2 Тақырып. Оптикалық сәулелендірудің фотобиологиялық әсері.

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Оптикалық сәулелендірудің биологиялық объектілерге келтіретін әсерінің жалпы заңдылықтары.

2. ОС-дің адамға тигізетін әсері, көздің спектрлік сезгіштігі.

3. Витальдік, бактерицидтік және рахитқа қарсы әсерлердің спектрлері.

Дәрістің қысқаша жазбасы:

Оптикалық сәулелену энергиясы адамдарға, жануарларға, өсімдіктерге, микроорганизмдерге және басқа қабылдағыштарға тікелей әсер етеді.

Фотобиологиялық әсер етудің негізі түрлеріне мыналар жатады:

Жарыктың әсер етуі көру бейнесін туғызу арқылы адамдар мен жануарларға қоршаған кеңістікте жөн табуға мүмкіншілік берумен білдіріледі.

Көрінерлік және ұзын толқынды ультракүлгін сәулелер өсімдіктерге фотосинтездік әсер етеді. Осының нәтижесінде өсімдіктерде минерал заттардан органикалық заттар құрастырылады.

Адамдарды, малдарды, құстарды белгілі мөлшерде ультракүлгін, көрінерлік, инфрақызыл сәулелерімен сәулелендіргенде заттар алмасу процесі жақсарады, организмнің ауруларға қарсыласуы жоғарылайды. Бұл оптикалық сәулеленудің терапевтік (эритемдік, антирахиттік) әсер eтуi деп аталады.

Бактерияларды, өсімдіктерді, шыбын-шіркейлерді ультракүлгін сәулесімен және үлкен мөлшерлі көрінерлік және инфрақызыл сәулелерімен сәулелендіргенде олар өледі. Оптикалық сәулеленудің бұлай әсер етуін бактерицидтік деп атайды.

Ультракүлгін сәулелену жануарлар мен өсімдіктерге ұзақ уақыт аралығында әсер етсе тұқым қуалаудағы өзгерістерге әкеледі, яғни мутациялық әрекет жасайды. Бұлай әсер етуді жаңа қасиеттері бар өсімдіктер мен басқа организмдерді шығаруға пайдалануға болады.

Жарық пен қараңғының алмасуы өсімдіктердің өсуіне және дамуына әр түрлі әсер етеді. Оны фотопериодтік әсер ету деп атайды.

Әрбір фотобиологиялық процеске оның өту қарқындылығының сәулелену толқынының ұзындығына тәуелділігін тұрғызуға болады. Мұндай графикалық тәуелділік сәулеленудің әсер ете спектрі деп аталады. Тиімді және үнемді сәулелену көздерін ойлап құрастыруда және сәулелендіретін қондырғыларды жобалауда әсер ету спектрінің маңызы зор келеді. Сәулелендіретін қондырғыларды есептеуде және жобалауда фотореактивация құбылысын ескеру керек болады. Толқындар ұзындықтарының әр түрлі диапазондарына жататын сәулелердің бір уақытта объектіге әсер еткен кезінде өтетін өзара байланыс құбылысы фотореактивация деп аталады.

Оптикалық сәулеленудің үш облысы да адамға активті әсер етеді. Жалпы адам организміне және оның жеке мүшелеріне әсер етудің нәтижесі oң (жайлы) және теріс (жағымсыз) болуы мүмкін. Нәтиже сәулелену кванттарының энергиясымен, сәулелендіріліну деңгейімен және әсер етудің ұзақтығымен анықталады.

Күннің ультракүлгін сәулелері (негізінде УК-В облысы) белгілі дозада организмнің өсуіне және нығаюына себебін тигізеді, яғни пайдалы нәтиже береді. Өйткені оның әсерінен организмде биологиялық активті заттар (витамин Д және т.б.) пайда болады. Бұл заттар қанмен организм бойына тарайды және оған жайлы емдік және әлдендірулік әсер етеді.

Ультракүлгін сәулелері кванттарын жұту және фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде адамның тері тканінде бірнеше сағаттан кейін эритема (қызару) және пигменттену пайда болады. Эритема пайда болатын сәулеленудің ең кіші мөлшері табалдырықтық биодоза деп аталады. Ультракүлгін сєулелерімен асқын сәулелендіру ісіп қызару процесіне келтіреді, сондықтан денсаулыққа зиянды болады. Солтүстік аудандарда табиғи ультракүлгін сәулелерінің жетіспеушілігі, әсіресе қысқы күндері, организмнің әлсіреуіне (авитаминозге) әкеледі. Осы себептен сол аудандарда адамдарды жасанды ультракүлгін сәулелерімен сәулелендіру ұсынылады. Көзді арнайы көзілдірікпен қорғамаса қысқа толқынды ультракүлгін сәулелері (УКС - С) оны ауыруға (конъюктивит) ұшыратады (әсіресе таулы жерлерде байқалады). Ультракүлгін сәулелер белгілі дозада организмдегі тіршілікке қажетті функциялардың жұмысын жақсартады, орталық нерв жүйесіне әсерін тигізеді.

Көрінерлік сәулеленудің әсер етуі негізінде адамның көру органына сәйкес зерттелген. Көз - адамның жарық әсерінен қабылдайтын органы. Көзде көрінерлік сәулелену энергиясы нерв импульстері энергиясына түрленеді де көру нервтері бойымен миға беріледі. Нерв импульстері миға жетіп, көрген зат мүсінін (бейнесін) туғызады. Нерв импульстері - айналадағы дүние туралы ақпараттардың негізгі көзі. Көру бейнесін туғызу заттардың жарықтылығы, түсі, мөлшері және пішіні, сондай-ақ олардың қозғалысы мен өзара орналасуы туралы пікір айтуға мүмкіншілік береді.

Өзінің әр түрлі деңгейлі жарықталынуға бейімделушілігінің арқасында адам көзі 0,1 люкстен 100000 люкске дейінгі жарықталынуды қабылдай алады. Көздің бұл қасиеті адаптация деп аталады. Көз оптикалық сәулеленуді іріктеп қабылдағыш болып табылады, сондықтан қуаттары бірдей, бірақ толқындар ұзындықтары әр түрлі болатын көрінерлік сәулелер әр түрлі деңгейлі жарықтық бейнелер туғызады. Адам көзінің спектрлік сезгіштігі тұрақты болмайды. Сезгіштік бақыланатын объектінің жарықтылық деңгейімен анықталады.

Көздің тор қабығында жарық сәулесін қабылдайтын таяқша және колба тәрізді жарық сезгіш көру клеткалары орналасқан. Колба тәрізді клеткалар жарықталыну жоғары деңгейде болғанда жұмыс істейді және күндізгі көру (көз) деп аталады. Таяқша тәрізді клеткалар жарықталыну деңгейі төмен болғанда жұмыс істейтіндіктен түңгі көру (көз) деп аталады. Осыған сәйкес күндізгі және түнгі көрудің спектрлік сезгіштігінің қисықтарын ажыратады (2.1 сурет).

2.1- сурет. Көрінерлік (а) және ультракүлгін (б) сәулеленулердің әрекет ету спектрлері:

1- күндізгі көру кезіндегі адам көзінің спектрлік сезгіштігі; 2- түнгі көру кезіндегі адам көзінің спектрлік сезгіштігі; 3- өсімдік орташа бетінің спектрлік сезгіштігі; 4-УК сәулеленудің эритемдік әсер eтуінің спектрі; 5- УК сәулеленудің бактерицидтік әсер eтуінің спектрі.

Күндізгі көрудің спектрлік сезгіштігін сипаттайтын қисық негізгі болып саналады. Оның максимум сезгіштігі толқын ұзындығы 555 нм болғанда байқалады. Бұл – спектрдің сары-жасыл телімі. Түнгі көрудің қисығы ұзындықтары қысқа келетін толқындар жағына ығысқан. Таяқша тәрізді клеткалардың түсті қабылдау қабілеті болмайды, сондықтан түнгі көруде түстер ажыратылмайды. Түнгі көру жарықталыну деңгейінен күндізгі көру жарықталыну деңгейіне өту кезінде көз қарауытқан режимінде болады. Осы кезде көздің тор қабығындағы екі түрлі жарық сезгіш клеткалар да жұмыс істейді. Бұл көзге ең қолайсыз режим болып саналады.

Ультракүлгін сәулелену (УК сәулелену) көру бейнесін туғызбайды, ол көрінбейді. УК сәулелену толқындар ұзындығына байланысты адамдарға, жануарларға, өсімдіктерге, бактерияларға және басқа объектілерге әр түрлі әсер етеді. УК сәулелену толқын ұзындығына байланысты үш облысқа бөлінеді: А облысы – 380…315 нм; В облысы – 315…280 нм; С облысы – 280 нанометрден қысқа.

А облысына жататын сәулелену ұзын толқынды сәулелену деп аталады. Бұл сәулелену зерттелетін заттардың жарық шығаруын қоздырады, сондықтан люминесценттік анализ тәсілімен заттардың сапасын анықтауға пайдаланылады.

В облысына жататын сәулелену орташа толқынды деп аталатын УК сәулелену адам мен жануарларға күшті және әр түрлі биологиялық әсер етеді. Бұл сәулеленудің әсерінен адам мен малдардың терісі қызарады. Оны эритем деп атайды. Сәулеленудің тірі организмдерге эритемдік әсері жалпы жағымдылығымен (пайдалығымен) сипатталады. Сонымен қатар В облысты сәулелену рахитке қарсы әсер етеді. Осы сәулелену әсерінің нәтижесінен провитамин организмге пайдалы Д₂ витаминге айналады.

С облысына жататын қысқа толқынды УК сәулелену бактерицидтік әсер көрсетеді, яғни ауру туғызатын бактерияларды жояды. Бұл сәулелену бөлмелерді, ыдыстарды және суды зарарсыздандыруға қолданылады. Бірақ ол көзторы мен теріге орасан зор әсер етеді және бүлдіреді.

Толқын ұзындығы 200 нм-ден қысқа келетін УК сәулелену атмосферада жақсы жұтылады және вакуумдік УК сәулелену деп аталады.

Көз қабылдай алмайтын инфрақызыл толқындардың ұзындықтары қызыл жарық толқындарының ұзындығынан артық болады. Инфрақызыл сәулелену (ИҚ сәулелену) фотондарының энергиясы УК және көрінерлік сәулеленулер фотондарының энергиясынан кіші келеді. ИҚ сәулелену спектрін де үш облысқа бөледі: ИҚ-А (780…1400 нм); ИҚ-В (1400…3000 нм); ИҚ-С (3000…10⁶ нм). ИҚ сәулеленуді кез келген қыздырылған дене, тіпті жарықталынбаса да, шығарады. Спектрдің осы телімінің ерекшелігі ИҚ сәулелердің жылулық әсер етуі болып табылады.

Бақылау сұрақтары:

1. Фотобиологиялық әсер етудің негізі түрлері.

2. Эритемдік әсер eту деген не?

3. Бактерицидтік әсер eту деген не?

4. Күндізгі көрудің спектрлік сезгіштігінің максимумы қандай?

5. Сәулеленулердің бөлінетін облыстары.

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. Өтешев Ө.Ө, Сейітов І. А. Электрлік жарықтандыру - Алматы.: Казмемагру, 2000.

2. Жилинский Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение. - М.: Колос,1982.-272 с.

3. Живописцев Е.Н., Косицын О.А. Электротехнология и электрическое освещение. М.: Агропромиздат,1990.-246 с.

4. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. - М.: Агропромиздат, 1991.-239 с.

5. Справочная книга по светотехнике / Под редакцией Ю.Б. Айзенберга. -М.: Энергоатомиздат,1995.-472 с.