Những điều Cần Biết Về Tia Cực Tím (UV)

Tia cực tím (tia UV) là một dạng tia điện từ, có tác dụng giúp da tổng hợp vitamin D, kích thích hoạt động chính của cơ thể. Ngoài ra tia UV còn có khả năng diệt khuẩn, tiệt trùng, chữa bệnh vẩy nến.

Tìm hiểu về tia cực tím (tia UV)

• Một số khái niệm & phân loại tia cực tím
• Ứng dụng của tia UV trong quá trình Ion hóa
• Tác động của tia UVA, UVB và UVC
• Cháy nắng – một minh chứng rõ ràng cho tác động của tia UV lên con người
• Cách phòng tránh tia UV
  • Trang phục chống nắng
  • Đeo kính râm
  • Sử dụng kem chống nắng
  • Uống đủ nước
• Một số nguồn UV nhân tạo
• Huỳnh quang – một ứng dụng của tia UV
• Ứng dụng tia UV trong thiên văn học
• Ứng dụng tia UV trong điều trị bệnh ung thư
• Chìa khóa cho cội nguồn của sự sống?
• Chỉ số tia UV phụ thuộc vào những yếu tố nào?
• Chỉ số tia UV và các mức độ gây hại

Tuy nhiên, việc tiếp xúc quá nhiều với tia cực tím có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe, và thậm chí là nguy hiểm đến sự sống. Dưới đây là một vài điều về tia UV do trang LiveScience tổng hợp:

Một số khái niệm & phân loại tia cực tím

Bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời và truyền qua sóng hoặc các hạt ở các bước sóng và tần số khác nhau. Dải các bước sóng này được gọi là phổ điện từ (EM). Phổ điện từ được chia thành bảy vùng theo thứ tự bước sóng giảm dần, năng lượng và tần số tăng dần. Một số bước sóng phổ biến là sóng vô tuyến, sóng viba, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X và tia Gamma.

Tia cực tím (tia UV) là sóng điện từ nằm trong phổ điện từ giữa ánh sáng nhìn thấy và tia X.

Tia cực tím (tia UV) là sóng điện từ nằm trong phổ điện từ giữa ánh sáng nhìn thấy và tia X. Tia cực tím có bước sóng nằm trong dải từ (10 nm÷380 nm) tương ứng với dãy tần số 8E14 Hz÷3E16 Hz. Theo Hướng dẫn bức xạ tia cực tím của Hải quân Hoa Kỳ, dựa vào tác dụng sinh lý, tia cực tím được chia thành ba loại như sau:

• Tia UVA (400 nm÷315 nm; 3.1÷3.94eV) hay còn gọi là tia UV gần.
• Tia UVB (280 nm÷315 nm; 3.94÷4.43eV) hay gọi là tia UV trung bình.
• Tia UVC (180 nm÷280nm; 4.43÷12.4eV) hay gọi là tia UV xa.

Bản hướng dẫn này cũng cho biết: "các bức xạ có bước sóng từ 10nm đến 180nm đôi khi được coi là UV chân không hoặc tia UV đặc biệt". Những bước sóng này bị chặn lại bởi bầu khí quyển, và chúng chỉ hoạt động & lan truyền trong chân không.

Ứng dụng của tia UV trong quá trình Ion hóa

Năng lượng của tia UV có khả năng phá vỡ các liên kết hóa học. Các photon UV, do có nhiều năng lượng hơn, nên có thể gây ra hiện tượng Ion hóa – quá trình tách electron ra khỏi các nguyên tử và tạo ra một khoảng trống. Khoảng trống này gây ảnh hưởng đến các thành phần sinh học của nguyên tử và khiến chúng tạo nên hoặc phá vỡ các liên kết hóa học mà thông thường chúng không thực hiện được. Điều này có thể sẽ hữu ích cho quá trình sinh học, hoặc cũng có thể gây hại đến các mô sống. Những tác động này có thể hữu ích, ví dụ như trong việc khử trùng, nhưng chúng cũng có thể gây hại, đặc biệt đối với da và mắt của con người – những vùng bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi tia UVB và UVC.

Tác động của tia UVA, UVB và UVC

Theo Chương trình Độc học Quốc gia (National Toxicology Program (NTP)NTP), hầu hết các tia UV con người tiếp xúc đều bắt nguồn từ mặt trời. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 10% ánh sáng mặt trời là tia UV, và chỉ 1/3 trong số này là có khả năng thâm nhập vào bầu khí quyển của trải đất. Trong số những tia UV có thể đến được Trái đất, thì có 95% là tia UVA và 5% là tia UVB. Chưa có nghiên cứu hay đo lường nào cho thấy sự xuất hiện của tia UVC trong khí quyển của trái đất, vì tầng ozon, phân tử oxy và hơi nước ở tầng khí quyển trên đã hấp thụ toàn bộ các tia UV với bước sóng ngắn nhất này. Tuy nhiên, theo Báo cáo lần thứ 13 về chất gây ung thư của NTP: "Các tia bức xạ cực tím phổ rộng – bao gồm tia UVA và UVB – là những chất gây hại mạnh nhất và gây tổn hại nhiều nhất cho sinh vật trên Trái Đất".

Cháy nắng – một minh chứng rõ ràng cho tác động của tia UV lên con người

Cháy nắng là một phản ứng tự nhiên của việc tiếp xúc với tia UVB độc hại. Về cơ bản, cháy nắng là phản ứng tự vệ tự nhiên của cơ thể. Da bao gồm tế bào sắc tố là melanin, được tạo da từ các tế bào da có tên là melanocytes. Melanin hấp thụ tia cực tím và biến nó thành nhiệt. Khi cơ thể cảm nhận được nhiệt nóng từ ánh sáng mặt trời, nó truyển melanin đến các tế bào xung quanh và cố gắng bảo vệ chúng khỏi những tổn thương có thể gây ra. Điều này khiến cho da trở nên tối màu hơn.

Da chính là tấm lá chắn tự nhiên của cơ thể trước tia UV. (Nguồn ảnh: Stock.Xchng).

"Melanin là một chất chống nắng tự nhiên", Gary Chuang, trợ lý giáo sư da liễu thuộc Trường Y khoa Đại học Tufts cho biết trong cuộc phỏng vấn năm 2013. Tuy nhiên, nếu cơ thể phải tiếp tục tiếp xúc với tia UV, hệ thống phòng thủ tự nhiên của cơ thể sẽ có thể bị áp đảo. Khi đó sẽ xảy ra phản ứng với chất độc hại, dẫn đến hiện tượng cháy nắng. Tia UV có thể gây hại cho các tế bào DNA của cơ thể. Cơ thể nhận biết được điều này và "điều" máu đến khu vực đó để giúp cho quá trình phục hồi. Thông thường, chỉ cần bạn phơi nắng nửa ngày, bạn sẽ cảm thấy da bạn tấy đỏ và có cảm giác rát – nhiều hay ít còn phụ thuộc vào độ nhạy cảm của da từng người.

Đôi khi, các tế bào DNA bị đột biến bởi các tia UV, trở thành các tế bào có vấn đề - những tế nào này không chết và thậm chí còn sinh sôi, nảy nở giống các tế nào ung thư. Chuang cho biết "tia UV có thể gây hại đến các tế bào DNA cũng như quá trình DNA khiến cho các tế bào có được khả năng không – thể - chết".

Kết quả nhận được chính là bệnh ung thư da phát triển – dạng thức thường gặp nhất của bệnh ung thư tại Mỹ nói riêng và trên toàn thế giới nói chung. Những người bị cháy nắng thường xuyên là những người có nguy cơ mắc bệnh ung thư da cao nhất. Theo Skin Cancer Foundation, dạng thức ung thư da nguy hiểm nhất là ung thư ác tính. Dạng thức này có nguy cơ xảy ra cao gấp đôi đối với nững người đã từng cháy nắng 5 lần hoặc hơn so với người bình thường.

Cách phòng tránh tia UV

Trang phục chống nắng

Bạn nên chọn áo chống nắng màu sáng.

Bạn nên chọn những loại vải dày và có tỷ lệ Cotton cao, vừa giúp phòng chống tác hại của tia tử ngoại, vừa dễ dàng thấm hút mồ hôi cũng như hạn chế dịch tiết trên bề mặt da.

Bên cạnh đó, bạn cũng nên chọn áo chống nắng màu sáng, đông thời thoa một lớp kem chống nắng để bảo vệ da, giảm khả năng hấp thụ nhiệt của áo khi đi dưới trời nắng nóng.

Đeo kính râm

Trước khi mua kính, cần kiểm tra kính có ghi chỉ số chống tia UV hay không, nếu có thì xem tỉ lệ khoảng bao nhiêu phần trăm theo tiêu chuẩn UV ANSI để cân nhắc lựa chọn. Đồng thời, kính chống nắng nên có kích thước lớn, che được toàn bộ vùng mắt, vừa giúp cản tia UV vừa giúp bảo vệ mắt khỏi gió, bụi.

Sử dụng kem chống nắng

Biện pháp đầu tiên nhiều chị em nghĩ đến là dùng kem chống nắng để bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV. Nhiều bạn nghĩ rằng khi ra đường chỉ cần che chắn cẩn thận thì không cần dùng kem chống nắng nữa nhưng quan điểm đó là sai lầm. Tốt nhất, nên hạn chế ra ngoài đường khi trời nắng gắt.

Uống đủ nước

Ngoài những cách bảo vệ da từ bên ngoài, bạn nên uống đủ nước giúp da khỏe hơn từ bên trong. Làn da có đủ độ ẩm là một trong những cách chống nắng hiệu quả để đảm bảo sức khỏe cho cơ thể và tăng khả năng chống nắng cho làn da, đặc biệt trong những ngày thời tiết nắng nóng.

Một số nguồn UV nhân tạo

Một số nguồn nhân tạo đã được phát triển & sử dụng để tạo ra tia UV. Theo Hiệp hội Vật lý Sức khỏe, thì "các nguồn nhân tạo bao gồm công cụ làm da rám nắng, ánh sáng đen, đèn tiệt trùng, đèn hơi thủy ngân, đèn halogen, đèn phóng điện cường độ cao, đèn huỳnh quang & nóng sáng, và một số loại tia laser khác".

Một trong những cách thông dụng nhất để tạo ra tia UV là truyền dòng điện đi qua thủy ngân đang bốc hơi hoặc một số hơi ga khác. Cách này thường được sử dụng trong các dụng cụ làm rám nắng và dùng cho khử trùng bề mặt. Chúng cũng được sử dụng trong ánh sáng đen để làm cho sơn huỳnh quang và thuốc nhuộm phát sáng. Đèn LEDs, laser và đèn hồ quang cũng được coi là những nguồn của UV với nhiều bước sóng khác nhau nhằm ứng dụng vào lĩnh vực công nghiệp, hóa học, y tế và ứng dụng cho mục đích nghiên cứu.

Huỳnh quang – một ứng dụng của tia UV

Rất nhiều chất – bao gồm khoáng chất, thực vật, nấm và vi khuẩn, cũng như các chất hữu cơ và vô cơ – có thể hấp thụ tia UV. Sự hấp thụ này khiến cho các electron đạt tới vùng năng lượng cao hơn. Những electron này sau đó sẽ trở lại mức năng lượng thấp hơn ở các bước nhỏ hơn, và phát ra một phần nhỏ năng lượng từ khối năng lượng chúng hấp thụ được thành ánh sáng nhìn thấy được. Các vật liệu được sử dụng làm thuốc nhộm hoặc sơn có huỳnh quang trong nguyên liệu tạo thành sẽ có khả năng phát sáng dưới ánh sáng mặt trời vì chúng hấp thụ tia UV vô hình và phát lại nó ở những bước sóng con người nhìn thấy được. Vì lý do này, chúng trở nên đặc biệt có ích trong việc làm ra các biển báo, cảnh báo an toàn và các ứng dụng khác để báo hiệu/ làm nổi bật những thông báo quan trọng.

Flo cũng có có thể được sử dụng để định vị và nhận diện một số khoảng sản hoặc vật liệu hữu cơ nhất định. Theo Thermo Fisher Scientific, Life Technologies, "Huỳnh quang phát sáng cho phép các nhà nghiên cứu phát hiện các thành phần đặc biệt của một bộ phận các phân tử sinh học phức tạp, ví dụ như các tế bào sống, với độ nhạy cảm và mức độ chọn lọc cao".

Theo trường đại học Nebraska, trong các ống huỳnh quang dùng để chiếu sáng, "bức xạ cực tím với bước sóng 254nm được tạo ra cùng ánh sáng màu xanh phát ra khi dòng điện được truyền qua hơi thủy ngân. Bức xạ cực tím này không thế nhìn thấy bằng mắt thường nhưng chúng mang nhiều năng lượng hơn năng lượng phát ra từ ánh sáng nhìn thấy được. Năng lượng từ ánh sáng cực tím được hấp thụ với lớp Flo phía trong đèn huỳnh quang và phát lại chúng dưới dạng ánh sáng nhìn thấy được". Các ống tương tự không có lớp phủ Flo phát ra tia UV có thể sử dụng để khử trùng bề mặt, vì các hiệu ứng Ion hóa của tia UV có thể giết chết hầu hết các vi khuẩn.

Ngoài mặt trời, có rất nhiều nguồn khác của tia UV.

Các ống ánh sáng đen thường sử dụng hơi thủy ngân để tạo ra ánh sáng UVA bước sóng dài, khiến cho một số chất nhất định phát sáng. Ống thủy tinh được phủ bằng vật liệu lọc tối màu tím để chặn tối đa nguồn ánh sáng khả kiến, làm cho ánh sáng huỳnh quang xuất hiện rõ hơn. Việc lọc này không cần thiết cho các ứng dụng như khử trùng.

Ứng dụng tia UV trong thiên văn học

Ngoài mặt trời, có rất nhiều nguồn khác của tia UV. Theo NASA, những ngôi sao có kích thước lớn sẽ "phát sáng" trong phạm vi bước sóng của tia cực tím. Do bầu khí quyển của Trái Đất đã chặn hầu hết loại bức xạ này, đặc biệt ở các bước sóng ngắn, nên việc quan sát các ngôi sao được thực hiện bằng cách sử dụng khí cầu cao độ và kính thiên văn được trang bị cảm biến hình ảnh chuyên dụng cùng bộ lọc để có thể quan sát trong vùng tia UV của phổ EM.

Theo Robert Patterson – giáo sư thiên văn học của đại học Missouri State – thì hầu hết các quan sát được thực hiện bằng các thiết bị ghép điện tích (CCD) – là các thiết bị dò được thiết kế để có thể phát hiện được các photon bước sóng ngắn. Những quan sát này có thể xác định nhiệt độ bề mặt của các ngôi sao nóng nhất trong vũ trụ và cho khám phá được sự hiện diện của các đám mây khí đốt giữa Trái đất và các thiên thể chuẩn sao (quasars).

Ứng dụng tia UV trong điều trị bệnh ung thư

Theo Hiệp hội nghiên cứu ung thư tại Anh, mặc dù việc tiếp xúc với tia UV có thể gây ra ung thư da, tuy vậy, một số bệnh về da lại có thể được điều trị bằng tia cực tím. Trong một quy trình điều trị có tên "điều trị bằng tia cực tím" (PUVA - psoralen ultraviolet light treatment), các bệnh nhân được dùng thuốc hoặc bôi một loại kem ngoài da để khiến da họ nhạy cảm với ánh sáng. Sau đó, tia UV sẽ được chiếu lên da họ. Quy trình PUVA được sử dụng để điều trị ung thư hạch bạch huyết (lymphoma), eczema, bệnh vẩy nến và bạch biến.

Có vẻ như đây là cách làm phản khoa học khi lấy nguyên nhân của bệnh ung thư da để điều trị bệnh ung thư da, nhưng trên thực tế, phương pháp PUVA có thể làm được điều này với hiệu ứng tia UV lên trên sự sản sinh các tế bào da. Nó làm chậm lại sự phát triển của các tế bào ung thư da, ngăn chặn sự phát triển của bệnh ung thư này.

Chìa khóa cho cội nguồn của sự sống?

Các nghiên cứu gần đây cho thấy tia cực tím có thể đóng một vai trò quan trọng trong nguồn gốc của sự sống trên trái đất, đặc biệt là nguồn gốc của RNA. Trong một bài báo trên Tạp chí Vật lý thiên văn vào năm 2017, các tác giả của nghiên cứu này lưu ý rằng các ngôi sao lùn đỏ (red dwarf stars) có thể không phát ra đủ các tia UV để "kích hoạt" các quá trình sinh học cần thiết cho sự hình thành của axit ribonucleic – điều kiện tiên quyết để hình thành tất cả các dạng sống trên trái đất. Các nghiên cứu cũng gợi ý rằng phát hiện này có thể giúp ích trong việc tìm kiếm sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.

Chỉ số tia UV phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Độ cao của mặt trời: Mặt trời càng đứng bóng, mức độ bức xạ UV càng lớn. Bức xa UV thay đổi theo thời gian trong ngày và trong năm, với mức tối đa vào khoảng giữa trưa trong những tháng mùa hè. Trong ngày, tia UV thường cao nhất vào gần buổi trưa và đầu giờ chiều (từ 10h sáng đến 16h chiều), đặc biệt là vào cuối mùa xuân, mùa hè và đầu mùa thu. Vì vậy, mức độ tia UV thay đổi trong suốt cả ngày, thấp hơn vào buổi sáng, cực đại vào giữa ngày và giảm dần khi mặt trời lặn.

Độ che phủ của mây: Bức xạ UV cao nhất khi trời quang đãng. Tuy nhiên, ngay cả khi trời có mây, bức xạ UV vẫn ở mức cao do sự tán xạ tia UV bởi các phân tử nước và hạt mịn trong tầng khí quyển. Bóng râm của các đám mây hầu như không làm giảm ảnh hưởng của tia UV. Vì vậy, tia UV vẫn có thể gây hại cho da và mắt, ngay cả vào mùa đông và những ngày nhiều mây hoặc mưa.

Độ cao so với mực nước biển: Càng ở trên cao so với mực nước biển, tầng khí quyển càng lọc được ít bức xạ UV. Với mỗi 1.000 m tăng cao so với mực nước biển, mức độ UV tăng khoảng 10-12%.

Phụ thuộc vào vĩ độ: Càng gần xích đạo, bức xạ UV càng cao. Ở càng xa vị trí này, nguy cơ càng ít hơn.

Sự phản xạ của bề mặt: Bức xạ UV có thể "bật" ngược lại khi tiếp xúc với các bề mặt phản chiếu bao gồm nước, cát và tuyết. Tuyết có thể phản xạ tới 80% lượng bức xạ UV, cát khô ở bãi biển phản xạ khoảng 15% và nước biển khoảng 25%. Vì vậy, những vận động viên bơi lội, trượt tuyết, người đi câu cá hoặc tắm biển có thể bị tác động bởi lượng tia UV tăng cao từ cả bên trên và bên dưới.

Phụ thuộc vào tầng ozone: Ozone hấp thụ một phần bức xạ UV trong ánh sáng mặt trời chiếu xuống Trái Đất. Lượng ozone càng lớn, bộ lọc bảo vệ được cung cấp bởi khí quyển càng tăng. Sự suy giảm tầng ozone có khả năng làm trầm trọng thêm các ảnh hưởng sức khỏe do tiếp xúc với bức xạ UV. Khi tầng ozone trở nên mỏng hơn, con người sẽ tiếp xúc với mức độ bức xạ UV cao hơn, đặc biệt là tia UVB.

Theo WHO, các nhà khoa học dự đoán việc giảm 10% lượng ozone hiện nay có thể gây thêm 300.000 ca ung thư da không phải khối u ác tính, 4.500 khối u ác tính và 1,6-1,75 triệu ca đục thủy tinh thể trên toàn thế giới mỗi năm.

Chỉ số tia UV và các mức độ gây hại

Chỉ số tia UV dự đoán cường độ bức xạ tia UV vào buổi trưa và được tính theo thang điểm từ 1 đến 11+.

• Chỉ số tia UV 0-2,9: Chỉ số này cho thấy lượng bức xạ mặt trời trong ngày rất thấp. Bạn sẽ ít bị ảnh hưởng bởi các tác hại của tia UV hơn. Hầu hết mọi người có thể ở dưới ánh nắng mặt trời khoảng 1 giờ trong thời gian cao điểm (từ 10h sáng đến 16h chiều) mà không bị cháy nắng.
• Chỉ số UV 3-5,9: Lúc này lượng bức xạ UV đang ở mức trung bình. Các vấn đề về tia UV đối với da sẽ nghiêm trọng hơn một chút nhưng vẫn nằm trong ngưỡng cho phép. Những người có làn da nhạy cảm dễ bị cháy nắng trong vòng 20 phút. Đội mũ có vành rộng và kính râm để bảo vệ mắt. Luôn sử dụng kem chống nắng có chỉ số SPF ít nhất là 30 và mặc áo dài tay khi đi ra ngoài.
• Chỉ số UV 6-7,9: Chỉ số này cho thấy lượng bức xạ mặt trời khá cao. Bạn nên cẩn thận hơn mỗi khi ra đường. Đội mũ rộng vành và kính râm để bảo vệ mắt, mũi và vành tai. Bạn cũng nên bôi kem chống nắng có chỉ số SPF ít nhất là 30, mặc quần áo dài.
• Chỉ số UV 8-10,9: Những ngày hè thường có lượng tia UV rất cao, từ 8-10. Nếu bạn không cẩn thận, khả năng bạn bị cháy nắng là rất cao. Người có làn da nhạy cảm có thể bị bỏng trong vòng chưa đầy 10 phút. Giảm thiểu phơi nắng từ 10h đến 16h. Bôi kem chống nắng có chỉ số SPF ít nhất là 30. Nên đeo kính râm, mặc quần áo dài với chất liệu dày dặn khi ra ngoài trời.
• Chỉ số UV hơn 11: Mức độ UV trong ngày đáng báo động. Bạn có thể bị bỏng chỉ trong vòng 5 phút khi không bảo vệ. Tốt nhất bạn nên ở trong nhà và đóng cửa lại thay vì ra đường vào thời điểm này.

Bí ẩn loạt hố xoắn ốc đắp đá kỳ lạ ở Peru

Video: Khả năng tàn sát kinh hoàng của kiến quân đội

Những sự thật lạ lùng về các loài động vật mà bạn không hề hay biết!