Vidljivo zračenje
Od značajne količine energije kojoj smo izloženi svakodnevno, svjesni smo samo malog dijela kao što je svjetlo ili toplina. Najveći dio te elektromagnetske energije, međutim, ostaje nezamijećen. Tu pripada i ultraljubičasto zračenje. Energija se može objasniti kroz model valne duljine. Zračenje se razlikuje kroz frekvencije, na primjer, radio valovi su duge valne duljine, a optičko zračenje je u kratkovalnom spektru. Frekvencijsko područje UV zračenja uključuje samo vrlo mali dio elektromagnetskog spektra.
UV zračenje
Ultraljubičasto zračenje (UV) je vrsta kratkovalne energije i uz vidljivu svjetlost i infracrvene zrake pripada u optičko zračenje.
Ovakvo zračenje ima sposobnost savijanja, loma i odbijanja. Naziv „ultraljubičasti“ (u značenju „iza ljubičastog“) temelji se na činjenici da UV spektar započinje na valnim duljinama koje su kraće od valnih duljina koje ljudsko oko vidi kao plavo-ljubičastu boju. Dakle, UV zrake su nevidljive ljudskom oku. UV zračenje podijeljeno je na tri područja:
- UV-A (dugi val): 400 – 315 nm
- UV-B (srednji val): 315 – 280 nm
- UV-C (kratki val): 280 – 100 nm
- VUV (vakuum UV ): 10-200 nm
UVA zračenje
Dugovalno UVA zračenje pogađa zemljinu površinu kao dio sunčevog zračenja. Ono izaziva brojne fotokemijske reakcije, utječe na kratkoročni rast pigmentacije (tamnjenje kože na suncu) i može indirektno izazvati oštećenje DNK i melanom. UVA zračenje prodire kroz staklo i prozirnu plastiku.
UVB zračenje
UVB zračenje srednjeg vala može dovesti do odgođenog povećanja pigmentacije, koje rezultira povećanom proizvodnjom melanina. Uz to, može uzrokovati eritem i sunčane opekline na koži. UVB zračenje također je odgovorno za stvaranje provitamina D u ljudskom tijelu. Ova vrsta zračenja upotrebljava se u terapeutske svrhe, između ostaloga, za prevenciju rahitisa. Blizu razine mora, udio UVB zračenja manji je nego u alpskom području. Uobičajeno prozorsko staklo nepropusno je za UVB i kratkovalna zračenja.
UVC zračenje
UVC zračenje kratke je valne duljine i sadržava više energije nego UVA i UVB zračenje. Ono zauzima veći dio UV spektra i ima jaki germicidni učinak na frekvenciji od 260 nm. Kao i vidljive svjetlosne valne duljine, UVC zračenje djeluje izravno i gubi intenzitet proporcionalno s udaljenošću od izvora. UVC zračenje ne prodire kroz tkaninu ili prozorsko staklo.
Vakuum UV zračenje
VUV-zračenje je skraćenica za vakuum ultraljubičasto zračenje i označava spektar elektromagnetskog zračenja u području kratkog vala na ultraljubičastoj granici. Naziv potječe od činjenice da zrak apsorbira zračenje i stvara vakuum potreban za širenje. Spektralni raspon nije točno utvrđen, jer postoje različite definicije, npr. 10-200 nm odnosno 100-200 nm. Kraj kratkovalnog područja prema nekim definicijama graniči s ekstremnim ultraljubičastim zračenjem, odnosno s mekim rendgenskim zračenjem.
Valne duljine i dezinfekcijski učinak
Analizom dezinfekcijskog učinka UVC zraka valnih duljina od 200 do 300 nm ( žuta linija) uočavamo najveću učinkovitost valnih duljina između 240 i 280 nm uz maksimum učinka na 260 nm.
U usporedbi s apsorpcijskim spektrom genetskog mateerijala (DNA, plava linija) vidi se identičan učinak.
Dakle, što više UVC zračenja DNA apsorbira, to je veće oštećenje – stupanj dezinfekcije raste.
Maksimalni učinak UVC cijev za denzinfekciju postiže na 253,7 nm (ljubičasti stupac), a sukladno tome i maksimalno uništenje DNA.
Iskoristivost potrebne električne energije na ovim valnim duljinama je iznad 30%, zbog čega je ova tehnika visokoučinkovita.
Timidinski dimeri i odumiranje stanica
DNA je dugačka molekula u obliku dvostruke zavojnice. Veze dvaju lanaca tvore bazni parovi od četiri građevne jedinice (adenin, timin, gvanin i citozin, skraćeno A,T,G i C). Točno određenom učestalošću dva para s po jednim timinom stoje jedan do drugoga. Djelovanje UVC-a je takvo da kida vezu s nasuprotnim adeninom, te dolazi do povezivanja dva timina.
Oni stvaraju timidinski dimer koji onemogućava polimerizaciju i daljnju replikaciju DNA.
Što je više oštećenih mjesta na DNA, to je veći utjecaj na život stanice, npr. mikroorganizama. Ovaj princip potvrđuje doziranje i utjecaj: što je veća UVC doza, učestalija su oštećenja, a time i stopa smrtnosti. Nedostatak enzima i blokade stvorene timidinskim dimerom blokiraju diobu stanice i stanica odumire.
Vrste i stope smrtnosti
Općenito gledano, svi oblici života na Zemlji temeljeni su na DNA odnosno RNA. To znači da UVC zračenje može oštetiti bilo koji organizam. Što je organizam jednostavniji i volumen stanice manji, to je smrtonosno djelovanje UVC-a veće. Doza UVC zračenja koja uništava 90% organizama neke vrste, naziva se LD90 doza.
Da bi se postigla smrtnost od 90%, za jednostavne bakterije potrebna je doza od 1,2 do 6 mJ/cm², za veće kvasce sa staničnom jezgrom između 6 i 10 mJ/cm², a za spore gljivica koje imaju sposobnost preživljavanja u ekstremnim uvjetima čak 20 do maksimalno 120 mJ/cm². Unutar grupe organizama može doći do odstupanja, ovisno o boji stanične stijenke izmještaja DNA. Za izračun potrebnih doza ovisno o vrsti organizma, na raspolaganju su razne tablice i literatura. Kod projektiranja dezinfekcijskih rješenja i pozicioniranja UVC proizvoda, vrlo je važna izloženost i brojnost mikroorganizama, jer zasjenjenost, refleksija i raspršenost utječu na prodornost UVC zračenja do DNA. Sljedeći važan faktor koji određuje LD90 dozu, a time i uspješnost UVC dezinfekcije, je stanični ciklus organizma. Stanice s izrazitom sintezom proteina, potrebnom u procesu diobe, bivaju brže oštećene, jer se DNA razdvaja i time biva izloženija zračenju.
Znanjem do zaštite
Sunčevo UV zračenje različito prodire kroz atmosferu ovisno o valnoj duljini. UVA zrake, duge valne duljine dolaze do nas u najvećem dijelu i uzrokuju tamnjenje kože. UVB zračenje djelomično prodire do Zemljine površine i prodire relativno duboko u našu kožu i oči. UVC zračenje filtrira se kroz ozonski omotač koji se nalazi u Zemljinoj atmosferi. U suprotnom ovo visoko energetsko zračenje uzrokovalo bi opekline kože i očiju.
Budući da prodire vrlo plitko u vanjske slojeve kože, u odnosu na UVB zračenje rizik za pojavu raka kože je vrlo nizak. Kod umjetnih izvora UVC zračenja, obavezna je zaštita kože i očiju. U tu svrhu dovoljni su odjeća, rukavice i zaštitne naočale. U praksi se za zaštitu ljudi i životinja od UVC zračenja uglavnom koriste metalne i staklene zaštite, te električni sigurnosni sustavi. Pravilna montaža UVC uređaja i sustava, kao i mjerenje zračenja prema određenim protokolima u proizvodnim prostorima, dio su našeg savjetovanja i projektiranja. UVC-LOG mjerni uređaj omogućava vlastitu kontrolu radnih mjesta s osjetljivošću od 0,01 µW/cm².