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时间:2019-05-25
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1、辐射与人眼健康一、概述人类的学习、生活、工作都处于各种光环境中,各种光辐射随处可见。人们需要光,依赖光辐射产生视觉,同时光辐射也会给人眼带来伤害。光环境分为自然光环境和人工光环境。自然光环境主要是日光,人类的生存依赖日光,但是随着地球臭氧层的破坏,日光中更大量的紫外线辐射到达地球,威胁着人类的健康,人们开始意识到赖以生存的日光也会带来危害。人工光环境主要是各种人造光源,包括白炽灯、卤钨灯、荧光灯、低压钠灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、氙灯、霓虹灯等等。人造光源的发展给人们的工作、生活带来很大的方便,但是,伴随而来的是人类将面临更大的潜在危险,尽快地使人们认识到这一危险性已经刻不容缓
2、。二、辐射伤害机理辐射是指由一点沿直线向四周按直线延伸。该词在日常应用中通常指能量辐射,能量辐射有电子流、质子流、光子流。电子流、质子流在日常环境中几乎没有,我们日常环境中辐射的主体为光子流,光子流亦称电磁波。Υ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线,微波和无线电波都属于电磁波。光就是电磁波,是电磁波辐射的另一名称。人眼只对其中波长从400nm~780nm的范围的电磁波辐射产生视觉,因此,将该范围内的电磁波称之为可见光。在我们日常环境中存在着比可见光范围更广的电磁波辐射,一般从100nm~几万米之间。图一是电磁破的波谱图。图一电磁辐射光谱原子物理学、辐射学、光化学、视光学的研究成果已经表明
3、:电磁波的波长越短、频率越高,对细胞的破坏作用就越大。下面,我们分析一下各种波段的辐射对人体的伤害机理。1)伽马射线(γ射线)波长短于0.02纳米的电磁波。γ射线是因核能级间的跃迁而产生,原子核衰变和核反应均可产生γ射线 。γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。γ射线破坏的是原子核,造成原子核的改变,因此,对细胞具有很强的杀伤力。高剂量的γ射线可以瞬间杀死细胞。2)X射线波长介于紫外线和γ射线之间的短波电磁辐射。在X射线照射下,人体组织中一些分子或原子会电离,导致一些成分(如蛋白质、酶等)产生一系列变化,也
4、可导致细胞水平的损伤和组织病变。当X射线通过原子间时,会使原子核外层的电子能级增加,直至发生电子跃迁,原子以带电的状态(离子状态)呈现,继而原子之间的连结就会断裂。从分子生物学的角度看,X射线射入人体后,会打碎DNA之间的连接,而DNA是构造和生命的蓝图,一般情况下,细胞会自动修复损伤,但如果受伤过重,无法修复,生物体细胞就会启动自灭程序,称细胞程序性死亡,如果受伤太重。甚至无法自灭,生物体其他细胞会帮助灭之,不成功的话,基本上很可能就癌变了,也即变异。3)紫外线紫外线是电磁波谱中波长从100—400纳米辐射的总称。紫外线的波长愈短,对人眼的危害越大。按波长分包括3类:UV-A波长为31
5、5nm~400nm,UV-B波长为280nm~315nm,UV-C波长200nm~280nm。到达地球表面的太阳光线(290nm—2000nm)中紫外线约占13%,其中UV-A占97%,UV-B占3%,UV-C接近于0。过量的紫外线引起光化学反应,可使人体机能发生一系列变化,尤其是对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成危害。眼睛是对紫外线最为敏感的部位,紫外线能对晶状体造成损伤,是老年性白内障的致病因素之一。波长250-320纳米紫外线的照射,可引起角膜炎、结膜炎。刚患病时仅感到双眼有异物感和轻度不适,重的会感到烧灼、剧痛、畏光、流泪、眼睑痉挛等。如反复发病,可引起慢性睑缘炎和结膜炎。过强
6、的紫外线还可造成眼底损伤。紫外线照射哺乳动物可引起基因突变,导致皮肤癌。波长小于320纳米的紫外线诱发皮肤癌的可能性较大。紫外线中,当某一波长的能量与人体细胞的分子键能发生匹配时,会造成分子键断裂,也就是DNA键断裂,细胞就发生了变异。4)可见光与蓝光伤害可见光是人眼可以感知的辐射,对人眼仍然存在着伤害。可见光波段能对视网膜造成光化学危害,甚至能够引发视网膜炎。因为这是一种光化学伤害,危害效应与辐射的波长紧密相关。波长380-450nm的短波通常称为蓝光。越来越多的证据表明,可见光,也就是我们人眼可以看到的光辐射,尤其是蓝光,同样具有伤害性。蓝光可以损伤视网膜细胞的线粒体,特别是对线粒体
7、DNA的损伤。蓝光主要是对色素起损害作用,而这种色素仅蓄积在视网膜细胞中。蓝光的波长易与视细胞的分子键发生匹配,造成分子键断裂。5)红外线波长范围约为780纳米~1毫米的电磁辐射称为红外线。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为780~1400nm之间;中红外线,波长为1400~3000nm之间;远红外线,波长为3000nm~lmm之间。红外线的频率接近于多数物质分子的固有振动频率,极易被物质所吸收并产生热效应。红外线对人眼会造成伤
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