Нигерия под колпаком. Пропускает ли поликарбонат ультрафиолетовые лучи? Что пропускает ультрафиолет непрозрачное
Что же такое ультрафиолет?
Ультрафиолетовое излучение – это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 100–380 нанометров. Вся область ультрафиолетового излучения (или UV) условно делится на ближнюю (l = 200–380 нм) и дальнюю, или вакуумную (l = 100–200 нм); причем последнее название обусловлено тем, что излучение этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.Основным источником ультрафиолетового излучения является Солнце, хотя некоторые источники искусственного освещения также имеют в своем спектре ультрафиолетовую составляющую, кроме того, оно возникает и при проведении газосварочных работ. Ближний диапазон UV-лучей, в свою очередь, подразделяется на три составляющие – UVA, UVB и UVC, различающиеся по своему влиянию на организм человека.
При воздействии на живые организмы ультрафиолетовое излучение поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе его биологического действия лежат химические изменения молекул биополимеров, вызванные как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и – в меньшей степени – взаимодействием с образующимися при облучении радикалами воды и других низкомолекулярных соединений.
UVC является наиболее коротковолновым и высокоэнергетичным ультрафиолетовым излучением с диапазоном длин волн от 200 до 280 нм. Регулярное воздействие этого излучения на живые ткани может быть достаточно разрушительным, но, к счастью, оно поглощается озоновым слоем атмосферы. Следует учитывать, что именно это излучение генерируется бактерицидными ультрафиолетовыми источниками излучения и возникает при сварке.
UVB охватывает диапазон длин волн от 280 до 315 нм и является излучением средней энергии, представляющим опасность для органов зрения человека. Именно UVB-лучи способствуют возникновению загара, фотокератита, а в экстремальных случаях – вызывают ряд заболеваний кожи. UVB-излучение практически полностью поглощается роговицей, однако часть его, в диапазоне 300– 315 нм, может проникать во внутренние структуры глаза.
UVA – это наиболее длинноволновая и наименее энергетичная составляющая УФ-излучения с l = 315–380 нм. Роговица поглощает некоторое количество UVА-излучения, однако бо"льшая часть поглощается хрусталиком. Эту составляющую и должны прежде всего учитывать офтальмологи и оптометристы, потому что именно она проникает глубже других в глаза и обладает потенциальной опасностью.
Глаза испытывают воздействие всего достаточно широкого УФ-диапазона излучения. Его коротковолновая часть поглощается роговицей, которая может быть повреждена при длительном воздействии излучения волн с l = 290–310 нм. С увеличением длин волн ультрафиолета возрастает глубина его проникновения внутрь глаза, причем бульшую часть этого излучения поглощает хрусталик.
Светопропускание материалов очковых линз в УФ-диапазоне
Защита органов зрения традиционно производится с применением солнцезащитных очков, клипсов, щитков, головных уборов с козырьками. Способность очковых линз отфильтровывать потенциально опасную составляющую солнечного спектра связана с явлениями абсорбции, поляризации или отражения потока излучения. Специальные органические или неорганические материалы вводятся в состав материала очковых линз или в виде покрытий наносятся на их поверхность. Степень защиты очковых линз в УФ-области нельзя определить визуально, исходя из оттенка или цвета окраски очковой линзы.Хотя спектральные свойства материалов очковых линз регулярно обсуждаются на страницах профессиональных изданий, в том числе и журнала «Веко», до сих пор существуют устойчивые заблуждения об их прозрачности в УФ-диапазоне. Эти неправильные суждения и представления находят свое выражение во мнении некоторых офтальмологов и даже выплескиваются на страницы массовых изданий. Так, в статье «Солнцезащитные очки могут спровоцировать агрессивность» окулиста-консультанта Галины Орловой, опубликованной в газете «Санкт-Петербургские ведомости» за 23 мая 2002 года, читаем: «Кварцевое стекло не пропускает ультрафиолетовые лучи, даже если оно не затемнено. Поэтому любые очки со стеклянными очковыми линзами защитят глаза от ультрафиолета». Следует отметить, что это абсолютно неверно, так как кварц является одним из наиболее прозрачных в УФ-диапазоне материалов, и кюветы из кварца широко используются для изучения спектральных свойств веществ в ультрафиолетовой области спектра. Там же: «Не все пластиковые очковые линзы защитят от ультрафиолетового излучения». Вот с этим утверждением можно согласиться.
С целью окончательно внести ясность в этот вопрос рассмотрим светопропускание основных оптических материалов в ультрафиолетовой области. Известно, что оптические свойства веществ в УФ-области спектра значительно отличаются от таковых в видимой области. Характерной чертой является уменьшение прозрачности с уменьшением длины волны, то есть увеличение коэффициента поглощения большинства материалов, прозрачных в видимой области. Например, обычное (не очковое) минеральное стекло прозрачно при длине волны свыше 320 нм, а такие материалы, как увиолевое стекло, сапфир, фтористый магний, кварц, флюорит, фтористый литий, прозрачны в более коротковолновой области [БСЭ].
Светопропускание очковых линз из различных материалов:
1 - кроновое стекло
2, 4 - поликарбонат
3 - CR-39 со светостабилизатором
5 - CR-39 с УФ-абсорбером в массе полимера
Для
того чтобы понять эффективность защиты от УФ-излучения различных
оптических материалов, обратимся к спектральным кривым светопропускания
некоторых из них. На рис. представлено светопропускание в диапазоне
длин волн от 200 до 400 нм пяти очковых линз из различных материалов:
минерального (кронового) стекла, CR-39 и поликарбоната. Как видно из
графика (кривая 1), большинство минеральных очковых линз из кронового
стекла в зависимости от толщины по центру начинают пропускать
ультрафиолет с длин волн 280–295 нм, достигая 80–90% светопропускания
на длине волны 340 нм. На границе УФ-диапазона (380 нм) светопоглощение
минеральных очковых линз составляет всего 9% (см. табл.).
| Материал | Показатель преломления | Поглащение УФ-излучения, % |
| CR-39 - традиционные пластмассы | 1,498 | 55 |
| CR-39 - с УФ-абсорбером | 1,498 | 99 |
| Кроновое стекло | 1,523 | 9 |
| Trivex | 1,53 | 99 |
| Spectralite | 1,54 | 99 |
| Полиуретан | 1,56 | 99 |
| Поликарбонат | 1,586 | 99 |
| Hyper 1,60 | 1,60 | 99 |
| Hyper 1,66 | 1,66 | 99 |
Это значит, что минеральные очковые линзы из обычного кронового стекла непригодны для надежной защиты от УФ-излучения, если в состав шихты для производства стекла не введены специальные добавки. Очковые линзы из кронового стекла могут использоваться в качестве солнцезащитных фильтров только после нанесения качественных вакуумных покрытий.
Светопропускание CR-39 (кривая 3) соответствует характеристикам традиционных пластмасс, долгие годы применявшихся для производства очковых линз. Такие очковые линзы содержат небольшое количество светостабилизатора, препятствующего фотодеструкции полимера под воздействием ультрафиолета и кислорода воздуха. Традиционные очковые линзы из CR-39 прозрачны для УФ-излучения от 350 нм (кривая 3), а их светопоглощение на границе УФ-диапазона составляет 55% (см. табл.).
Обращаем внимание наших читателей, насколько лучше с точки зрения защиты от ультрафиолета традиционные пластмассы по сравнению с минеральным стеклом.
Если в состав реакционной смеси добавляют специальный УФ-абсорбер, то очковая линза пропускает излучение с длиной волны от 400 нм и является прекрасным средством защиты от ультрафиолета (кривая 5). Очковые линзы из поликарбоната отличаются высокими физико-механическими свойствами, но в отсутствие УФ-абсорберов начинают пропускать ультрафиолет при 290 нм (то есть аналогично кроновому стеклу), достигая 86% светопропускания на границе УФ-области (кривая 2), что делает их непригодными к применению в качестве средства УФ-защиты. С введением УФ-абсорбера очковые линзы отрезают ультрафиолетовое излучение до 380 нм (кривая 4). В табл. 1 также приведены значения светопропускания современных органических очковых линз из различных материалов – высокопреломляющих и со средними значениями показателя преломления. Все эти очковые линзы пропускают световое излучение, начиная только от границы УФ-диапазона – 380 нм, и достигают 90% светопропускания при 400 нм.
Необходимо учитывать, что ряд характеристик очковых линз и особенностей конструкции оправ влияет на эффективность их применения в качестве средств УФ-защиты. Степень защиты возрастает с увеличением площади очковых линз – так, очковая линза площадью 13 см2 обеспечивает 60–65%-ю степень защиты, а площадью 20 см2 – 96%-ю или даже больше. Это происходит за счет уменьшения боковой засветки и возможности попадания УФ-излучения в глаза из-за дифракции на краях очковых линз. Увеличению защитных свойств очков способствует и наличие боковых щитков и широких заушников, а также выбор более изогнутой формы оправы, соответствующей кривизне лица. Следует знать, что степень защиты снижается с возрастанием вертексного расстояния, так как увеличивается возможность проникновения лучей под оправу и, соответственно, попадания их в глаза.
Граница отрезания
Если граница ультрафиолетовой области соответствует длине волны 380 нм (то есть светопропускание при этой длине волны не более 1%), то почему на многих марочных солнцезащитных очках и очковых линзах указано отрезание до 400 нм? Некоторые специалисты утверждают, что это прием маркетинга, так как обеспечение защиты свыше минимальных требований больше нравится покупателям, к тому же «круглое» число 400 запоминается лучше, чем 380. В то же время в литературе появились данные о потенциально опасном воздействии света синей области видимого спектра на глаза, поэтому некоторые производители и установили несколько большую границу в 400 нм. Тем не менее вы можете быть уверены, что средства защиты, не пропускающие излучение до 380 нм, обеспечат вас достаточной защитой от ультрафиолета в соответствии с сегодняшними стандартами.Хочется верить, что мы окончательно убедили всех в том, что обычные минеральные очковые линзы, а тем более кварцевое стекло, значительно уступают органическим линзам по эффективности отрезания ультрафиолета.
В обыденной жизни мы часто пользуемся готовыми блоками знаний, полученными ещё в детстве, нередко в школе. Мы практически не анализируем их, априори считая их бесспорными, не требующими ни дополнительных доказательств, ни анализа. И если спросить нас, к примеру, пропускает ли стекло ультрафиолет, большинство уверенно ответит: «Нет, не пропускает, мы это ещё в школе запомнили!».
Но однажды появится наш друг и скажет: «Знаешь, я вчера весь день провёл за рулём, солнце было нещадное, всё предплечье со стороны окна загорело!» И в ответ на скептическую улыбку закатает рукав рубашки, демонстрируя покрасневшую кожу… Так разрушаются стереотипы, и человек вспоминает, что по природе своей он - исследователь.
И всё же - как быть с нашим вопросом? Ведь мы знаем, что именно ультрафиолет является причиной загара кожи у людей. Ответ не так уж однозначен, как поначалу может показаться. И он будет звучать так: «Смотря, какое стекло и какой ультрафиолет!»
Свойства ультрафиолетовых лучей
Ультрафиолетовое излучение имеет длину волн примерно от 10 до 400 нм. Это довольно большой разброс, и, соответственно, лучи в разных частях этого диапазона будут иметь различные свойства. Физики делят весь ультрафиолетовый спектр на три разных типа:
- Тип С или жёсткое УФ излучение . Характеризуется длиной волны от 100 до 280 нм. Это излучение не зря получило своё название, оно крайне опасно для человека, приводит к раку кожи или быстрому ожогу глаз. К счастью, лучи диапазона практически полностью задерживаются атмосферой Земли. Человек может столкнуться с ними только очень высоко в горах, но и здесь они крайне ослаблены.
- Тип В или среднее УФ излучение . Длина его волн - от 280 до 315 нм. Ласковыми к человеку эти лучи тоже не назовёшь, они похожи своими свойствами на предыдущий тип, но всё же действуют менее губительно. Как и тип С, они также теряются в атмосфере, но задерживаются ею слабее. Поэтому 20% из них всё же доходят до поверхности планеты. Именно лучи этого типа приводят к появлению на нашей коже загара. Но это излучение не способно проникнуть сквозь обычное стекло.
- Тип А или мягкое УФ излучение . От 315 до 400 нм. Атмосфера ему нипочём, и оно беспрепятственно проходит до уровня океана, иногда проникая даже сквозь лёгкую одежду. Это излучение отлично преодолевает слой обычного оконного стекла, появляясь в наших квартирах и офисах, приводя к выгоранию обоев, ковров и поверхности мебели. Но «лучи А» никак не могут привести к загару кожи у человека!
Правда, выделяется ещё и экстремальный ультрафиолет с длиной волны ниже 100 нанометров, но он проявляет себя только в условиях, близких к вакууму, и в условиях земной поверхности им можно пренебречь.
А что же ответить своему другу-автомобилисту? Почему загорело его предплечье?
Разные типы стёкол
И здесь мы подходим ко второй части нашего ответа: «Смотря, какое стекло!» Ведь стёкла бывают разные: и по составу, и по толщине. Например, кварцевое пропускает сквозь себя все три типа УФ излучений. Такая же картина наблюдается при использовании оргстекла.
А силикатное, применяемое в оконных рамах, да и в автомобилях, пропускает только «мягкое излучение».
Впрочем, здесь имеется одно важное «НО»! Если стекло очень тонкое или очень прозрачное, качественно отшлифованное (как в случае с автомобилем), оно пропустит и малую долю «излучения В», ответственного за наш загар. Этого не хватит, чтобы загореть, постояв возле окна часик. Но если водитель провёл за рулём много часов, подставляя кожу солнцу, то она загорит даже сквозь закрытые стёкла. Особенно, если кожа нежная, а дело происходит высоко по отношению к уровню моря.
И теперь, услышав вопрос, проходит ли через стекло ультрафиолет, мы сможем ответить весьма неодносложно - проходит, но только в ограниченной части спектра, и только если говорить об обычном оконном стекле.
Когда говорят о теплицах, то чаще всего представляют себе в качестве покрытий стекло, хотя в настоящее время в Европе стекло вряд ли можно назвать самым популярным материалом. Для покрытий подойдет любой прозрачный материал - стекло или пластик, - который будет пропускать как можно больше света и удерживать тепло. Теплица должна улавливать свет. Солнечный свет и тепло достигают поверхности земли в виде коротковолнового излучения. Различают прямое излучение (например, в безоблачный день), а также диффузное излучение, на наших широтах в теплицах наиболее частое. Причинами диффузного излучения могут быть, например, облака, атмосферные помехи, а также загрязненность атмосферы. К этому добавляются отраженные лучи, которые "отбрасываются" от предметов. В теплицах солнечное излучение используется даже дважды: во-первых, для накапливания тепла, во-вторых - для фотосинтеза, то есть для создания в растениях органических веществ.
Использование парникового эффекта для удержания тепла
Когда солнечное излучение - прямое, диффузное или отраженное - проходит сквозь прозрачные материалы - это процесс коротковолнового излучения. Предметами внутри теплицы коротковолновые лучи абсорбируются и отражаются, а затем передаются как длинноволновое тепловое излучение. Стекло, акриловые или поликарбонатные покрытия препятствуют выходу этого вновь образованного излучения. В результате в теплице повышается температура. Пленка, напротив, пропускает часть тепловых лучей наружу.
Парниковый или тепличный эффект каждый из нас испытывал на себе, например, оставляя на солнце автомобиль, после чего внутри машины температура сильно повышается именно потому, что тепло не имеет выхода наружу. Чтобы использовать тепло, которое появляется в результате парникового эффекта, нужно знать, как распределяется температура внутри теплицы. Сначала тепло всегда, независимо от того, в каком направлении оно распространяется, стремится к наиболее холодному месту. Это называют теплопроводностью. О теплопроводности дерева, стали и алюминия мы уже писали. Однако не менее важно учитывать теплопроводность стен, почвы или фундамента. Кроме того следует принимать во внимание конвекцию воздуха.
Теплопроводность предмета обозначается величиной К (коэффициентом Фикентшера). Чем ниже величина К, тем лучше его изолирующие свойства.
Конвекция воздуха и теплопроводность материалов опосредованным образом определяют и выбор места (например, с учетом проблемы с ветром). Теплый воздух поднимается, холодный - опускается. На конвекцию и теплопроводность негативно влияет скорость ветра. Чем больше разница между внешней и внутренней температурой, тем больше тепла проникает наружу через поверхность теплицы. Величина К остекления сказывается на затратах на обогрев теплицы. Относительно сохранения тепла в теплицах следует коснуться еще одного понятия: теплового излучения . Это волны, которые передаются непосредственно от одного тела другому. При этом можно использовать тепло, накапливающееся в твердых телах, например в емкости с водой, стенах и облицовке полов.
Темные предметы поглощают больше тепла, чем светлые , так как они не отражают солнечные лучи, а передают их, например ночью, окружающей среде.
Исходя из вышеизложенного, рассмотрим некоторые материалы в качестве покрытия теплиц.
Пленка
Помните, что любая пленка загрязняет окружающую среду, даже если она используется в течение трех или пяти лет! Промышленным теплицам не обойтись без пленок, хотя бы из-за их дешевизны, однако садоводы-любители используют их не так часто: для защиты растений от морозов и вредных насекомых или для более раннего получения урожая. Прежде чем использовать пленку для теплицы, подумайте, так ли это необходимо. Для маленьких теплиц или парников предлагается чаще всего два вида пленок :
Полиэтиленовая пленка - дешевая, но недостаточно прочная и долговечная, для защиты от ультрафиолетового излучения проводят специальную стабилизирующую обработку. В саду лучше пользоваться только стабилизированной пленкой, другие виды пленок быстро рвутся, на свету - уже через несколько недель. Прочность пленок, используемых для парников или теплиц, повышается за счет волокон в виде сетки, вплетенных в материал пленки. Поэтому такие пленки называются сетками. В продаже имеются даже сетки, которые дополнительно оклеены пленкой, образуя воздушную подушку.
Однако все эти усовершенствования снижают способность пленки пропускать свет. Полиэтиленовые пленки пропускают ультрафиолетовые лучи, но в недостаточной степени, если пленки стабилизированы ультрафиолетовыми лучами. К сожалению, пленки пропускают наружу и тепло. Исключением являются полиэтиленовые пленки, содержащие добавки и в результате не пропускающие длинноволновые лучи. Полиэтиленовые пленки не создают проблем как в уходе, так и относительно внешней среды. Этого нельзя сказать о более прочной поливиниловой пленке . Хотя поливиниловая пленка не пропукает ультрафиолетовых лучей, она препятствует и прохождению тепловых лучей. На определенные овощные культуры это влияет положительно и ведет к их росту. Однако переработать отходы этой пленки очень сложно. Это нужно учитывать тем, кого беспокоит состояние окружающей среды. Покупая пленку, обязательно следует удостовериться в ее прочности. В настоящее время многи производители дают гарантии пленке на три года и более.
Стекло
Если вы хотите, чтобы ваша теплица пропускала от 89 до 92% света, то вряд ли вам удастся найти альтернативу стеклу. Для строительства теплиц используются такие сорта стекла, как полированное (светлое, гладкое) и светопрозрачное . При этом полированное стекло ровное и гладкое с обеих сторон, а светопрозрачное стекло с одной стороны "хрящеобразное" ("хрящеобразную" сторону светопрозрачного стекла укладывают внутрь!). За счет такой поверхности свет внутри теплицы лучше рассеивается. Однако исследования Ганноверского института показали, что разница между рассеиванием света через полированное и светопрозрачное стекло минимальна.
Стеклянные пластины поставляются стандартных размеров. Стекло лучше вставлять большими пластинами. Стекло толщиной менее 3 мм из соображений безопасности тоже лучше не использовать. Стекло толщиной от 4 мм обеспечивает безопасность и необходимую равномерную изоляцию. Как дополнительную защиту от морозов можно вставить пленку с "пупырышками". Однако следует учесть, что такая пленка легко пачкается и не практична для регионов с длительными морозными периодами. Для лучшей теплоизоляции следует воспользоваться двойным остекленением : устанавливаются двойные рамы, стекла в которых отделяются друг от друга промежуточными опорными брусками. Нужно предусмотреть возможность вынимать внутреннее стекло для очистки. В настоящее время обычно применяются сварные или клеевые, иногда для лучшей изоляции наполненные углекислым газом стекла, которые не загрязняются изнутри. Хотя светопроницаемость стекол от этого значительно ухудшается, теплоизоляция сравнима с двойным остеклением (толщиной 16мм).
На фото - алюминиевая теплица с полупрозрачным стеклом и большими форточками.
Изолирующее стекло зачастую используется для боковых стенок теплиц, при этом из теплицы можно наблюдать сад или из сада видеть растения в теплице. Для крыш использование такого стекла чаще всего невозможно из-за статических причин.
Двойные гофрированные стекла
Постепенно этот материал стал самым популярным для тех, кто строит качественные теплицы.
К сожалению, под этим наименованием предлагается множество продукции самого разного качества. Толщина стекол колеблется между 4 и 32 мм. Наряду с двойными стеклами иногда предлагают тройные. Качество двойных или тройных стекол различается в зависимости от производителей, различны также ширина пластин, форма гофрировки и толщина стекла. Стоимость стекла тоже различна. Для всех стекол существуют свои инструкции по монтажу, которые обязательно следует учитывать, иначе вы лишаетесь гарантии качества.
Двойные гофрированные пластины нужно тщательно загерметизировать, чтобы внизу скапливался конденсат. Тщательная обработка пластин в дальнейшем гарантирует их чистоту.
При монтаже сторона с противохолодовым покрытием укладывается вниз. Защитную пленку удаляйте в самый последний момент. Силикон может повредить двойным гофрированным пластинам, поэтому обязательно придерживайтесь указаний фирм-производителей! Обязательно загерметизируйте детали конструкции.
Большинство производителей предлагают в основном два вида стекла: поликарбонатное и акриловое стекло, первое известно также под названием оргстекла, а второе - плексигласа. В зависимости от толщины пластины различаются и изолирующие свойства стекла. Оба вида пластин прозрачные и поэтому хорошо подходят для разведения растений.
С помощью двойного гофрированного стекла можно сэкономить до 40% энергии, а с помощью тройного стекла - даже 50%.
Для герметизации в продаже имеются специальные планки или клеевые биндеры. Не загерметизированные пластины загрязняются и зарастают водорослями. Для изоляции используются герметизаторы только определенного вида (резиновые или пластиковые) или замазки. Теперь рассмотрим различия между этими материалами. Поликарбонад - более растяжимый, мягкий ударостойкий, почти небьющийся и более подходящий для больших пролетов и изгибов материал. Однако он пропускает только часть ультрафиолетовых лучей. Степень светопрозрачности (при толщине 16 мм) составляет 77%. Акрил - более хрупкий материал, причем его прочность уменьшается при понижении температуры и под воздействием града. Однако ультрафиолетовые лучи в важном для растений диапазоне проникают сквозь этот пластик беспрепятственно. Светопроницаемость (при толщине 16 мм) составляет 86%. Пластины предлагаются различной ширины и толщины. При покупке следует учитывать размер пролетов. Пластина толщиной 6 мм под сильным напором ветра прогибается, если пролет больше 50 см. Если такая пластина удерживается только скобами, сильный ветер без труда может повредить теплицу. При наличии пластин толщиной 16 мм пролет может достигать одного метра. В этом случае пластины следует закрепить с помощью резиновых или пластиковых герметизаторов по всей длине.
Благодаря профилям с пенонаполнителем можно обеспечить хорошую теплоизоляцию.
При наличии специальных австрийских акриловых пластин толщиной 20 мм можно вообще отказаться от переплетов: они монтируются по принципу паз-шип и в результате обретают необходимую устойчивость.
В стране и за рубежом создано много видов защитной пленки для парников и теплиц. Давайте попробуем разобраться в этом многообразии.
Виды полимерной пленки
Полиэтиленовая пленка. В настоящее время в овощеводстве нашей страны широко применяется обычная нестабилизированная полиэтиленовая пленка (ГОСТ 10354-82, рецептура 10803-020). Получают ее из природного газа.
Полиэтиленовая пленка чуть-чуть синевата и имеет слегка матовый оттенок, высокоэластична. Прочность ее одинакова по длине и ширине и равна более 100 кг1см2. С понижением температуры прочность пленки возрастает.
В первый период эксплуатации она сохраняет свои качества при температуре -65град. Однако установлено, что у пленки, бывшей в эксплуатации, морозостойкость понижается и при температуре минус 5-10град. она становится хрупкой. Поэтому полиэтиленовую пленку, прослужившую лето, нельзя использовать для укрытия зимой или поздней осенью.
Полиэтиленовая пленка незначительно изменяет линейные размеры в зависимости от температуры, что позволяет крепить ее жестко к элементам конструкций.
Под действием ультрафиолетовых лучей и повышенной температуры пленка «стареет», и вследствие этого ухудшается ее прочность на разрыв, светопроницаемость и морозостойкость. При использовании пленки толщиной 0,05 мм в качестве экрана в остекленных теплицах она служит от 3 до 5 лет, в то время как аналогичная пленка, находясь под прямым воздействием ультрафиолетовых лучей, изнашивается в течение 3-4 месяцев.
Долговечность полиэтиленовой пленки зависит от толщины, условий эксплуатации и применяемых конструкций.
Более тонкая пленка дешевле, но для тоннельных укрытий она должна быть толщиной не менее 0,08-0,1, мм. В то же время считают, что использовать пленку толщиной более 0,15 мм для укрытий на необогреваемом грунте невыгодно.
Полиэтиленовую пленку выпускают в рулонах с шириной полотна (рукава) 1,2-3 м.
Полиэтиленовая пленка обычно пропускает 80-90 % солнечного света. Но в специальных конструкциях с пленкой, где меньше затеняющих переплетов, освещенность бывает даже выше, чем под стеклом.
Следует отметить, что используемая в овощеводстве полиэтиленовая пленка специально для этих целей не создавалась и, естественно, обладает существенными недостатками: коротким сроком службы (4-5 месяцев); гидрофобной поверхностью, снижающей поступление света в результате загрязнения и образования светоотражающего экрана за счет мелкокапельного водяного конденсата; высокой степенью прозрачности для инфракрасного излучения, что ухудшает тепловой режим в укрытиях ночью.
Для укрытий многократного использования лучше применять светостабилизированную полиэтиленовую пленку (ГОСТ 10354-83, рецептура 108-08 или 158-08). Стабилизация пленки достигается путем введения в ее состав веществ, препятствующих разрушению полимера под воздействием атмосферных условий. Срок службы этой пленки при непрерывной эксплуатации достигает одного года, а на тоннельных укрытиях она может использоваться 2-3 сезона. Внешне она не отличается от нестабилизированной и определить ее можно по этикетке на рулоне.
Ленинградское научно-производственное объединение «Пластполимер» и Агрофизический институт разработали рецепт получения новой гидрофильной пленки (ГОСТ 10354-73, рецептура 108-82). В состав этой пленки входят свето- и термостабилизаторы, которые повышают срок ее эксплуатации в 2-3 раза по сравнению с обычной. Поверхность пленки гидрофильная, она мало загрязняется, конденсат влаги образуется в виде сплошного слоя, что повышает светопроницаемость и устраняет «капель». Способность новой пленки пропускать инфракрасное (тепловое) излучение снижена с 80 до 30-35 %. В производственных испытаниях урожайность овощей в теплицах, покрытых гидрофильной пленкой, повышалась на 10-15 %.
Теплоудерживающая полиэтиленовая пленка (ГОСТ 10354-83, рецептура 108-143Г или 158-143Г) значительно меньше пропускает инфракрасные лучи, в результате температура под ней на 1,5-2град. выше, чем под обычной полиэтиленовой пленкой. Улучшенный тепловой режим под новой пленкой позволяет увеличить ранний урожай овощей. На изготовление теплоудерживающей пленки требуется меньше полиэтилена за счет наполнителя (каолина).
В настоящее время теплоудерживающую пленку промышленность выпускает под маркой «СИК».
Особыми свойствами обладает вспененная пленка, которая состоит из двух слоев: монолитного и вспененного. Она пропускает 70 % видимого спектра солнечных лучей в рассеянном виде, в результате температура воздуха под пленкой несколько уменьшается днем и поддерживается на более высоком уровне ночью. «Вспененная» пленка рекомендуется для укрытий тоннельного типа и парников, а также для вегетативного размножения растений. При ее изготовлении достигается экономия полиэтилена до 20 % за счет его вспенивания.
Полиэтиленовая фоторазрушаемая (ГОСТ 10354-82) пленка обладает свойством разрушаться после определенного срока эксплуатации. В зависимости от рецептуры эта пленка имеет следующие средние сроки начала разрушения:
рецептура 108-70 с радиационным облучением - 20 дней;
- « - 108-70 без облучения - 45 дней;
- « - 108-71 без облучения - 60 дней.
Фоторазрушаемую пленку рекомендуют применять для мульчирования и в качестве бескаркасных укрытий. Для этих целей ее изготавливают толщиной 0,04-0,06 мм, а перед применением перфорируют круглыми или щелевидными отверстиями.
Поливинилхлоридная пленка (ГОСТ 16272-79, рецепт С). По внешнему виду она напоминает целлофан. Поливинилхлоридная пленка отличается высокой прозрачностью, она пропускает до 90 % видимого света и около 80 % ультрафиолетовой радиации. В отличие от полиэтиленовой она почти не пропускает инфракрасных (тепловых) лучей. Благодаря этому ночью под укрытием поливинилхлоридной пленкой бывает теплее, чем под полиэтиленовой. Эта пленка отличается большой долговечностью в эксплуатации, достигающей 2-3 года. В то же время она в 2-3 раза дороже, чем полиэтиленовая. При этом необходимо учесть, что Поливинилхлоридная пленка отличается относительно низкой морозостойкостью (температура хрупкости -15 град.С), поэтому ее нельзя оставлять зимой на необогреваемых сооружениях.
Пленка полиэтиленовая черная (ГОСТ 10354-82 рецептура 108-157 или 158-157) за счет стабилизации сажей практически светонепроницаема уже при толщине 0,04 мм. Она предназначена для мульчирования почвы овощных и других культур. Позволяет улучшить гидротермический режим почвы в корнеобитаемом слое и подавляет сорную растительность, в результате увеличивается урожайность и сокращаются затраты труда по уходу.
Для мульчирования в течение одного сезона рекомендуют применять черную пленку толщиной 0,04-0,05 мм, в течение двух лет - толщиной 0,06-0,08 мм, трех-четырех - 0,1 - 0,12 мм.
Сегодня очень часто возникает вопрос о потенциальной опасности ультрафиолетового излучения и наиболее действенных способах защиты органа зрения. Мы подготовили перечень наиболее часто встречающихся вопросов об ультрафиолете и ответы на них.
Что такое ультрафиолетовое излучение?
Спектр электромагнитного излучения достаточно широк, но глаз человека чувствителен только к определенной области, называемой видимым спектром, которая охватывает диапазон длин волн от 400 до 700 нм. Излучения, которые находятся за пределами видимого диапазона, являются потенциально опасными и включают в себя инфракрасную (с волн длиной более 700 нм) и ультрафиолетовую область (менее 400 нм). Излучения, имеющие более короткую длину волны, чем ультрафиолетовое, называются рентгеновским и γ-излучениями. Если длина волны больше, чем аналогичный показатель у инфракрасного излучения, то это радиоволны. Таким образом, ультрафиолетовое (УФ) излучение – это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 100–380 нм.
Какие диапазоны имеет ультрафиолетовое излучение?
Как видимый свет можно разделить на составляющие разных цветов, которые мы наблюдаем при возникновении радуги, так и УФ-диапазон, в свою очередь, имеет три составляющие: УФ-A, УФ-B и УФ-C, причем последняя является наиболее коротковолновым и высокоэнергетичным ультрафиолетовым излучением с диапазоном длин волн 200–280 нм, однако оно в основном поглощается верхними слоями атмосферы. УФ-B-излучение имеет длину волн от 280 до 315 нм и считается излучением средней энергии, представляющим опасность для органа зрения человека. УФ-A-излучение – это наиболее длинноволновая составляющая ультрафиолета с диапазоном длин волн 315–380 нм, которая имеет максимальную интенсивность к моменту достижении поверхности Земли. УФ-A-излучение глубже всего проникает в биологические ткани, хотя его повреждающее действие меньше, чем у УФ-B-лучей.
Что означает само название «ультрафиолет»?
Это слово означает «сверх (выше) фиолета» и происходит от латинского слова ultra («сверх») и названия самого короткого излучения видимого диапазона – фиолетового. Хотя УФ-излучение никак не ощущается человеческим глазом, некоторые животные – птицы, рептилии, а также насекомые, например пчелы, – могут видеть в таком свете. Многие птицы имеют раскраску оперенья, которая невидима в условиях видимого освещения, но хорошо различима в ультрафиолетовом. Некоторых животных также легче заметить в лучах ультрафиолетового диапазона. Многие фрукты, цветы и семена воспринимаются глазом более отчетливо при таком освещении.
Откуда возникает ультра-фиолетовое излучение?
На открытом воздухе главным источником УФ-излучения является солнце. Как уже было сказано, частично оно поглощается верхними слоями атмосферы. Поскольку человек редко смотрит прямо на солнце, то основной вред для органа зрения возникает в результате воздействия рассеянного и отраженного ультрафиолета. В помещении УФ-излучение возникает при использовании стерилизаторов для медицинских и косметических инструментов, в соляриях для формирования загара, в процессе применения различных медицинских диагностических и терапевтических приборов, а также при отверждении композиций пломб в стоматологии.
В промышленности УФ-излучение образуется при сварочных работах, причем его уровень настолько высок, что может привести к серьезному повреждению глаз и кожи, поэтому применение защитных средств предписано как обязательное для сварщиков. Флюоресцентные лампы, широко используемые для освещения на работе и дома, также являются источниками УФ-излучения, но уровень последнего очень незначителен и не представляет серьезной опасности. Галогеновые лампы, которые также применяются для освещения, дают свет с УФ-составляющей. Если человек находится близко от галогеновой лампы без защитного колпака или экрана, то уровень УФ-излучения может вызвать у него серьезные проблемы с глазами.
От чего зависит интенсивность воздействия ультрафиолета?
Его интенсивность зависит от многих факторов. Во-первых, высота солнца над горизонтом меняется в зависимости от времени года и суток. Летом в дневные часы интенсивность УФ-B-излучения максимальна. Существует простое правило: когда ваша тень короче, чем ваш рост, то вы рискуете получить на 50 % больше такого излучения.
Во-вторых, интенсивность зависит от географической широты: в экваториальных районах (широта близка к 0°) интенсивность УФ-излучения наиболее высокая – в 2–3 раза выше, чем на севере Европы.
В-третьих, интенсивность возрастает с увеличением высоты над уровнем моря, так как соответствующим образом уменьшается слой атмосферы, способный поглощать ультрафиолет, поэтому большее количество наиболее высокоэнергетического коротковолнового УФ-излучения достигает поверхности Земли.
В-четвертых, на интенсивность излучения влияет рассеивающая способность атмосферы: небо представляется нам синим из-за рассеивания коротковолнового голубого излучения видимого диапазона, а еще более коротковолновый ультрафиолет рассеивается гораздо сильнее.
В-пятых, интенсивность излучения зависит от наличия облаков и тумана. Когда небо безоблачно, УФ-излучение достигает максимума; плотные облака снижают его уровень. Однако прозрачные и редкие облака мало влияют на уровень УФ-излучения, водяной пар тумана может привести к увеличению рассеяния ультрафиолета. Малооблачную и туманную погоду человек может ощущать как более холодную, однако интенсивность УФ-излучения остается практически такой же, как и в ясный день.
В-шестых, количество отраженного ультрафиолета варьирует в зависимости от вида отражающей поверхности. Так, для снега отражение составляет 90 % падающего УФ-излучения, для воды, почвы и травы – примерно 10 %, а для песка – от 10 до 25 %. Об этом необходимо помнить, находясь на пляже.
Каково воздействие ультрафиолета на организм человека?
Длительное и интенсивное воздействие УФ-излучения может быть вредным для живых организмов – животных, растений и человека. Заметим, что некоторые насекомые видят в УФ-A-диапазоне, а они являются неотъемлемой частью экологической системы и каким-либо образом приносят пользу человеку. Наиболее известный результат воздействия ультрафиолета на организм человека – это загар, который до сих пор является символом красоты и здорового образа жизни. Однако длительное и интенсивное воздействие УФ-излучения может привести к развитию раковых заболеваний кожи. Необходимо помнить, что облака не блокируют ультрафиолет, поэтому отсутствие яркого солнечного света не означает, что защита от УФ-излучения не нужна. Наиболее вредная составляющая данного излучения поглощается озоновым слоем атмосферы. Факт уменьшения толщины последнего означает, что в будущем защита от ультрафиолета станет еще более актуальной. По оценкам ученых, снижение количества озона в атмосфере Земли всего на 1 % приведет к росту раковых заболеваний кожи на 2–3%.
Какую опасность ультрафиолет представляет для органа зрения?
Существуют серьезные лабораторные и эпидемиологические данные, связывающие длительность воздействия ультрафиолета с заболеваниями глаз: катарактой, дегенерацией макулы, птеригиумом и др. По сравнению с хрусталиком взрослого хрусталик ребенка существенно более проницаем для солнечной радиации, и 80 % кумулятивных последствий воздействия ультрафиолетовых волн накапливаются в организме человека до достижения им 18-летнего возраста. Максимально подверженным проникновению излучения хрусталик является непосредственно после рождения младенца: он пропускает до 95 % падающего УФ-излучения. С возрастом хрусталик начинает приобретать желтый оттенок и становится не столь прозрачным. К 25 годам менее 25 % падающих ультрафиолетовых лучей достигают сетчатки. При афакии глаз лишен естественной защиты хрусталика, поэтому в такой ситуации важно пользоваться УФ-поглощающими линзами или фильтрами.
Следует учитывать, что целый ряд медицинских препаратов обладают фотосенсибилизирующими свойствами, то есть увеличивают последствия от воздействия ультрафиолета. Оптики и оптометристы должны иметь представление об общем состоянии человека и применяемых им препаратах для того, чтобы дать рекомендации по поводу применения средств защиты.
Какие существуют средства защиты глаз?
Наиболее эффективный способ защиты от ультрафиолета – прикрытие глаз специальными защитными очками, масками, щитками, которые полностью поглощают УФ-излучение. На производстве, где применяются источники УФ-излучения, использование таких средств является обязательным. Во время пребывания на открытом воздухе в яркий солнечный день рекомендуется носить солнцезащитные очки со специальными линзами, которые надежно защищают от УФ-излучения. Такие очки должны иметь широкие заушники или прилегающую форму для предупреждения проникновения излучения сбоку. Бесцветные очковые линзы также могут выполнять эту функцию, если в их состав введены добавки-абсорберы или проведена специальная обработка поверхности. Хорошо прилегающие солнцезащитные очки защищают как от прямого падающего излучения, так и от рассеянного и отраженного от различных поверхностей. Эффективность использования солнцезащитных очков и рекомендации по их применению определены путем указания категории фильтра, светопропусканию которого соответствуют очковые линзы.
Какие стандарты регламентируют светопропускание линз солнцезащитных очков?
В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработаны нормативные документы, регламентирующие светопропускание солнцезащитных линз согласно категориям фильтров и правила их применения. В России это ГОСТ Р 51831–2001 «Очки солнцезащитные. Общие технические требования», а в Европе – EN 1836: 2005 «Personal eye protection – Sunglasses for general use and filters for direct observation of the sun».
Каждый вид солнцезащитных линз разработан для определенных условий освещенности и может быть отнесен к одной из категорий фильтров. Всего их пять, и они нумеруются от 0 до 4. Согласно ГОСТ Р 51831–2001, светопропускание T, %, солнцезащитных линз в видимой области спектра может составлять от 80 до 3–8 % в зависимости от категории фильтра. Для УФ-B- диапазона (280–315 нм) этот показатель не должен быть больше 0,1T (в зависимости от категории фильтра он может быть от 8,0 до 0,3–0,8 %), а для УФ-A-излучения (315–380 нм) – не больше 0,5T (в зависимости от категории фильтра – от 40,0 до 1,5–4,0 %). В то же время производители качественных линз и очков устанавливают более жесткие требования и гарантируют потребителю полное отрезание ультрафиолета до длины волны 380 нм или даже до 400 нм, о чем свидетельствует специальная маркировка на линзах очков, их упаковке или сопроводительной документации. Следует отметить, что для линз солнцезащитных очков эффективность защиты от ультрафиолета не может однозначно определяться степенью их затемнения или стоимостью очков.
Правда ли, что ультрафиолет более опасен, если человек носит некачественные солнцезащитные очки?
Это действительно так. В естественных условиях, когда человек не носит очки, его глаза автоматически реагируют на избыточную яркость солнечного света изменением размера зрачка. Чем ярче свет, тем меньше зрачок, и при пропорциональном соотношении видимого и ультрафиолетового излучения этот защитный механизм работает весьма эффективно. Если же применяется затемненная линза, то освещение кажется менее ярким и зрачки увеличиваются, позволяя большему количеству света достигать глаз. В том случае, когда линза не обеспечивает надлежащую защиту от ультрафиолета (количество видимого излучения уменьшается больше, чем ультрафиолетового), суммарное количество попадающего в глаза ультрафиолета оказывается более значительным, чем при отсутствии солнцезащитных очков. Именно поэтому окрашенные и светопоглощающие линзы должны содержать УФ-абсорберы, которые снижали бы количество УФ-излучения пропорционально уменьшению излучения видимого спектра. По международным и отечественным стандартам светопропускание солнцезащитных линз в УФ-области регламентируется как пропорционально зависимое от светопропускания в видимой части спектра.
Какой оптический материал для очковых линз обеспечивает защиту от ультрафиолета?
Некоторые материалы для очковых линз обеспечивают поглощение УФ-излучения благодаря своей химической структуре. Оно активизирует фотохромные линзы, которые в соответствующих условиях блокируют его доступ к глазу. Поликарбонат содержит группы, поглощающие излучение в ультрафиолетовой области, поэтому он оберегает глаза от ультрафиолета. CR-39 и другие органические материалы для очковых линз в чистом виде (без добавок) пропускают некоторое количество УФ-излучения, и для надежной защиты глаз в их состав вводят специальные абсорберы. Эти компоненты не только защищают глаза пользователей, обеспечивая отрезание ультрафиолета до 380 нм, но и предупреждают фотоокислительную деструкцию органических линз и их пожелтение. Минеральные очковые линзы из обычного кронового стекла непригодны для надежной защиты от УФ-излучения, если в состав шихты для его производства не введены специальные добавки. Такие линзы можно использовать в качестве солнцезащитных фильтров только после нанесения качественных вакуумных покрытий.
Правда ли, что эффективность защиты от ультрафиолета для фотохромных линз определяется их светопоглощением в активированной стадии?
Некоторые пользователи очков с фотохромными линзами задают подобный вопрос, так как беспокоятся о том, будут ли они надежно защищены от ультрафиолета в пасмурный день, когда нет яркого солнечного излучения. Следует отметить, что современные фотохромные линзы поглощают от 98 до 100 % УФ-излучения при любых уровнях освещенности, то есть вне зависимости от того, являются ли они в данный момент бесцветными, средне- или темно-окрашенными. Благодаря этой особенности фотохромные линзы подходят для пользователей очков, находящихся на открытом воздухе в различных погодных условиях. В настоящее время растет число людей, которые начинают понимать, какую опасность представляет длительное воздействие УФ-излучения для здоровья глаз, и многие выбирают фотохромные линзы. Последние отличаются высокими защитными свойствами в сочетании с особым преимуществом – автоматическим изменением светопропускания в зависимости от уровня освещенности.
Является ли темная окраска линз гарантией защиты от ультрафиолетового излучения?
Сама по себе интенсивная окраска солнцезащитных линз не дает гарантии защиты от ультрафиолета. Следует отметить, что дешевые органические солнцезащитные линзы, выпущенные в условиях крупносерийного производства, могут иметь достаточно высокий уровень защиты. Как правило, сначала смешивают специальный УФ-абсорбер с сырьем для производства линз и делают бесцветные линзы, а затем осуществляют окрашивание. Добиться обеспечения УФ-защиты для солнцезащитных минеральных линз сложнее, так как их стекло пропускает больше излучения, чем многие виды полимерных материалов. Для гарантированной защиты необходимо введение ряда добавок в состав шихты для выпуска заготовок линз и применение дополнительных оптических покрытий.
Окрашенные рецептурные линзы делают из соответствующих бесцветных линз, которые могут иметь или нет достаточное количество УФ-абсорбера для надежного отрезания соответствующего диапазона излучения. Если нужны линзы со 100 %-й защитой от ультрафиолета, задача контроля и обеспечения такого показателя (до 380–400 нм) возлагается на оптика-консультанта и мастера – сборщика очков. В этом случае введение УФ-абсорберов в поверхностные слои органических очковых линз производится по технологии, аналогичной окрашиванию линз в растворах красителей. Единственное исключение состоит в том, что УФ-защиту не увидеть глазом и для ее проверки нужны специальные приборы – УФ-тестеры. Производители и поставщики оборудования и красителей для окраски органических линз включают в свой ассортимент различные составы для поверхностной обработки, обеспечивающие разные уровни защиты от ультрафиолета и коротковолнового видимого излучения. Провести контроль светопропускания ультрафиолетовой составляющей в условиях стандартной оптической мастерской не представляется возможным.
Следует ли вводить абсорбер ультрафиолетового излучения в бесцветные линзы?
Многие специалисты считают, что введение УФ-абсорбера в бесцветные линзы принесет только пользу, так как защитит глаза пользователей и предупредит ухудшение свойств линз под воздействием УФ-излучения и кислорода воздуха. В некоторых странах, где существует высокий уровень солнечной радиации, например в Австралии, это является обязательным. Как правило, стараются обеспечить отрезание излучения до 400 нм. Таким образом, исключены наиболее опасные и высокоэнергетические составляющие, а оставшегося излучения достаточно для правильного восприятия цвета предметов окружающей действительности. Если границу отрезания сдвинуть в видимую область (до 450 нм), то у линз появится желтый цвет, при увеличении до 500 нм – оранжевый.
Как можно убедиться, что линзы обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения?
На оптическом рынке представлено много различных УФ-тестеров, которые позволяют проверить светопропускание очковых линз в ультрафиолетовом диапазоне. Они показывают, какой уровень пропускания у данной линзы в УФ-диапазоне. Однако следует учитывать и то, что оптическая сила корригирующей линзы может оказать влияние на данные измерения. Более точные данные удается получить при помощи сложных приборов – спектрофотометров, которые не только показывают светопропускание при определенной длине волны, но и учитывают при измерении оптическую силу корригирующей линзы.
Защита от ультрафиолетового излучения является важным аспектом, который нужно учитывать при подборе новых очковых линз. Надеемся, что приведенные в данной статье ответы на вопросы об ультрафиолетовом излучении и способах защиты от него помогут вам подобрать очковые линзы, которые дадут возможность сохранить здоровье ваших глаз на долгие годы.
Ольга Щербакова, Веко