輻射與人眼健康

1、輻射與人眼健康一、概述人類的學習、生活、工作都處于各種光環(huán)境中，各種光輻射隨處可見。人們需要光，依賴光輻射產生視覺，同時光輻射也會給人眼帶來傷害。 光環(huán)境分為自然光環(huán)境和人工光環(huán)境。自然光環(huán)境主要是日光，人類的生存依賴日光，但是隨著地球臭氧層的破壞，日光中更大量的紫外線輻射到達地球，威脅著人類的健康，人們開始意識到賴以生存的日光也會帶來危害。 人工光環(huán)境主要是各種人造光源，包括白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、低壓鈉燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、氙燈、霓虹燈等等。人造光源的發(fā)展給人們的工作、生活帶來很大的方便，但是，伴隨而來的是人類將面臨更大的潛在危險，盡快地使人們認識到這一危險性已經刻不容緩。

2、二、輻射傷害機理輻射是指由一點沿直線向四周按直線延伸。該詞在日常應用中通常指能量輻射，能量輻射有電子流、質子流、光子流。電子流、質子流在日常環(huán)境中幾乎沒有，我們日常環(huán)境中輻射的主體為光子流，光子流亦稱電磁波。射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線，微波和無線電波都屬于電磁波。光就是電磁波，是電磁波輻射的另一名稱。人眼只對其中波長從400nm780nm的范圍的電磁波輻射產生視覺，因此，將該范圍內的電磁波稱之為可見光。在我們日常環(huán)境中存在著比可見光范圍更廣的電磁波輻射，一般從100nm幾萬米之間。圖一是電磁破的波譜圖。圖一 電磁輻射光譜原子物理學、輻射學、光化學、視光學的研究成果已經表明：電磁波的波

3、長越短、頻率越高，對細胞的破壞作用就越大。下面，我們分析一下各種波段的輻射對人體的傷害機理。1）伽馬射線（射線）波長短于0.02納米的電磁波。射線是因核能級間的躍遷而產生，原子核衰變和核反應均可產生射線  。射線具有比X射線還要強的穿透能力。當射線通過物質并與原子相互作用時會產生光電效應、康普頓效應和正負電子對三種效應。射線破壞的是原子核，造成原子核的改變，因此，對細胞具有很強的殺傷力。高劑量的射線可以瞬間殺死細胞。2）X射線波長介于紫外線和 射線之間的短波電磁輻射。在X射線照射下，人體組織中一些分子或原子會電離，導致一些成分（如蛋白質、酶等）產生一系列變化，也可導致細胞水

4、平的損傷和組織病變。當X射線通過原子間時，會使原子核外層的電子能級增加，直至發(fā)生電子躍遷，原子以帶電的狀態(tài)（離子狀態(tài)）呈現，繼而原子之間的連結就會斷裂。從分子生物學的角度看，X射線射入人體后，會打碎DNA之間的連接，而DNA是構造和生命的藍圖，一般情況下，細胞會自動修復損傷，但如果受傷過重，無法修復，生物體細胞就會啟動自滅程序，稱細胞程序性死亡，如果受傷太重。甚至無法自滅，生物體其他細胞會幫助滅之，不成功的話，基本上很可能就癌變了，也即變異。3）紫外線紫外線是電磁波譜中波長從100400納米輻射的總稱。紫外線的波長愈短，對人眼的危害越大。按波長分包括3類：UVA波長為315nm400nm，UV

5、B波長為280nm315nm，UVC波長200nm280nm。到達地球表面的太陽光線（290nm2000nm）中紫外線約占13，其中UVA占97，UVB占3，UVC接近于0。過量的紫外線引起光化學反應，可使人體機能發(fā)生一系列變化，尤其是對人體的皮膚、眼睛以及免疫系統(tǒng)等造成危害。眼睛是對紫外線最為敏感的部位，紫外線能對晶狀體造成損傷，是老年性白內障的致病因素之一。波長250-320納米紫外線的照射，可引起角膜炎、結膜炎。剛患病時僅感到雙眼有異物感和輕度不適，重的會感到燒灼、劇痛、畏光、流淚、眼瞼痙攣等。如反復發(fā)病，可引起慢性瞼緣炎和結膜炎。過強的紫外線還可造成眼底損傷。紫外線照射哺乳動物可引起基

6、因突變，導致皮膚癌。波長小于320納米的紫外線誘發(fā)皮膚癌的可能性較大。紫外線中，當某一波長的能量與人體細胞的分子鍵能發(fā)生匹配時，會造成分子鍵斷裂，也就是DNA鍵斷裂，細胞就發(fā)生了變異。4）可見光與藍光傷害可見光是人眼可以感知的輻射，對人眼仍然存在著傷害。可見光波段能對視網膜造成光化學危害，甚至能夠引發(fā)視網膜炎。因為這是一種光化學傷害，危害效應與輻射的波長緊密相關。波長380-450nm的短波通常稱為藍光。越來越多的證據表明，可見光，也就是我們人眼可以看到的光輻射，尤其是藍光，同樣具有傷害性。藍光可以損傷視網膜細胞的線粒體，特別是對線粒體DNA的損傷。藍光主要是對色素起損害作用，而這種色素僅蓄積

7、在視網膜細胞中。藍光的波長易與視細胞的分子鍵發(fā)生匹配，造成分子鍵斷裂。5）紅外線波長范圍約為 780納米1 毫米的電磁輻射稱為紅外線。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為7801400nm之間；中紅外線，波長為14003000nm之間；遠紅外線，波長為3000nmlmm 之間。紅外線的頻率接近于多數物質分子的固有振動頻率，極易被物質所吸收并產生熱效應。紅外線對人眼會造成傷害，波長8001200nm的短波紅外線可透過角膜進入眼球、房水、虹膜、晶狀體和玻璃體液，吸收而導致的白內障稱之為“紅外線白內障”,該癥狀多見于玻璃工和鋼鐵冶煉工人。紅外線能加速人眼淚液的蒸發(fā)，導致干眼癥。6）微波微波是指波長

8、介于紅外線和特高頻（UHF）無線電波之間的電磁波。微波的波長范圍大約在1米至1毫米之間。微波被應用在通信技術、雷達、射電天文學觀測等領域。微波一般不易對人體造成傷害，但人體最容易受到微波傷害的部位是眼睛的水晶體。如果較長時間受到超過安全規(guī)定的微波輻射，會造成視力下降，甚至引起白內障或者雙目失明等。實驗研究表現微波輻射可導致白內障，其閾值對單次照射約為100mW/cm2，對重復照射為80mW/cm2或更低些。高強度的電磁波輻射還可傷害角膜、虹膜和前房，可造成視力減退，或完全喪失。當強度低于上述閾值時，雖然不會引起白內障，但1080mW/cm2，的電磁輻射仍能使晶狀體混濁，并有可能使有色視野縮小和

9、暗適應時間延長，造成某些視覺障礙。三、光輻射與眼睛在我們通常的環(huán)境中，射線、X射線基本上沒有，微波在日常環(huán)境中輻射量很微弱，對人眼的危害也很小。因此，我們所關心的輻射對人眼的傷害主要是紫外線、可見光和紅外線。表1：紫外線、可見光與紅外輻射在生物學上的影響和應用分類波長健康危害效應備注眼睛皮膚UVC200280很少很少170230nm制造臭氧220280nm具有殺菌作用UVB280315光化角膜炎、白內障(295315nm)紅疹、光化性皮膚老化、皮膚癌290310nm易造成光化性紅斑UVA315400光化學性白內障黑色素沉淀也稱為黑光區(qū)可見光400780光化性及熱原性視網膜傷害光敏感性以藍光區(qū)（

10、400480nm）的傷害最大近紅外7801400白內障視網膜傷害燒傷虹彩對1300光敏感中紅外14003000角膜燒傷水樣白內障燒傷遠紅外30001×10角膜燒傷燒傷5000nm0.3cm有可能被皮膚完全吸收1、人眼結構眼位于眼眶內，主要包括兩部分，即眼球和眼的附屬器。眼附屬器包括眼瞼、淚器、結膜、眼眶和眼外肌。附屬器的主要功能是保護眼球。眼外肌負責眼球各個方向的運動。眼球由眼球壁和眼內容物組成。眼球壁包括角膜、鞏膜、角鞏緣、虹膜、睫狀體、脈絡膜和視網膜。眼內容包括房水、晶狀體和玻璃體。各組成的具體位置如圖1所示圖1 人眼結構圖2、光輻射的作用區(qū)域由于人眼各個部分對不同波長的輻射吸收

11、能力不同，不同光譜范圍的光輻射對人眼的作用區(qū)域也不同。表2列出了不同波段光輻射對人眼的作用區(qū)域。表2：各波段光輻射與人眼的作用區(qū)域輻射波段作用區(qū)域UVC和UVB（部分）角膜/結膜UVB（部分）和UVA晶狀體可見光視網膜IRA（部分）視網膜，玻璃體IRA（部分）晶狀體IRB和IRC角膜/結膜此外，光輻射對人眼的滲透深度還與人的年齡有關。年輕人眼睛前部的透光能力要優(yōu)于老年人。3、光輻射的危害高強度的光輻射能造成眼睛的損傷。直接損傷發(fā)生在光輻射被吸收的位置，這與光在眼睛中的滲透深度有關。但是也存在間接損傷，例如臨近區(qū)域的加熱可以導致晶狀體損傷。以下介紹幾類主要的由于光輻射導致的眼睛損傷。1）光致角膜

12、炎和光致結膜炎只要照射幾個小時，甚至幾分鐘，高強度的紫外輻射就能夠損傷眼球最前部區(qū)域，從而引發(fā)光致角膜炎和光致結膜炎。受照后，角膜和結膜最外層細胞被破壞。而在受照6到8小時后，人將感覺到一陣鉆心的疼痛。但是，這類損傷是可以修復的。由于角膜和結膜的細胞不斷再生，1到2天之后就可痊愈。2）紫外輻射導致白內障長期的紫外光照射能夠引發(fā)白內障。光化學反應改變了組成晶狀體的特殊蛋白質。更不幸的是，晶狀體組織不同于其他組織，它不生成新的細胞，所以這種病變是不可修復的，現代醫(yī)學采用人工晶狀體來代替人眼本來的晶狀體來治療白內障患者。UVA和UVB能造成這一損傷。紫外光輻射對眼睛的危害加權函數如圖3所示。因此，在

13、接觸具有強紫外輻射的光源時，我們要利用特殊防護裝置保護我們的眼睛。3）視網膜灼傷可見光滲入視網膜并被吸收，這能造成對視網膜的危害。當非常強的脈沖輻射光照射到視網膜上時，光輻射的熱效應能灼傷視網膜。這一危害不僅發(fā)生在自然光（如人眼直視太陽），也發(fā)生在人工光源（如直視激光）。防非電離輻射國際委員會(ICNIRP)提供了視網膜熱危害的光譜加權函數，如圖8所示。視網膜灼傷是不可修復的。有些情況下灼傷如果不是發(fā)生在視覺最敏感的區(qū)域中央凹，人甚至不能感覺到。而當灼傷發(fā)生在視神經的聚集處盲點的時候，視網膜灼傷將致盲。4）藍光傷害伴隨著視網膜熱危害，可見光380-450nm波段能對視網膜造成光化學危害，甚至能

14、夠引發(fā)視網膜炎。因為這是一種光化學危害，所以危害效應與輻射波長緊密相關，如圖7所示。這種危害是不可修復的而且能致盲。5）紅外輻射導致白內障長期的紅外輻射影響能夠引發(fā)白內障。同樣，這種損傷是不可修復的。這種病變發(fā)生率較高的職業(yè)是傳統(tǒng)的在熔化爐邊的吹玻璃工人和在熔煉耐火石邊與液態(tài)金屬打交道的工人。現在，這些工作場合的工人都配備了適當的防護設備，所以這種危害造成的病變發(fā)生率已經很小。光譜加權函數如圖8所示。四、IEC和CIE對光輻射危害的評估為了科學評估光輻射的危害性，并為人們合理利用光源提供指導，各國和國際上一些知名組織紛紛制定了相關標準。其中最知名的也是影響最大的組織有國際照明委員會（CIE）和國際電工委員會（IEC）。為了評估一般照明光源的光化學危害，CIE制定了專門的標準CIE S 009/E:2002。這個標準的目的是要評估被測光源在最具有危害性的使用狀態(tài)下光化學危害等級，明確被測光源的類別，為人們合理利用提供指導。評估分兩方面進行，包括照度測試和亮度測試。測試過程模擬人們正常使用被測光源的情況下，該被測光源對人的最大危害能力。目前，我國在這一領域尚處于起步階段，與國際要求相差甚遠。盡快起草最新的光輻射防護標準刻不容緩。五、總結1、 輻射的主體是電磁波，有積極效果和傷害效果