Ultraviolettisäteily

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudet.

Ultraviolettisäteily eli lyhennettynä UV-säteily, on sähkömagneettista säteilyä. Sen aallonpituus on lyhyempi kuin näkyvän valon, mutta pidempi kuin röntgensäteilyn. Lyhyt aallonpituus merkitsee sitä, että ultraviolettisäteilyn taajuus ja vastaavasti fotonin energia on suuri.

Ultraviolettisäteily jaetaan kolmeen säteilyalueeseen pääasiassa säteilyn ihmisterveyteen ja ympäristöön aiheuttamien vaikutusten mukaan:

  • UVA-säteily, aallonpituus 315–380 nm
  • UVB-säteily, aallonpituus 280–315 nm
  • UVC-säteily, aallonpituus 100–280 nm

Suurina kerta-annoksina, usein ja pitkään altistettaessa ultraviolettisäteily on haitallista eliöille ja useimmille materiaaleille. Ultraviolettisäteily on lämmittävää, ja säteilyalueista UVC on polttavaa. Ultraviolettisäteilyllä on mahdollista tappaa bakteereja, minkä vuoksi sitä käytetään juomaveden puhdistamiseen ja esimerkiksi kirurgien leikkausvälineiden steriloimiseen.

Ultraviolettisäteily tarkoittaa ”yliviolettisäteilyä”, jonka nimessä sana ultra on latinaa. Violetti on lyhyin näkyvän valon aallonpituuden väri. Ultraviolettisäteilyä kutsutaan usein mustavaloksi, koska ultraviolettisäteily on ihmissilmälle näkymätöntä ja mahdollinen näkyvä aallonpituus on väriltään tummanviolettia.

Löytäminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pian infrapuna- eli lämpösäteilyn löytämisen jälkeen, saksalainen fyysikko Johann Wilhelm Ritter alkoi tutkia näkyvän valon spektrin toista päätä. Vuonna 1801 valoherkän kemikaalin hopeakloridin avulla Ritter osoitti kauimmaisten violettien aallonpituuksien jälkeen olevan vielä säteilyä. Ritter kutsui säteilyä ”kemikaalisäteiksi”.

Käyttökohteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valaistus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tunnetuin ultraviolettisäteilyn käyttökohde lienee mustavalolamppu. Se on loisteputki, joka lähettää pitkäaaltoisinta UVA-säteilyä sekä vähän violettia valoa. Mustavalolampun lasi on usein violetti, jolloin mahdollisesti näkyvä violetti valo saadaan häivytetyksi. Ultraviolettisäteily on sellaisenaan ihmissilmälle näkymätöntä, mutta kohdistettaessa UV-säteilyä tiettyihin materiaaleihin ne hohtavat kirkkaina fluoresenssin tai fosforesenssin vaikutuksesta. Mustavalolamppuja käytetään muun muassa erikoisefektien luomiseen ja setelien aitouden varmentamiseen. Hieman lyhytaaltoisempaa UVA-säteilyä lähettäviä mustavalolamppuja käytetään solariumissa.

Valaisimissa ultraviolettisäteilyä hyödynnetään laajalti. Loisteputkivalaisimet tuottavat ultraviolettisäteilyä alipaineistetun elohopeakaasun avulla. Lasiputken sisäpinnan fosforoituva vuoraus absorboi ultraviolettisäteilyn ja säteily muuttuu näkyväksi. Elohopealampuissa pääasiallinen säteily on UVC-alueella, joten fosforoituvan aineen puuttuminen olisi vaarallista. Hehkulampun säteilystä vain alle sadasosa on ultraviolettisäteilyä. Ultraviolettisäteilyä lähettävään lamppuun perustuvat eräät kärpäsloukut, jossa hyönteinen kiinnittää huomionsa säteilevään kappaleeseen ja lähelle tullessaan saa surmansa.

Astronomia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Astronomiassa erittäin kuumat kappaleet lähettävät ultraviolettisäteilyä Wienin lain mukaan. Avaruuden kappaleita on mahdollista tutkia ultraviolettisäteilyn avulla, sillä varsinkin nuoret tähdet lähettävät paljon ultraviolettisäteilyä. Tutkimista rajoittaa maata suojaava otsonikerros, joten tutkimukset tehdään avaruudesta käsin.

Eläinten aistit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jotkin eläimet, kuten linnut, matelijat ja hyönteiset, näkevät UVA-säteilyä. Kukkien, hedelmien ja virtsan väri korostuu ultraviolettivalossa, joten sen näkemisestä on eläimille hyötyä.

Vitamiinisynteesi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Monet matelijat tarvitsevat UVB-säteilyä D3-vitamiinisynteesiin. UVB-säteily muodostaa matelijan iholla D3-vitamiinia, joka on elintärkeää kalkin imeytymisen vuoksi. UVB-säteily on elintärkeää useimmille päiväaktiivisille liskoille ja kilpikonnille, mutta käärmeille ja yöaktiivisille liskoille UVB-säteilyn merkityksestä ei ole varmaa tietoa. Terraario-oloissa päiväaktiivisille matelijoille tarjotaan aina tarkoitukseen valmistettuja UVB-säteilyä emittoivia valaisimia.

Desinfiointi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ultraviolettisäteilyä käytetään desinfiointiin; suurienergiainen UVC-säteily on tehokas keino bakteerien tappamiseen. Alun perin ultraviolettisäteily otettiin käyttöön jäteveden puhdistamisessa, mutta nykyisin yleisempi käyttökohde on juomaveden puhdistus. Myös uima-altaissa käytetään ultraviolettisäteilyyn perustuvia desinfiointilaitteita, jotka vähentävät kemikaalien tarvetta. Ultraviolettilampuilla desinfioidaan myös leikkaussaleja.

Kovettaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Hammaslääkäri käyttää ultraviolettisäteilyä lähettävää ”pistoolia” paikkojen kovettamiseen.

Useat nykyaikaiset teollisesti käytettävät pintakäsittelyaineet ovat UV-kovettuvia, jolloin prosessi haihtuvien VOC-yhdisteiden(Volatile organic compound) määrä voidaan minimoida. Kuivumisprosessissa pinnoitteesta ei haihdu juuri mitään vaan nestemäisen pinnoitteen kuiva-ainepitoisuus on lähes 100 % kun se perinteisissä vesi- ja liuotinmaaleissa voi olla reilusti alle puolet.

Auton ikkunalaseihin tulleita halkeamia korjataan UV-kovettuvan epoksin avulla.

Auringon ultraviolettisäteily[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suurimpia ultraviolettisäteilyn tuottajia ovat erittäin kuumat kappaleet eli tähdet, joista meidän kannaltamme tärkeimpänä Aurinko. Aurinko säteilee kaikkia ultraviolettityyppejä. Säteilystä yhteensä noin 7 prosenttia on ultraviolettisäteilyä, mutta ilmakehän stratosfäärissä sijaitseva otsonikerros absorboi suurimman osan UV-B-säteilystä ja kaiken UV-C-säteilyn. Niinpä noin 99 prosenttia maahan saapuvasta ultraviolettisäteilystä on UV-A-tyyppiä. Otsonin eli kolmiatomisten happimolekyylien (O3) määrä ilmakehässä on kuitenkin vähentynyt, mahdollisesti mm. ihmisen levittämien kemikaalien takia, ja siten maanpinnalle saapuvan ultraviolettisäteilyn määrä kasvaa jatkuvasti.

Säteilyn voimakkuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

UV-indeksi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: UV-indeksi

Ultraviolettisäteilyn voimakkuudesta tiedotetaan standardoidulla UV-indeksillä, mikä kertoo yksinkertaisella ja helposti ymmärrettävällä lukemalla ultraviolettisäteilyn voimakkuuden keskipäivällä säteilyn ollessa voimakkaimmillaan.

Terveysvaikutukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ultraviolettisäteilyn on todistettu olevan mutageeninen eli geenivaurioita aiheuttava säteilytyyppi. Kaikki ultraviolettisäteilyn säteilyalueet vaurioittavat kollageenia, ja siten vanhentavat ihoa. Koska ultraviolettisäteilyn määrä on yhteydessä ihosyövän esiintyvyyteen, tutkijat pitävät otsonikatoa vakavana huolenaiheena.

Ihosyöpä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

UVA- ja UVB-säteily vahingoittavat ihoa. Ihosyöpä oli vuonna 2004 yksi yleisimpiä syöpiä Suomessa. Vuonna 2004 miehillä havaittiin 411 melanoomaa, 501 muuta ihosyöpää ja 2748 basalioomaa. Naisilla vastaavasti 389, 388 ja 3296.[2] Melanooma on vaarallisin ihosyöpä. Puolet melanoomista saa alkunsa luomesta. Suurin osa luomista on vaarattomia. Jos luomi näyttää huolestuttavalta, se kannattaa näyttää lääkärille. Varhainen syövän havaitseminen ja ehkäisy ovat parhaat hoitokeinot. Varhaisessa vaiheessa havaittu ihomelanooma on hoidettavissa leikkauksella. Pitkälle edennyt melanooma voi levitä muihin elimiin.[3]

UVA[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yleisesti ottaen UVA on ultraviolettisäteilyn vaarattomin säteilyalue, mikä johtuu siitä, että sen fotoni on pienienergiaisinta, mutta se vanhentaa ihoa ja saattaa aiheuttaa geenivaurioita ja siten ihosyöpää. UVA-säteily tunkeutuu syvälle kudokseen, mutta ei aiheuta ihon palamistalähde?. Iho ruskettuu, kun UVA-säteily osuu melanosyytteihin eli ihon väriainetta eli melaniinia muodostaviin soluihin. UVA-säteily tunkeutuu myös silmässä mykiöön asti ja aiheuttaa sen samentumista eli harmaakaihia.

UVB[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

UV-DNA.PNG

UVB-säteily on yhdistetty ihosyöpiin, kuten melanoomaan. Ultraviolettisäteily muuntaa ihosolujen DNA:ta aiheuttaen tymiinien välille kovalenttisia sidoksia, jolloin syntyy tymidiinia. Tymiinidimeeri aiheuttaa DNA-ketjuun "mutkan" tai taipuman, jonka yli DNA-polymeraasi ei pysty kulkemaan. Dimeeri ei mahdu DNA polymeraasin aktiiviseen kohtaan ja DNA-synteesi pysähtyy. Jos solu omat korjausmekanismit eivät pysty korjaamaan virhettä DNA-ketjussa, siihen syntyy pysyvä mutaatio. Mutaatiot voivat johtaa proteiinien vääränlaiseen laskostumiseen ja niiden toimintakyvyn muutokseen. Pahimmillaan DNA-mutaatiot voivat kokonaan estää tärkeiden proteiinien toiminnan, mikä voi johtaa solun säätelyjärjestelmien häiriintymiseen. Solun kontrolloimaton kasvu ja jakaantuminen johtavat edelleen syövän syntyyn. Säteilyn mutageenisyyden voi havaita altistamalla bakteereja ultraviolettisäteilylle. UVB-säteily vaikuttaa myös silmään, mutta tunkeutuu vain sarveiskalvolle asti, joka uusiutuu nopeasti, ja vaikutukset (valonarkuus, vetisyys) ovat siis lyhytaikaisia.

UVC[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

UVC-säteily on vaarallisinta, koska sillä on säteilyalueista lyhin aallonpituus ja siten suurin fotonin energia. Se imeytyy kokonaan otsonikerrokseen. Otsoni absorboi voimakkaasti UVC-säteilyä, ja se myös synnyttää tavallisista happimolekyyleistä otsonia.

Ultraviolettisäteilyn myönteinen vaikutus on D-vitamiinin tuotannon mahdollistuminen ihossa. D-vitamiinin esiaste 7-dehydrokolesteroli (7-DHC) on fotosensitiivinen vain hyvin kapealla UV-valon aallonpituusalueella, n. 270-305 nm, mikä sijoittuu UVC- ja UVB-alueiden rajalle, suurimman herkkyyden ollessa 300 nm kohdalla.[4] Tämä on aivan alimpia aallonpituuksia, mitä auringonvalosta saavuttaa maanpinnan.[5] D-vitamiinisynteesin ylläpitäminen edellyttää siten ihon altistumisen melko runsaalle suurienergiselle säteilylle, mikä vaikeuttaa turvallisen annostelun saavuttamista.

D-vitamiinin puutos aiheuttaa osteomalasiaa ja osteoporoosia.

Ultraviolettisäteilyllä voidaan myös hoitaa ihotauteja, kuten psoriasista, aknea, atopiaa sekä punajäkälää. Hoitoon käytetään luonnonvalon lisäksi UVA- ja UVB- sekä SUP-lamppuja. SUP tulee sanoista Selective Ultraviolet Phototherapy.

Vaikutukset materiaaleihin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

UV-säteily aiheuttaa vuosittain suuria kustannuksia tuhoamalla ihmisen valmistamien tuotteiden pintarakennetta. Säteily voi aiheuttaa pintarakenteessa muun muassa halkeilua, haalistumista, värimuutoksia ja rakkuloitumista. Tämän takia ulkokäyttöön tarkoitettujen tuotteiden UV-säteilyn kesto yleensä testataan ennen markkinoille päästämistä. Testaukseen on käytännössä kaksi mahdollisuutta. Luotettavimpia ovat ulkokenttäkokeet, jotka antavat todenmukaisia tuloksia, mutta ne kestävät varsin pitkään. Vaadittavaa aikaa on pyritty lyhentämään sijoittamalla suuria ulkotestauskenttiä alueille, jotka ovat voimakkaasti säälle ja auringolle alttiina. Merkittävimmät tällaiset kentät sijaitsevat Floridassa (korkea lämpötila ja suuri ilmankosteus) ja Arizonassa (korkea lämpötila ja pieni ilmankosteus).

Usein on huomattavasti nopeampaa testata säteilynkestoa laboratorioon sijoitetuissa, erikoisvalmisteisissa kaapeissa, joissa säteilyvaikutus moninkertaistetaan käyttämällä erikoislamppuja. Laboratoriotestauksessa ei kuitenkaan saada yhtä luotettavia tuloksia, johtuen prosessin huomattavasta nopeutuksesta ja siitä, ettei lamppujen säteilyspektri ole aivan samanlaista, kuin auringon UV-säteily.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. [1]
  2. Suomen yleisimmät syövät vuonna 2004, miehet ja naiset, Syöpäjärjestöt
  3. MelanoomaYleistä, hoito ja uusiutuminen, Syöpäjärjestöt
  4. MacLaughlin, J. A., Anderson, R. R., Holick, M. F. 1982. Spectral Character of Sunlight Modulates Photosynthesis of Previtamin D3 and its Photoisomers in Human Skin. Science 216: 1001-1003.
  5. Lindgren, Jukka. 2004. UV-lamps for terrariums: Their spectral characteristics and efficiency in promoting vitamin D3 synthesis by UVB irradiation. Herpetomania. 13 (3-4): 13-20.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]