1.2 Влияние ультрафиолетового излучения на биосферу

УФ - излучение является постоянно действующим фактором внешней среды, оказывающим мощное воздействие на многие физиологические процессы, протекающие в организме. Также оно сыграло важную роль в эволюционных процессах, протекавших на Земле. Прежде всего УФ-излучение наряду с космическими лучами и радиоактивными элементами земной коры, с электрическими разрядами в атмосфере, извержениями вулканов и ударами метеоритов, было важнейшим фактором, способствовавшим абиогенному синтезу органических соединений на Земле. Мутагенное действие УФ - излучения на простейшие формы жизни стимулировало ход биологической эволюции, способствовало увеличению разнообразия жизненных форм. В ходе эволюции земные организмы приобҏели способность использовать для своих нужд энергию различных частей солнечного спектра. Хорошо известна роль видимой части солнечного света - фотосинтез, зрение, инфракрасной - тепло. Оказалось, ҹто используются и ультрафиолетовые компоненты солнечного диапазона и, в частности, при фотохимическом синтезе витамина Д, важнейшего регулятора обмена кальция и фосфора в организме.

Наиболее богатые энергией коротковолновые лучи сыграли существенную роль в образовании первых сложных органических соединений на Земле. Однако эти лучи способствуют не только образованию, но и распаду органических веществ. Поэтому прогресс жизненных форм на Земле наступил лишь после того, когда благодаря деятельности зеленых растений атмосфера обогатилась кислородом и, под действием ультрафиолетовых лучей, образовался защитный озоновый слой.

А	400...320 нм;
В	320...275 нм;
С	275...180 нм.

Ультрафиолетовое излучение (УФ - излучение) имеет диапазон длин волн от 200 до 400 нм.

Весь диапазон УФИ разделяют на следующие области (табл. 1):

Таблица 1

Диапазон ультрафиолетового излучения

Наименование	Аббревиатура	Длина волны в нанометрах	Количество энергии на фотон
Ближний	NUV	400 нм -- 300 нм	3.10 -- 4.13 эВ
Средний	MUV	300 нм -- 200 нм	4.13 -- 6.20 эВ
Дальний	FUV	200 нм -- 122 нм	6.20 -- 10.2 эВ
Экстремальный	EUV, XUV	121 нм -- 10 нм	10.2 -- 124 эВ
Вакуумный	VUV	200 нм -- 10 нм	6.20 -- 124 эВ

Наибольшая интенсивность ультрафиолетового излучения в искусственных источниках света приходится на длины волн от 400 до 280 нм, так называемые длинноволновые ультрафиолетовые излучения (ДУФ) и 280-180 нм - коротковолновые ультрафиолетовые излучения (КУФ). Нужно отметить, что в спектре солнечного излучения, достигающего поверхности земли, содержится больше длинноволновых излучений (более 280 нм).

Почти вся потребность человека в ультрафиолетовом излучении покрывается за счет естественной радиации солнца. Однако содержание ультрафиолетовых лучей в солнечном спектре подвержено большим изменениям (сезонные колебания в интенсивности солнечной радиации, широта местности и т.д.). Специалистами рассматриваются следующие широтные зоны:

1. зона УФ-дефицита, охватывающая пространство от Крайнего Севера приблизительно до 57,5° с.ш. (ориентировочно граница зоны УФ -дефицита проходит по широте Ярославля, Челябинска, Омска, Красноярска);

2. зона УФ-комфорта, расположенная южнее первой до 42,5° с.ш. (примерно до широты Сухуми, Тбилиси, Фрунзе).

Интенсивность УФ-излучения Солнца в высоких широтах планеты существенно меняется в течение года. Например, на Крайнем Севере и в Заполярье недостаток УФ-радиации ощущается в течение шести-восьми месяцев в году, в Санкт-Петербурге - три месяца, в Москве - два, в Харькове и Саратове - только один месяц. В летние месяцы в средней полосе России УФ-излучение находится в избытке, а в Средней Азии такое положение сохраняется в течение 5 месяцев в году.

Специальными экспериментами установлено, ҹто при подъеме вверх на каждые 100 м интенсивность ультрафиолетового излучения возрастает на 3...4%. На долю рассеянного ультрафиолета в летний полдень приходится 45...70% излучения, а достигающего земной поверхности - 30...55%. В пасмурные дни, когда диск Солнца закрыт тучами, поверхности Земли достигает главным образом рассеянная радиация. Поэтому можно хорошо загоҏеть не только под прямыми лучами солнца, но и в тени, и в пасмурные дни. Когда Солнце стоит в зените, в экваториальной области поверхности земли достигают лучи длиной 290...289 нм. В сҏедних широтах коротковолновая граница, в летние месяцы, составляет примерно 297 нм. В период эффективного освещения верхняя граница спектра составляет порядка 300 нм. За полярным кругом земной поверхности достигают лучи с длиной волны 350...380 нм.

Известно, что ультрафиолетовое излучение является физическим фактором, воздействие которого на биологические объекты может приводить как к положительным, так и к отрицательным последствиям в зависимости от спектрального состава излучения и от значения экспозиции поверхностной (или объемной) плотности энергии излучения.