达皮肤表皮,它会引起皮肤晒伤、变红发痛、日光性角化症(老人斑)、失去透明感。

由此可见,防止紫外线照射给人体造成的皮肤伤害,主要是防止紫外线 UVB 的照射;而防止 UVA,则是为了避免皮肤晒黑。在欧美,人们认为皮肤黝黑是健美的象征,所以反而在化妆品中要添加晒黑剂,而不考虑对低频长波紫外线的防护。这种观点已有所改变,由于认识到低频长波紫外线对人体可能产生的长期的严重损害,所以人们开始加强对低频长波紫外线的防护。

在限定太阳辐射照度的国际标准草案中将紫外光谱的范围划分如下表:在限定太阳辐射照度的国际标准草案中将紫外光谱的范围划分如下表:

名称

英文缩写

(真空中)波长范围 λ

光子能量 ε

长波紫外

UVA

400 nm~315 nm

3.10 eV~3.94 eV

近紫外

NUV

400 nm~300 nm

3.10 eV~4.13 eV

中波紫外

UVB

315 nm~280 nm

3.94 eV~4.43 eV

中紫外

MUV

300 nm~200 nm

4.13 eV~6.20 eV

短波紫外

UVC

280 nm~100 nm

4.43 eV~12.4 eV

远紫外

FUV

200 nm~122 nm

6.20 eV~10.2 eV

真空紫外

VUV

200 nm~100 nm

6.20 eV~12.4 eV

浅紫外

LUV

100 nm~88 nm

12.4 eV~14.1 eV

超紫外

SUV

150 nm~10 nm

8.28 eV~124 eV

极紫外

EUV

121 nm~10 nm

10.3 eV~124 eV

UV 固化技术是用 UV 光线(主要波长 365nm,特殊场合 254nm)照射在含有光重合性预聚体、光重合性单体、光开始剂的涂料、接着剂或油墨等 UV 硬化树脂后,以秒单位快速硬化、干燥的技术。而通常的热干燥法、二液混合法中的重合反应法对树脂的干燥普通需要数分到数小时。

UV 表面杀菌装置广泛应用于食品、电子、半导体、液晶显示器、等离子电视、水晶振动子、精密器件、化工、医学、保健、生物、饮料、农业……等等广泛领域。UV 光源照射食品、材料等表面,具有快速高效、无污染的杀菌效果,从而维持产品的高品质。

涂料固化,颜料固化,光刻。仪器分析:矿石,药物,食品分析。

在表面清洗处理中的应用

由于大功率超高功率低气压 UV 放电管开发的进展,以及随着微电子等产品的超微细化,在微电子、超精密器件等产品的制造过程中,由高频短波紫外线及其产生的臭氧对其产品的表面进行超精密清洗或改善其表面的接着性、附着性的干式光表面处理技术的实用化进展得很快。需要提高成品率的半导体器件、液晶表示元件、光学制品等制造中,紫外线 UV 和 O3 臭氧并用的干式光表面处理技术已成不可缺少的技术手段。作为氟利昂的替代技术,光表面清洗技术将逐渐取代湿式的传统技术。

促进植物生长,诱杀蚊虫。

细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在 257nm~254nm。细菌吸收紫外线后,引起 DNA 链断裂,造成核酸和蛋白的交联破裂,杀灭核酸的生物活性,致细菌死亡。快速便利,因无物理接触无二次污染。

紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率(辐射强度:30000 μW/cm²)。

细菌种类

杀灭对象

秒(s)

细菌类

炭疽杆菌

0.3

破伤风杆菌

0.3

痢疾杆菌

1.5

大肠杆菌

0.4

葡萄球菌属

1.3

结核杆菌

0.4

病毒

流感病毒

0.3

脊髓灰质炎病毒

0.8

乙肝病毒

0.8

嗜菌胞病毒

0.2

霉菌孢子

黑曲霉

0.3-6.7

毛霉菌属

4.6

青霉菌属

0.9-3.0

水藻类

兰绿藻

10-40

线虫卵

3.4

绿藻

1.2

原生动物类

4.0-6.7

鱼类病

白斑病

2.7

感染性胰坏死

4

病毒性出血病

1.6

紫外线灭菌法、人体保健照射,诱杀害虫,油烟氧化,光触酶(二氧化钛)。

紫外线灭菌作用:高频短波紫外线对微生物的破坏力极强,当该波段的紫外线照射细菌体后,细胞的核蛋白和脱氧核糖核酸(DNA)强烈地吸收该波段的能量,它们之间的链被打开断裂,从而使细菌死亡。如用紫外线汞灯或金属卤化物灯对空气和食品灭菌。

保健作用:紫外线对人体的保健作用。波长在 320~280 纳米的月波紫外线照射人体后,使皮肤产生许多活性物质,从而起到健康保健的作用。采用紫外线照射调节高级神经的功能、改善睡眠、降低血压。经常接受紫外线照射能加强白血球的吞噬能力,增强人的免疫功能。

促进产生维生素:晒太阳是提供维生素 D 的一种来源。其另一种来源就是食物。比如说:阳光中的紫外线是促进蘑菇产生维生素 D 的重要因素。无论是采摘后的蘑菇还是没采摘的,都有此项功能。所以鲜蘑菇要晒晒,补维生素 D 效果好。

紫外线强烈作用于皮肤时,可发生光照性皮炎,皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿、眼痛、流泪等;严重的还可引起皮肤癌。紫外线作用于中枢神经系统,可出现头痛、头晕、体温升高等。作用于眼部,可引起结膜炎、角膜炎,称为光照性眼炎,还有可能诱发白内障,在焊接过程中产生的紫外线会使焊工患上电光性眼炎(可以治愈)。

虽然紫外线在一年四季都存在,冬季太阳光显得比较温和且北方多雾,但紫外线仅仅比夏天弱约 20%,仍然会对人体皮肤和眼睛等部位造成很大危害,所以冬季仍需避免紫外线照射。长期紫外线照射最易造成皮肤产生各种色斑。所以,即使是在寒冷的冬天,户外活动时也应涂抹隔离霜或防晒霜。当然,SPF指数在 15 就足够了。 如果是外出进行滑雪运动或在雪地里长时间停留时,最好还是戴上护眼镜,以防止紫外线和雪地强白光对眼睛的刺激。

大量化学物质破坏了大气层中的臭氧层,破坏了这道保护人类健康的天然屏障。据国家气象中心提供的报告显示,1979 年以来中国大气臭氧层总量逐年减少,在 20 年间臭氧层减少了 14%。而臭氧层每递减 1%,皮肤癌的发病率就会上升 3%。北京市气象局发布了北京市的紫外线指数,以帮助人们适当预防紫外线辐射。

北京市气象局提醒人们当紫外线为最弱(0~2 级)时对人体无太大影响,外出时戴上太阳帽即可;紫外线达到 3~4 级时,外出时除戴上太阳帽外还需备太阳镜,并在身上涂上防晒霜,以避免皮肤受到太阳辐射的危害;当紫外线强度达到 5~6 级时,外出时必须在阴凉处行走;紫外线达 7~9 级时,在上午 10 时至下午 4 时这段时间最好不要到沙滩场地上晒太阳;当紫外线指数大于等于 10 级时,应尽量避免外出,因为此时的紫外线辐射极具有伤害性。

紫外线对人类的威胁日益增加。即使在阴天紫外线的含量也高达晴天时的 90%。为了给孩子们打造更加美好的生活环境,我们强烈建议家里对紫外线进行遮蔽。根据最新知识,我们体内一天所需的维他命 D,脸部和手暴露在紫外线下 10 分钟就可以满足,我们日常出门照射的已经足够了。

紫外线对健康的危害:免疫功能下降;对遗传因子的深度伤害;皮肤癌、白内障发病几率增加;背后和手脚的色斑癌的发病率增加;造成皮肤暗沉、老化、斑点、皱纹;癌前病变状态的日光角化症的增加;长期照射高频短波的紫外线可能会引起牙齿痛;紫外线也会促使家具及陈设加速老化褪色。

紫外线强度分为 5 级:1 级最弱,通常表现为下雨;2 级较弱,通常表现为阴天;3 级中等,通常表现为多云,偶尔能从云中看见一点太阳;4 级较强,通常表现为晴天;5 级最强,通常表现为天气特别晴朗。4 月到 9 月是紫外线照射最强的季节;上午 10 点至下午 2 点是紫外线照射最强的时段;正午是紫外线照射高峰。

SPF 是防晒系数(又叫防晒指数,Sun Protection Factor)的英文缩写,表明防晒用品所能发挥的防晒效能的高低。它是根据皮肤的最低红斑剂量来确定的。皮肤在日晒后发红,医学上称为“红斑症”,这是皮肤对日晒作出的最轻微的反应。最低红斑剂量,是皮肤出现红斑的最短日晒时间。使用防晒用品后,皮肤的最低红斑剂量会增长,那么该防晒用品的防晒系数 SPF 则为:

SPF=最低红斑剂量(用防晒用品后)/最低红斑剂量(用防晒用品前)

SPF 值越高,防护时效越长。一般人没有任何防备地站在阳光下面暴晒,15 分钟皮肤开始出现红斑,如果你选择的是 SPF20 的防晒霜,你在日晒下的安全时间就是 15分钟 × 20 = 300 分钟。

日晒会造成光老化,使皮肤产生黑斑、雀斑等等。防晒产品能有效的抵抗紫外线 UVA 和 UVB 对皮肤的损害。若要找出防晒品对你提供多长的保护时间,则应先知道你在完全不使用防晒的情况下,需先在阳光中待多久的时间,你的皮肤才会稍微变成淡红色;然后将所需的时间与 SPF 的值相乘,即可得到防晒品的保护时间。

SPF 虽然是防晒的重要指标,但并不表示 SPF 值越高,保护力就越强。例如 SPF15 有 93% 的保护能力,而 SPF34 却只有 97% 的保护能力,但是,SPF 值越大,其通透性越差,会妨碍皮肤的正常分泌与呼吸。根据皮肤科专家的研究,最适当的防晒系数是介于 SPF15 到 SPF30 之间即可。

1. 远离强紫外线。正午的时候,请远远离开太阳的笼罩,每天早上 10 点到下午 2 点,太阳所发出的紫外线被大气层过滤掉的比率最小,所以紫外线的强度是一天当中最强的。因此,不管是学校老师或是家长,在替小朋友规划户外活动时,最好能够避开这段时间,大人也应该少在这一段时间外出。

2. 选择防晒霜的 SPF 值和PA。一般夏天的早晚、阴雨天,SPF 指数低于 8 的产品即可;中等强度阳光照射下,指数达 8 至 15 较好;在强烈阳光直射下,指数应大于 15。除了 SPF 指数,还要注重能阻挡肌肤晒黑的 PA,一般选择 PA++ 就可以。

3. 正确使用防晒霜。出门前十分钟涂抹防晒霜,并达到每平方厘米 2 毫克的涂抹量,效果最好。使用防晒霜前先清洁皮肤;如果是干性皮肤,适当抹一点润肤液。涂防晒霜时,不要忽略了脖子、下巴、耳朵等部位。在阳光猛、暴晒时间长的日子里,每两个小时补擦一次防晒霜。即使做好了防晒措施,但如果阳光很强烈,夜里最好还要使用晒后护理品。

4. 穿戴要讲究。外出时穿着可以防御紫外线的衣物,最好穿着浅色的棉、麻质地服装。不管是何种质地,只要纱织细密,达到一定厚度,就可以遮挡紫外线。选择宽沿帽,除了可以保护脸部,还可一并将耳朵和后面的脖子部位遮蔽。给自己选择一款具有能防紫外线功能的墨镜。墨镜以中性玻璃、灰色镜片最佳,过深的墨镜反而容易让眼睛接受更多的紫外线,不是正确的选择。

5. 儿童也要防晒。如果你的孩子未满 6 个月,最好的办法是夏天不要让他直接暴露在太阳下。如果确实需要外出,最好穿戴上适合的衣服和帽子,并且使用遮阳伞。6 个月以后,就可以全身涂防晒霜了,阳光容易晒到的部位如耳朵、鼻子、颈背和肩膀要多涂一些。

一定强度和频率的紫外线,照射物质(部分物质需要加入荧光染料)时,物质元素会发出荧光(光致发光)。根据荧光的颜色,即可判断出该元素的含量。如铅、汞等重金属,农药残留物等都可用此种方法检测。日光灯就是利用这种原理。

大部分昆虫的复眼对 365nm 紫外线特别敏感,在晚上,点亮一只紫外线灯,对昆虫来说犹如光明世界一样。

320nm~280nm 的紫外线称为保健紫外线。照射皮肤后,使皮肤内的 7-脱氢麦角胆固醇,转化为 维生素 D3和 D2,防止佝偻病和职业病(矿工等)。

市面已有保健型紫外线灯供应。

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