Ngoại tử

Tia tử ngoại, tia cực tím hay tia UV (tiếng Anh: Ultraviolet) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng khả kiến nhưng dài hơn tia X. Phổ tia cực tím có thể được chia thành tử ngoại gần (bước sóng từ 380 đến 200 nm) và tử ngoại xa hay tử ngoại chân không (bước sóng từ 200 đến 10 nm).

Khi xem xét tác động của tia cực tím đối với sức khỏe con người và môi trường, phổ tia cực tím được phân chia thành các phần: UVA (380-315 nm), còn gọi là sóng dài hay 'ánh sáng đen'; UVB (315-280 nm) gọi là bước sóng trung bình; và UVC (dưới 280 nm) gọi là sóng ngắn hay có tính chất tiệt trùng.

Nguồn gốc

Thuật ngữ 'tử ngoại' (紫外) có nghĩa là 'ngoài ánh tím', vì tím là màu có bước sóng ngắn nhất trong dải ánh sáng nhìn thấy.

Tổng quan

Trong công nghệ quang thạch bản và laser cực tím, thuật ngữ tia cực tím sâu (DUV) chỉ bước sóng dưới 300 nm.

Tia cực tím có nghĩa là vượt ra ngoài bước sóng của ánh tím. Màu tím là màu có bước sóng ngắn nhất mà mắt người có thể thấy. Một số bước sóng của tia cực tím, thường được gọi là ánh sáng đen, không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Một số loài động vật, như chim, bò sát, và côn trùng như ong, có khả năng nhìn thấy tia cực tím. Nhiều loại trái cây, hoa, và hạt có màu sắc rực rỡ hơn dưới tia cực tím, thu hút côn trùng và chim. Một số loài chim có họa tiết trên cánh chỉ có thể được nhìn thấy dưới tia cực tím, không thể nhìn thấy dưới ánh sáng bình thường. Nước tiểu của một số loài động vật cũng chỉ có thể quan sát được qua tia cực tím.

Mặt Trời phát ra tia cực tím UVA, UVB và UVC, nhưng do tầng ozone hấp thụ, chỉ có khoảng 1% tia cực tím đến bề mặt Trái Đất là loại UVA. Tầng ozone hình thành nhờ phản ứng hóa học với sự tham gia của tia UVC.

Thủy tinh thông thường có thể trong suốt với tia UVA nhưng lại mờ đục với các tia có bước sóng ngắn hơn. Silic hoặc thạch anh, tùy thuộc vào chất lượng, có thể trong suốt với cả tia cực tím chân không.

Phân loại

Phổ điện từ của tia cực tím có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Tiêu chuẩn ISO xác định phân loại dựa trên độ chiếu xạ năng lượng mặt trời, với ISO-21348 được phân chia theo bảng dưới đây:

Tia tử ngoại chân không được gọi như vậy vì nó bị hấp thụ trong không khí, nên chỉ có thể sử dụng trong môi trường chân không. Với bước sóng từ 150-200 nm, tia này chủ yếu bị oxy trong không khí hấp thụ, do đó chỉ cần làm việc trong môi trường không có oxy (thường là nitơ tinh khiết), mà không cần buồng chân không.

Ảnh hưởng đối với cơ thể

Lợi ích

Tia cực tím hỗ trợ trong việc tổng hợp vitamin D trong cơ thể. Khi tia cực tím chiếu vào da, dehydrocholesterol sẽ chuyển đổi thành vitamin D. Ngoài ra, ở mức độ vừa phải, tia cực tím còn kích thích các quá trình hoạt động chính trong cơ thể.

Tác hại

Tia cực tím có thể gây tổn thương cho mắt nếu không sử dụng kính bảo vệ. Tác hại có thể xuất hiện chỉ sau một thời gian ngắn tiếp xúc với ánh sáng mặt trời gắt. Tương tự như cháy nắng, các tế bào quanh mắt có thể bị tổn thương do tia cực tím, đặc biệt khi ánh sáng phản chiếu từ tuyết, xi-măng, cát hoặc nước. Sau khi tiếp xúc từ 6 - 15 giờ, bệnh nhân có thể gặp rối loạn thị giác như giảm thị lực, thấy quầng sáng quanh các nguồn ánh sáng. Cảm giác như có dị vật trong mắt, chảy nước mắt và sợ ánh sáng. Thường thì tình trạng này cải thiện trong khoảng 8 giờ, nhưng cũng có thể kéo dài nếu kèm theo nhiễm khuẩn. Ngoài ra, tia cực tím còn là nguyên nhân gây say nắng.

Khi tiếp xúc với ánh nắng liên tục trong thời gian dài, tia cực tím có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho mắt, như suy thoái võng mạc và đục thủy tinh thể, dẫn đến tình trạng mờ hoặc mất hoàn toàn thị lực.

Trong lĩnh vực da liễu, tia cực tím có thể góp phần gây ra ung thư da, u hắc tố (melanoma), và các vấn đề nghiêm trọng khác.

Bức xạ cực tím (UV) và các loại bức xạ khác trong ánh sáng mặt trời có thể gây hại cho sức khỏe con người. Chúng có thể dẫn đến các bệnh về da và mắt như sạm da, lão hóa da, đục thủy tinh thể, thoái hóa điểm vàng, và hạt kết giác mạc, làm giảm thị lực. Vì vậy, việc hiểu rõ bản chất của chúng và cách phòng tránh là rất quan trọng.

Bản chất của bức xạ UV (hay còn gọi là tia cực tím, tia tử ngoại, tia UV) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X, không thể quan sát bằng mắt thường. Trong nghiên cứu về ảnh hưởng của tia cực tím trong ánh sáng mặt trời đối với sức khỏe và môi trường, phổ tia cực tím được chia thành các phần như sau:

* Tia UVC: Có bước sóng từ 100 đến 280 nm (nanometer). Đây là loại tia UV có năng lượng cao nhất.

* Tia UVB: Loại bức xạ này có bước sóng dài hơn một chút (khoảng 280 đến 315 nm) và năng lượng thấp hơn so với tia UVC.

* Tia UVA: Vùng tia này gần gũi với ánh sáng nhìn thấy hơn, có năng lượng thấp hơn so với tia UVB và UVC (bước sóng từ 315 đến 380 nm).

Ảnh hưởng của tia UV đối với sức khỏe con người

Tia UVC, với năng lượng cao nhất trong các loại tia UV, có khả năng gây hại nghiêm trọng cho mắt và da. May mắn thay, tầng ozone trong khí quyển đã ngăn chặn hầu hết tia UVC này. Tuy nhiên, sự suy giảm của tầng ozone do nhiều yếu tố có thể khiến các tia UVC năng lượng cao lọt xuống bề mặt Trái Đất, gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Tia UVB có thể xuyên qua tầng ozone (dù được lọc một phần), chiếm khoảng 3% tổng bức xạ UV từ mặt trời đến Trái Đất.

Tia UVB thúc đẩy quá trình sản sinh melanin, sắc tố da, làm da trở nên tối màu và gây rám nắng. Khi tiếp xúc với cường độ cao, tia UVB có thể gây cháy nắng, làm tăng nguy cơ ung thư da và gây ra các dấu hiệu lão hóa sớm như nếp nhăn. Mặc dù giác mạc hấp thu phần lớn tia UVB, chúng không phải là nguyên nhân chính gây đục thủy tinh thể hoặc thoái hóa hoàng điểm, mà chủ yếu gây bệnh giác mạc như viêm giác mạc, hạt kết giác mạc và mộng. Tia UVA, chiếm đến 97% tổng lượng tia cực tím, dễ dàng xuyên qua tầng ozone và có thể đi vào thủy tinh thể hoặc võng mạc, dẫn đến các vấn đề như đục thủy tinh thể và thoái hóa hoàng điểm khi tiếp xúc lâu dài.

Bức xạ HEV

Nghiên cứu gần đây cho thấy không chỉ có tia cực tím mới gây hại cho sức khỏe con người, mà bức xạ có năng lượng cao trong ánh sáng nhìn thấy, hay còn gọi là bức xạ HEV (hay ánh sáng xanh - bluelight), cũng có thể làm tăng nguy cơ tổn hại lâu dài, như thoái hóa hoàng điểm.

Như tên gọi, bức xạ HEV – high-energy visible hay ánh sáng xanh là vùng ánh sáng nhìn thấy có năng lượng cao. Dù tia HEV có bước sóng dài hơn (khoảng 400 đến 500 nm) và năng lượng thấp hơn tia UV, chúng dễ dàng vượt qua giác mạc và thủy tinh thể, thâm nhập sâu vào mắt và có thể gây tổn thương cho võng mạc.

Theo một nghiên cứu công bố ở châu Âu vào tháng 12 năm 2008 trên tạp chí Archives of Ophthalmology, những người có mức vitamin C và các chất chống oxy hóa khác trong huyết tương thấp đặc biệt dễ bị tổn thương võng mạc từ ánh sáng HEV.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố tia UV và HEV

Những ai thường xuyên ở ngoài trời có nguy cơ cao bị tổn thương mắt do bức xạ UV. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng, cũng như mật độ UV và HEV trong ánh sáng mặt trời không đồng đều ở mọi nơi và thời điểm. Nó còn phụ thuộc vào những yếu tố sau đây:

* Vị trí địa lý: Cường độ UV thường mạnh ở các vùng nhiệt đới, đặc biệt là gần xích đạo. Ở những khu vực xa xích đạo, nguy cơ bị ảnh hưởng sẽ giảm.

* Độ cao so với mực nước biển: Cường độ UV thường cao hơn ở những khu vực có độ cao lớn.

* Thời gian trong ngày: Bức xạ UV và HEV thường đạt mức cao vào buổi trưa khi mặt trời đứng ở đỉnh cao và chiếu sáng trực tiếp, thường từ 10h sáng đến 2h chiều.

* Khung cảnh, môi trường: Mức độ UV và HEV thường cao hơn ở những khu vực rộng rãi, đặc biệt là khi có các bề mặt phản xạ như tuyết và cát. Thực tế, mức độ phơi UV có thể tăng gấp đôi khi phản chiếu từ mặt tuyết. Ở các khu vực đô thị, mức độ UV thấp hơn nhờ vào các tòa nhà cao và bóng râm từ cây cối.

* Một số loại thuốc có thể giúp giảm tác động của bức xạ UV: Các loại thuốc như tetracycline, thuốc sulfa, thuốc tránh thai, thuốc lợi tiểu, và thuốc an thần có thể làm giảm mức độ nhạy cảm của cơ thể đối với bức xạ UV và HEV.

* Cần lưu ý rằng bóng râm từ đám mây hầu như không giảm mức độ UV: Mức độ phơi nhiễm UV không giảm nhiều ngay cả khi trời nhiều mây hoặc sương mù. Điều này xảy ra vì bức xạ UV không nhìn thấy được như ánh sáng thông thường và có khả năng xuyên qua các đám mây.

Định lượng bức xạ UV

Tại Mỹ, hai cơ quan bảo vệ môi trường là Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và Cục Dự báo Thời tiết Quốc gia (NWS) thực hiện đo đạc mức độ tia cực tím và cung cấp chỉ số UV (UV index) để đánh giá mức độ bức xạ UV hàng ngày. Họ cũng cảnh báo cho công chúng về những ngày có mức bức xạ UV cao bất thường. Hệ thống đánh giá được chia theo các mức từ 1 đến 11+, đi kèm với các khuyến cáo cần thiết.

Trẻ em cần được bảo vệ đặc biệt khỏi bức xạ UV, thậm chí còn quan trọng hơn so với người lớn. Nguy cơ bị ảnh hưởng từ tia UV tích lũy dần theo thời gian, có nghĩa là những nguy cơ này có thể gia tăng suốt đời. Do đó, cần chú ý bảo vệ trẻ em từ sớm để ngăn ngừa tích lũy lâu dài. Trẻ em thường ở ngoài trời nhiều hơn người lớn, vì vậy hãy đảm bảo các em sử dụng kính râm chất lượng tốt và đội mũ khi ra ngoài để giảm thiểu sự phơi nhiễm trong những ngày nắng.

Ảnh hưởng đối với môi trường

Tia cực tím có khả năng diệt khuẩn mạnh mẽ nhờ vào tác động của nó lên các Nucleo Protein của vi khuẩn, có thể làm biến dạng hoặc tiêu diệt chúng. Hiệu quả của tia cực tím trong việc tiêu diệt vi khuẩn không chỉ phụ thuộc vào mật độ, thời gian chiếu và điều kiện môi trường mà còn vào mức độ chịu đựng của vi khuẩn. Thêm vào đó, tia cực tím cũng kích thích tạo ra ôzôn trong không khí, và ôzôn này cũng có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.

Khử khuẩn nước

Vùng bức xạ cực tím hiệu quả nhất trong việc diệt khuẩn là từ 280 đến 200 nm. Đèn tia cực tím thường được đặt dưới nước, với lớp nước chảy qua đèn có độ dày khoảng 10 – 15 cm và cần chiếu sáng từ 10 đến 30 giây. Tia cực tím chỉ có thể xuyên qua nước trong suốt. Khi nước có màu hoặc độ đục cao, hiệu quả diệt khuẩn sẽ giảm. Ưu điểm của phương pháp này là không làm thay đổi mùi vị của nước. Tuy nhiên, nhược điểm là khả năng diệt khuẩn không bền vững, nước có thể bị nhiễm khuẩn lại sau đó và chỉ hiệu quả khi nước trong. Khả năng diệt khuẩn cũng giảm khi điện thế nguồn giảm, giảm 10% điện thế sẽ làm giảm 15 - 20% khả năng diệt khuẩn.

Khử khuẩn không khí

Để khử khuẩn không khí trong phòng có người, có hai phương pháp chính: chiếu xạ trực tiếp và chiếu xạ gián tiếp.

Các đèn diệt khuẩn được lắp đặt ở độ cao phù hợp để đảm bảo tia cực tím chiếu trực tiếp vào khu vực làm việc. Khi sử dụng phương pháp này, người trong phòng cần phải bảo vệ mắt bằng kính và che chắn các vùng da để tránh bị bỏng.

Các đèn diệt khuẩn được đặt với mặt phản chiếu hướng lên trên, ở độ cao trên đầu người (2 - 2,5m). Tia cực tím chiếu lên trần nhà, tiêu diệt vi khuẩn trong lớp không khí phía trên; sau đó, khi tia phản chiếu từ trần và tường, nó tiếp tục tiêu diệt vi khuẩn ở các lớp không khí phía dưới. Nhờ vào sự đối lưu, các lớp không khí đã được khử khuẩn sẽ dần được thay thế bằng các lớp không khí chưa được xử lý, đảm bảo rằng sau một thời gian toàn bộ không khí trong phòng sẽ được khử khuẩn.

Ứng dụng bảo mật cho tiền và tài liệu quý

Tia tử ngoại được sử dụng để bảo mật các tài liệu quan trọng như hộ chiếu, tiền, chứng chỉ ngân hàng, và thẻ tín dụng. Trong quá trình sản xuất giấy hoặc nhựa, các chất có khả năng phản ứng với tia tử ngoại được đưa vào theo các hình ảnh xác định. Ở mức độ bảo mật cao, hình ảnh sẽ xuất hiện rõ nét với sự thay đổi về màu sắc. Máy kiểm tra sử dụng đèn tử ngoại với dải phổ đặc biệt sẽ làm rõ các yếu tố bảo mật này.

Một ví dụ về bảo mật đơn giản là thẻ tín dụng Visa, trong khi một ví dụ phức tạp là hộ chiếu Canada, khi chiếu tia cực tím sẽ hiển thị hình ảnh pháo hoa và tòa nhà Quốc hội như được chiếu sáng.

Thiên văn học tử ngoại

Thiên văn học tử ngoại hay thiên văn học cực tím nghiên cứu vũ trụ bằng cách quan sát tia tử ngoại với bước sóng từ 10 - 320 nm. Do ánh sáng ở các bước sóng này bị khí quyển Trái Đất hấp thụ, nên các quan sát tử ngoại thường được thực hiện từ không gian hoặc tầng cao của khí quyển.

Thiên văn học cực tím rất phù hợp để nghiên cứu bức xạ nhiệt và phát xạ từ các sao xanh nóng (Sao OB) sáng chói trong dải sóng này. Điều này bao gồm các sao xanh trong các thiên hà khác, đã từng là đối tượng nghiên cứu chính trong thiên văn học cực tím. Các đối tượng khác thường được quan sát bằng ánh sáng cực tím bao gồm tinh vân hành tinh, tàn tích sao siêu mới, và các nhân thiên hà đang hoạt động. Tuy nhiên, ánh sáng cực tím dễ bị bụi liên sao hấp thụ, do đó cần phải tính toán lượng ánh sáng cực tím bị mất khi đo đạc từ các vật thể.

Thư viện ảnh

Chú thích

Liên kết ngoài

• Xem chi tiết sử dụng tia cực tím trong tiết khuẩn Lưu trữ trên Wayback Machine ngày 2014-02-08