Radiazione ultravioletta

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La prima fonte di luce ultravioletta sulla Terra, è il Sole. Nella foto, un'immagine a falsi colori ripresa nello spettro dell'ultravioletto lontano

La radiazione ultravioletta (UV o raggi ultravioletti o luce ultravioletta) è un intervallo della radiazione elettromagnetica, appartenente allo spettro elettromagnetico, con lunghezza d'onda immediatamente inferiore alla luce visibile dall'occhio umano, e immediatamente superiore a quella dei raggi X. Il nome significa "oltre il violetto" (dal latino ultra, "oltre"), perché il violetto è l'ultimo colore ad alta frequenza visibile dello spettro percepito dall'uomo, cioè quello con la lunghezza d'onda più corta. La luce ultravioletta viene prodotta da una vasta gamma di sorgenti artificiali e naturali tra cui, in primis, il Sole.

L'UV può essere suddiviso in differenti bande, diversamente definite a seconda dei campi di studio. La suddivisione più immediata è:

  • UV vicino o prossimo (380-200 nm) e UV estremo (200-10 nm).

Qualora si consideri l'effetto dei raggi UV sulla salute umana, la gamma delle lunghezze d'onda UV è in genere suddivisa in:

  • UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) e UV-C (280-100 nm).

Il Sole emette fotoni in una vasta gamma di frequenze, che coprono quelle della luce ultravioletta in tutte e tre le bande UV-A, UV-B e UV-C, ma a causa dell'assorbimento da parte dell'ozonosfera circa il 99% degli ultravioletti che arrivano sulla superficie terrestre sono UV-A. Infatti quasi il 100% degli UV-C e il 95% degli UV-B è assorbito dall'atmosfera terrestre. L'intensità di queste radiazioni viene espressa in modo semplice e chiaro con l'Indice UV, indice universale della radiazione UV solare, riportata nelle previsioni meteorologiche.

Molti animali tra cui molti uccelli e molti insetti, come le api, possono vedere l'ultravioletto vicino, e i fiori hanno spesso colorazioni a loro visibili.

Le porzioni di radiazione ultravioletta di alta frequenza sono considerate radiazioni ionizzanti[1].

Bande[modifica | modifica sorgente]

Lo Standard ISO sulla determinazione dell'irradiamento solare (ISO-21348)[2] descrive i seguenti intervalli:

Nome Abbreviazione Lunghezza d'onda
(range in nanometri)
Energia per fotone
(in elettronvolt)
Note / nomi alternativi
Ultraviolet UV 400 – 100 nm 3.10 – 12.4 eV
Ultraviolet A UVA 400 – 315 nm 3.10 – 3.94 eV onde lunghe UV, luce nera o luce Wood
Ultraviolet B UVB 315 – 280 nm 3.94 – 4.43 eV onde medie UV
Ultraviolet C UVC 280 – 100 nm 4.43 – 12.4 eV onde corte UV, germicida
Near Ultraviolet NUV 400 – 300 nm 3.10 – 4.13 eV intervallo spesso visibile a diverse specie di uccelli, insetti e pesci
Middle Ultraviolet MUV 300 – 200 nm 4.13 – 6.20 eV
Far Ultraviolet FUV 200 – 122 nm 6.20 – 10.16 eV
Hydrogen Lyman-alpha H Lyman-α 122 – 121 nm 10.16– 10.25 eV
Extreme Ultraviolet EUV 121 – 10 nm 10.25 – 124 eV
Vacuum Ultraviolet VUV 200 – 10 nm 6.20 – 124 eV

Astronomia[modifica | modifica sorgente]

I corpi celesti molto caldi emettono principalmente luce ultravioletta (vedi legge di Wien). È difficile osservare questa luce da terra, perché lo strato di ozono che ci protegge ne blocca la maggior parte. Quindi, quasi tutte le osservazioni UV sono condotte nello spazio, usando satelliti con a bordo telescopi e rilevatori operanti nell'ultravioletto.

Effetti sulla salute umana[modifica | modifica sorgente]

Tubi a vapori di mercurio per l'emissione di raggi ultravioletti, quello più in alto emette raggi UV-A (lampada di Wood), l'altro raggi UV-C (lampada germicida)

I raggi ultravioletti favoriscono la conversione del 7-deidrocolesterolo che può dare origine al colecalciferolo, reazioni inerenti alla chimica della vitamina D.

Gli UV possono anche indurre eccitazione della molecola di DNA, uno stato di eccitazione che può durare un tempo più o meno lungo, e normalmente il ritorno allo stato fondamentale avviene senza che vengano indotte alterazioni; episodicamente, comunque possono prodursi legami chimici impropri tra timine non adiacenti, danni non sempre riparati efficacemente dai meccanismi biomolecolari. Gli UV-A sono considerati meno dannosi di altre bande, ma possono sempre causare ustioni ad alte dosi e una sindrome denominata acne di Maiorca. Sono comunque considerati responsabili di cancro della pelle come il melanoma, in maniera analoga ai più energetici e dannosi UV-B[3]

Una lampada di Wood, che emette radiazioni principalmente nello spettro degli ultravioletti A (tra i 315 e i 390 nm) e poche nello spettro della luce violetta visibile (intorno ai 400 nm).

Sono i principali responsabili dell'invecchiamento della pelle; anche gli UV-B fanno la loro parte. Alte intensità di UV-B sono dannose per gli occhi, e un'esposizione prolungata può causare il flash di welder (fotocheratiti), e fotodermatiti. Sia gli UV-B che gli UV-C danneggiano le fibre di collagene, e quindi accelerano l'invecchiamento della pelle. Gli UV-A penetrano più in profondità nella pelle, rispetto agli UV-B che gli UV-C, e alterano (danneggiano) le cellule che producono le fibre di collagene o fibroblasti. Alcuni filtri (creme) solari proteggono bene contro i raggi UV-B ma, spesso, poco contro i raggi UV-A, i maggiori responsabili dell'invecchiamento solare. L’80 per cento delle rughe è provocato dal sole.

Gli UV-B sono ritenuti una delle cause di cancro alla pelle come il melanoma. La radiazione ionizza le molecole di DNA delle cellule della pelle, inducendo basi adiacenti di timina a formare legami covalenti. Due basi adiacenti di timina non si legano in modo normale, ma causano una distorsione dell'elica del DNA, interferiscono con i meccanismi di copia e in generale con il funzionamento del DNA. Il tutto porta facilmente a delle mutazioni, che spesso sfociano in episodi di cancro[1]. Questo effetto degli UV-B può essere facilmente osservato in colture batteriche.

Come difesa contro la luce ultravioletta, dopo una breve esposizione il corpo si abbronza rilasciando melanina, un pigmento scuro. La quantità di melanina varia a seconda del tipo e del colore della pelle. La melanina aiuta a bloccare la penetrazione degli UV e impedisce che questi danneggino la parte profonda della pelle. Creme solari che bloccano parzialmente gli UV sono disponibili in commercio. Nonostante ciò, gran parte dei dermatologi raccomanda di non esporsi troppo al sole estivo, specialmente nelle ore centrali della giornata. A maggior protezione dell'epitelio corneale, e dei mezzi diottrici oculari, quali il cristallino e la retina, è appropriato l'utilizzo di lenti protettive. Materiali in resina o vetrosi comportano un assorbimento nello spettro dei 330 nm, con adeguate colorazioni la trasmittanza degli UV viene bloccata fino al valore di 400 nm.

Effetti positivi della luce UV comprendono l'induzione della produzione di vitamina D nella pelle, vitamina che favorisce il riassorbimento di calcio a livello renale, l'assorbimento intestinale di fosforo e calcio ed i processi di mineralizzazione dell'osso e di differenziazione di alcune linee cellulari nonché l'attivazione di alcune funzioni neuromuscolari.

Le terapie Puva ad esempio per psoriasi e vitiligine sono un altro esempio di utilizzo sanitario positivo della radiazione.

Utilizzi[modifica | modifica sorgente]

Le lampade fluorescenti sfruttano l'emissione ultravioletta del mercurio a bassa pressione. Un rivestimento fluorescente all'interno del tubo assorbe gli UV e li trasforma in luce visibile.

Arte plastica e materiali fluorescenti. (Artista: Beo Beyond)

Lampade ultraviolette (senza lo strato di conversione in luce visibile) sono usate per analizzare minerali, gemme e nell'identificazione di vari oggetti da collezione. Molti materiali sono simili in luce visibile, ma rispondono in modo diverso alla luce ultravioletta, o presentano caratteristiche di fluorescenza diverse a seconda che vengano usati UV corti o lunghi. Coloranti UV fluorescenti sono usati in molti campi (per esempio, in biochimica e nelle indagini della polizia scientifica). La proteina fluorescente Green Fluorescent Protein (GFP) è spesso usata come marker in genetica.

Le lampade ultraviolette sono anche usate per potabilizzare l'acqua e per sterilizzare ambienti e strumenti usati in ospedali e laboratori biologici, perché uccidono quasi tutti i virus ed i batteri. L'utilizzo di queste lampade nella sterilizzazione ambientale costituisce solamente un complemento ad altre tecniche di sterilizzazione, perché i vari microorganismi possono essere riparati in piccole fessure e altre parti in ombra delle stanze.

Nel processo di produzione dei microprocessori, la luce ultravioletta viene usata per dei processi di fotolitografia.

È consigliabile utilizzare protezioni per gli occhi quando si lavora con la luce ultravioletta, specie se di corta lunghezza d'onda. I normali occhiali forniscono una leggera protezione.

La radiazione ultravioletta si usa anche nella spettroscopia ultravioletta e visibile.

La radiazione ultravioletta germicida[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Radiazione ultravioletta germicida.

La radiazione ultravioletta germicida è la radiazione ultravioletta che è caratterizzata da una banda di lunghezze d'onda tale da distruggere batteri, virus e altri microorganismi, modificandone il DNA o l'RNA e quindi inattivandoli e impedendone la riproduzione. Questo principio permette la disinfezione dell'acqua e dell'aria. Il WHO ha calcolato che la potabilizzazione dell'acqua con i raggi UV costa 2 centesimi di dollaro per 1000 litri di acqua.[4]

Il SODIS[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi SODIS.

Anche i raggi UV che provengono naturalmente dal sole possono essere degli efficaci viricidi e battericidi. Il SODIS è un sistema che usa le bottiglie in PET e la luce del sole per disinfettare l'acqua.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b Come gli UV danneggiano il DNA
  2. ^ ISO 21348 Definitions of Solar Irradiance Spectral Categories.
  3. ^ Wang S, Setlow R, Berwick M, Polsky D, Marghoob A, Kopf A, Bart R, Ultraviolet A and melanoma: a review in J Am Acad Dermatol, vol. 44, nº 5, 2001, pp. 837–46, DOI:10.1067/mjd.2001.114594, PMID 11312434.
  4. ^ WHO - Water Sanitation and Health: sistemi per la potabilizzazione

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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