紫外线的应用
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2003年12月25日 15:6
化学：涂料固化，颜料固化，光刻
生物学：灭菌
仪器分析：矿石，药物，食品分析
应用：人体保健照射，诱杀害虫，油烟氧化，光触酶（二氧化钛）
•化学－光化学
不饱和聚酯紫外线固化涂料
优点：干燥固化时间很短
没有挥发性溶剂，无公害
不需加热固化
涂料不用密封保存
•生物－灭菌
细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在254～257nm。
细菌吸收紫外线后，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，
杀灭核酸的生物活性，致细菌死亡。
优点：快速
二次污染
紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率（辐射强度：30000µW/cm2）
仪器分析
一定强度和波长的紫外线，照射物质（部分物质需要加入荧光染料）时，会物质元素发出荧光(光致发光)，根据荧光的颜色，即可判断出该元素的含量。如铅，汞等重金属，农药残留物等都可用此种方法检测。日光灯就是利用这种原理。
•黑光灯（紫外线灯）诱虫
大部分昆虫的复眼对365nm紫外线特别敏感，在晚上，点燃一只紫外线灯，对昆虫来说犹如光明世界一样。
•人体保健照射
280～320nm的紫外线称为保健紫外线。
照射皮肤后，使皮肤内的7－脱氢麦角胆固醇，转化为维生素D3和D2，防止佝偻病和职业病（矿工等）。
市面已有保健型紫外线灯供应。
•油烟氧化－光解氧化技术
用紫外光来改变其油脂的分子链，同时这种紫外光与空气中的氧反应后产生臭氧，将油脂分子冷燃生成二氧化碳和水，油烟中的有机物被光解氧化，异味也随之消除。
•光触酶（二氧化钛）
在建筑材料或家用电器材料表面加入（或涂覆）少量的纳米级二氧化钛粉末，在使用过程中，可以吸附挥发性有机物VOC （如甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等 ），用紫外线照射后可分解这些有机物。
对紫外线防护的深入研究进行了综述。描述了有关专业术语，紫外线吸收和屏蔽剂的性能、应用
范围、安全性问题、在法规上的禁忌和配方使用，展望了防晒剂未来的发展趋势。
关键词：化妆品；防晒；紫外线；皮肤
防晒产品的用途是防御太阳紫外线产生的有害影响。人们的皮肤暴露于太阳光下的时间一约15 min的13光辐射可以帮助合成足量的维生素D供应身体所需，这是健康的骨骼及牙齿必不可少的。但是，长时间的曝晒可能导致有害的影响如皮肤老化和细胞损伤。尤其是，当太阳射线穿透皮肤的内层，会损害胶原蛋白和弹性纤维而导致皱纹产生。经常的曝晒能导致DNA损伤，进一步导致各种不同种类的皮肤癌。晒红现象和恶性黑素瘤含量升高之间的关系已广为人知。此外，科学家警告说，保护地球生命免遭太阳紫外线辐射的臭氧层正在减少。如果这种趋势持续下去，皮肤癌的发生率预计会显著升高。
太阳防晒因子(SPF)定义为：在平均2 c 面积的皮肤上使用3 mg防晒品，使这部分皮肤产生红斑(MED)的最低紫外线剂量(UVR)除以使未涂任何防晒品的皮肤产生红斑的最低紫外线剂量。或用另一种方式表示：
因此，一个耐水性产品必须在浸人水中40 min后仍保持其SPF值，而一个极耐水性产品必须在浸入水中80 min后仍保持其SPF值。一个广谱或全谱的防晒品须在UVB，UVA I和UVAⅡ波段均能提供防护作用。
传统上，防晒品根据它们的作用机理被分为化学吸收剂和物理屏蔽剂。化学吸收剂通常是与一个羰基基团共轭的芳香族化合物。这些化学品吸收高密度紫外线，受连续激发至一个更高能级。当回到基础能级时，在光化学激发中吸收的能量会导致更长波长射线的发射。这种发射的较低能量和较长波长射线的准确特性依赖于防晒化学品的种类。共振不定域发生越多，化学品吸收有害紫外线的效力越高。
最近的研究指出，新的微粒形态的放晒剂也有部分吸收的功能。有时涉及非化学类的防晒品，它们可以被更恰当地命名为无机粒子防晒剂。被允许使用的物质和最大允许浓度，列在FDA专题中，并在表1中列出。防晒品也可以根据它们有效吸收紫外线波段来分类。
1 UVB防晒剂
(1)对氨基苯甲酸(PABA) 一个最早使用于广谱波段的UVB吸收剂；它使用醇类溶剂作为分散载体。它在沾污衣物和具有部分有害副反应方面臭名昭著。其酯类衍生物，初级的对二甲基氨基苯甲酸戊酯或辛基二甲基对氨基苯甲酸，由于在多种化妆品载体中有很好的相容性和较低的污染(或有害的副反应机率)而变得越来越常用。由于PABA配方的问题及其刺激性和污染性，厂家现在采用“不含PABA”的标识。
(2)甲氧基肉桂酸异辛酯它是今天最常使用的防晒剂，但不及对二甲基氨基苯甲酸戊酯有效。
(3)二乙醇胺甲氧基肉桂酸酯是一个水溶性肉桂酸酯衍生物。
(4)水杨酸辛基酯 当与其他防晒剂结合使用时，它能激发UVB防晒作用。水杨酸酯是弱的UVB吸收剂，具有良好的安全性记录。
(5)2一氰基一3，3一二苯基丙烯酸一2一乙基己酯与其他防晒剂结合使用能达到更高的SPF值。当与其他防晒剂如苯二甲酰甲烷结合使用时，可以增加特定配方中这些物质的全面稳定性。
(6)苯基苯并咪唑磺酸大多数的化学防晒剂是油类，并且只能溶于乳液体系的油相成分中，使许多这些产品表现出厚重和黏腻的油性感觉。这个物质是水溶性的，并且加入到防晒产品后在每天使用的润肤品中表现出轻盈，少油的感觉。它是一个选择性的U．VB过滤剂，几乎所有的UVA射线都能通过。由于它的广谱作用，它是一个知名的防晒剂。
2 UVA防晒剂
(1)氧苯酮类虽然羟基甲氧基苯甲酮类是初级UVA吸收剂，在UVA 11波段也吸收良好。它被认为是广谱吸收剂。当用于一个配方中它能显著地增强UvB保护作用。
(2)3，5，5一三甲基环己醇基氨茴酸甲酯这类防晒剂是弱的UVB滤过剂，而且它们主要在靠近UVA的波段进行吸收。在此范围，它们不及羟基甲氧基苯甲酮类有效，而且不常被使用。
(3)二苯甲酰甲烷类丁基甲氧基二苯甲酰甲烷
(PARSOL 1789)在UVA波段的大部分区域提供了超级的保护，包括UVA I波段。虽然它的光稳定性和它削弱其他防晒剂作用的趋向倍受关注，对于真正的广谱紫外线保护品来说，它的加入是明显的特征。
(4)物理屏蔽剂超细二氧化钛和氧化锌是物理屏蔽剂中两个最有名的物质。它们是化学惰性的，吸收或反射全波长紫外钱。尽管技术有所发展，用这些物质做配方可能仍是棘手的。氧化锌没有二氧化钛白，它可能提供更好的UVA I波段的防护。包含多种化学紫外线吸收剂和无机微粒防晒剂的混合型产品表现出一种更好的平衡。
3 有关新的法律
1978年，美国国会指令美国食品药品管理局(下称FDA)制订关于预防和治疗太阳灼伤的法令。在1999年5月有关人员完成了防晒剂专题的制订，满足了国会的要求，但直到2001年5月才向工业界公布执行。新的法令列出了一系列供企业用于防晒产品中的活性物质，并简化了标识，因此消费者能知道如何合理使用这些产品。专题同时适用于包含化妆品功能的防晒品。在2000年5月22日一个新的关于非处方类防晒产品的条款开始生效。这个法令要求所有不含防晒物质的晒黑产品标示出以下的警告字眼：“警告!该产品不含防晒物质，不能对太阳灼伤进行防护。不受保护的皮肤反复曝晒可能加快皮肤老化，增加皮肤癌和其他对皮肤的伤害，即使你未被灼伤。”不含防晒物质和不能防护紫外线伤害的晒黑产品被限制于化妆品范围内。FDA给出这种警告字眼以便消费者能得到完全的提醒：这类产品不能提供对太阳光的防护。
4 有关安全性
6个经常使用的UVA和UVB防晒剂已由瑞士苏黎世大学药品学和毒物学学院测试。化学品的雌激素，可被认为是内分泌破坏者，欺骗身体相信它们是天然的激素。属于这类化学品的包括：①2一羟基一4一甲氧基二苯酮；②3，5，5一三甲基环己醇水杨酸酯(HMS)；③4一甲基亚苄基樟脑(4一MBC)；④ 甲氧基肉桂酸异辛酯(OMC)；⑤二甲基对氨基苯甲酸辛酯(OD—PABA)和⑥ 丁基甲氧基二苯甲酰甲烷(B—MDM)这些化学品中前5个，可在各种形式的防晒剂中发现，是雌激素，而第6个(B—MDM)是非活性的。研究者总结认为，有足够关于雌性激素的证据进行更进一步的研究。坚持预防为主的原则，有理由选择不含这些化学品的产品。
不含化学物质和天然的防晒产品可使用二氧化钛，氧化锌，滑石粉，红凡士林和对氨基苯甲酸。它们是物理载体类型的防晒剂，并且一般来说较少刺激性。氧化锌和二氧化钛防护UVA和UVB射线。包括了氧化锌和二氧化钛的物理防晒剂较少过敏性。氧化锌和二氧化钛有助于在整个光波波段内(从可见光到近红外)反射太阳光，它们倾向于制成不透明微粒产品，因此涂抹在皮肤上可被看见。
5 合适的媒介
所有加入产品成本中的添加剂可能是一个有效的防晒产品。在UVB波段防晒剂的效果按照太阳防护因子(SPF)数值来评价。一个需要4倍UVB射线剂量才能导致最少红斑的，标示为SPF4。对于标示为SPF4的产品，它必须减少入射的导致红斑的活性U—VB射线剂量75％。这是一个在小心控制条件下进行的实验室衡量方法。要像衡量UVB一样设立UVA的测量方法是不可能的。它有可能使志愿人员连续留在放射源前面达几天长的时间!因为这个原因，在澳大利亚和美国现在使用玻璃容器或物理过滤的方法。在许多其他国家也采用类似的程序。
有几个理论指出人体产生皮肤癌是在太阳光全波段范围内曝晒的结果。选择包括UVA和UVB的防晒剂似乎提供了最好的防护。大多数专家同意产品的SPF值至少达到l5和经常涂用产品是最重要的。在实际使用中，经常使用不足够量产品，或涂用方式不足以覆盖皮肤的情况下，即使产品被正确使用，通过不断的接触、摩擦、出汗、游泳或其他类似的活动使防晒品不断地减少。由于这个原因，关于防晒品使用的建议包括在出门前15 min使用防晒品，并且建议在户外太阳下有必要每1 h～2 h重新涂抹防晒品。鉴于全世界范围内黑素瘤案例的升高，生产厂家应该教育消费者使用防晒剂的正确方法，比依赖于高浓度或SPF值的高价产品好。
6 潜在的问题
伴随防晒剂一起出现的最常见的皮肤问题是刺激性，可能包括可以导致湿疹和瘙痒的皮疹。这是一种最常出现在眼睛周围的非过敏性发炎反应。很多是由于配方中的香精、防腐剂和其他物质引起的。不常见的皮肤反应包括接触性形成荨麻疹和粉刺的反应。婴幼儿皮肤有可能比成人吸收更大量的化学物质，这就引起了对幼小年龄使用防晒剂的关注。鉴于此原因，有建议限制只有超过6个月以上的幼儿才能使用防晒剂。
7 配方提示
使用的载体与测定防晒的效力和产品美观性方面有矛盾。原料如溶剂、乳化剂／表面活性剂、成膜剂、滋润剂和油脂等会对活性物质吸收紫外线的强度和吸收波长产生深厚的影响。最根本也是通过以最小的循环系统的渗透增加紫外线吸收剂在皮肤的积累而提高防晒效能，因此提高产品的直接功效。成膜剂和乳化剂决定皮肤表面的膜的性质。高SPF值产品要求配方能提供一种原料和活性物质最小相互作用而形成均匀和厚的防晒作用膜。持久性和防水性明显依赖于载体。最后，产品的美观性在消费者
的接受程度上占很大比例。最普通的防晒剂载体是膏霜和乳液。水包油或油包水乳液体系允许配方有很多变化。大多数防晒物质是脂溶性的，与乳液中的油相结合。干性的乳液，通常是运动型乳液，反应出配方设计者想提供较少油性产品的意图。
睹喱、条状和喷雾是有机防晒剂的另一些载体。水基或醇剂睹喱可以提供较少滑腻感的外观，但它们依赖于比较有限的几类水溶性防晒原料，较低耐久性同时有较大的潜在刺激性。含防晒剂的滋润产品可以一年到头用。结合了防晒剂的滋润产品通常是水包油产品。水溶性防晒原通常用来减少油相增加化妆品的功效，要感谢颜料组分，不含防晒剂的底妆类化妆品一般只有SPF3或SPF4。提高颜料的含量，包括无机防晒剂(特别是二氧化钛和氧化锌)，结合或不结合有机防晒剂使用都可以得到更高的SPF值。含防晒剂的彩妆品由于其不透明性有全波UVA防晒作用。加入预先分散好的二氧化钛或氧化锌到润滑脂中被大力提倡用在防晒产品中，用来形成均匀的微粒分布和较少白化效果。
8 未来趋势
日益增加的关于太阳对消费者造成危害的警告影响了化妆品工业特别是太阳防护化妆品工业的发展。消费者们需要有产品帮助他们可以更长时间留在太阳下。几乎每个生产商有完整的系列产品——非太阳晒黑剂、高SPF值太阳阻隔剂和晒黑乳液等。最近的介绍集中于为儿童、运动员或那些需要UVA防护的人群设计的产品。这些市场连续几年销售增长。最新的发展趋势可能是当在太阳底下时能保持持续凉爽感觉的产品。
有些草本植物可以用于有效保护自身免遭来自太阳的强热和紫外线。不能排除未来产品发展的这种选择方案。现代技术改善了化学防晒剂减少二氧化钛或氧化锌的增白效果。胶囊化的黑色素就是一个好的例子，虽然它还需要更多的研究实验。需要更加注意的是，通过增加紫外线吸收剂的皮肤积累(包括最小的人体循环系统的渗透)提高防晒剂的功效。
为了实施议定书的规定，1990年6月在伦敦召开的议定书缔约国第二次会议上，决定设立多边基金，对发展中国家淘汰有关物质提供资金援助和技术支持。1991年建立了临时多边基金，1994州年转为正式多边基金。到1995年底，多边基金共集资4.5亿美元，在发展中国家共安排了1100多个项目。
到1995年，经济发达国家已经停止使用大部分受控物质，但经济转轨国家没有按议定书要求削减受控物质的使用量。发展中国家按规定到2010年停止使用，受控物质使用量目前仍处于增长阶段。中国由于经济持续高速增长，家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等产品都大幅度增长，受控物质使用量比1986年增长了一倍以上，成为世界上使用受控物质最多的国家之一。
从各项国际环境条约执行情况而言，这项议定书执行的是最好的。目前，向大气层排放的消耗臭氧屋物质已经逐年减少，从1994年起，对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。预计到2000年，平流层中消耗臭氧层物质的浓度将达到最大限度，然后开始下降。但是，由于氟利昂相当稳定，可以存在50至100年，即使议定书完全得到履行，臭氧层的耗损也只能在2050年以后才有可能完全复原。另据1998年6月世界气象组织发表的研究报告和联合国环境规划署作出的预测，大约再过20年，人类才能看到臭氧层恢复的最初迹象，只有到21世纪中期臭氧层浓度才能达到本世纪60年代的水平。
大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。
1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％－15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。
氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
控制臭氧层破坏的途径和政策
在现代经济中，氟利昂等物质应用非常广泛，要全面淘汰，必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用，也应努力回收，尽可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等）及其合成方法，有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等，但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。
为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，一类是传统的环境管制措施，如禁用、限制、配额和技术标准，井对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外，许多国家的政府、企业和民间团体还发起了自愿行动，采用各种环境标志，鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品，其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。
1985年，在联合国环境规划署的推动下，制定了保护臭氧层的《维也纳公约》。1987年，联合国环境规划署组织制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对8种破坏臭氧层的物质（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。这项议定书得到了163个国家的批准。1990年、1992年和1995年，在伦敦、哥本哈根、维也纳召开的议定书缔约国会议上，对议定书又分别作了3次修改，扩大了受控物质的范围，现包括氟利昂（也称氟氯化碳CFC）、哈伦（CFCB）、四氯化碳（CCL4）、甲基氯仿（CH3CCl3）、氟氯烃（HCFC）和甲基溴（CH3Br）等，并提前了停止使用的时间。根据修改后的议定书的规定，发达国家到1994年1月停止使用哈伦，1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿；发展中国家到2010年全部停止使用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。中国于1992年加入了《蒙特利尔议定书》。
为了实施议定书的规定，1990年6月在伦敦召开的议定书缔约国第二次会议上，决定设立多边基金，对发展中国家淘汰有关物质提供资金援助和技术支持。1991年建立了临时多边基金，1994州年转为正式多边基金。到1995年底，多边基金共集资4.5亿美元，在发展中国家共安排了1100多个项目。
到1995年，经济发达国家已经停止使用大部分受控物质，但经济转轨国家没有按议定书要求削减受控物质的使用量。发展中国家按规定到2010年停止使用，受控物质使用量目前仍处于增长阶段。中国由于经济持续高速增长，家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等产品都大幅度增长，受控物质使用量比1986年增长了一倍以上，成为世界上使用受控物质最多的国家之一。
从各项国际环境条约执行情况而言，这项议定书执行的是最好的。目前，向大气层排放的消耗臭氧屋物质已经逐年减少，从1994年起，对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。预计到2000年，平流层中消耗臭氧层物质的浓度将达到最大限度，然后开始下降。但是，由于氟利昂相当稳定，可以存在50至100年，即使议定书完全得到履行，臭氧层的耗损也只能在2050年以后才有可能完全复原。另据1998年6月世界气象组织发表的研究报告和联合国环境规划署作出的预测，大约再过20年，人类才能看到臭氧层恢复的最初迹象，只有到21世纪中期臭氧层浓度才能达到本世纪60年代的水平。
顶~人类停止发展,世界就会美好!
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