Войти
УФ-фильтр L39 с резьбой 55 мм УФ-фильтры соединения, смеси или материалы, которые блокируют или поглощают ультрафиолетовый (УФ) свет. Одним из основных применений УФ-фильтров является их использование в качестве солнцезащитных кремов для защиты кожи от солнечных ожогов и других повреждений, связанных с солнцем / УФ-излучением. После того, как изобретение цифровых камер изменило область фотографии, УФ-фильтры стали использоваться для покрытия стеклянных дисков, установленных на линзах фотоаппаратов, для защиты оборудования, чувствительного к УФ-свету.
Более ранние типы фотопленки были довольно чувствительны к УФ-свету, который раньше вызывал мутность или затуманивание, а также имел голубоватый оттенок на цветной пленке. УФ-фильтры использовали для фильтрации более коротких ультрафиолетовых волн, оставаясь при этом прозрачными для видимого света. Однако современные фотопленки и цифровые камеры менее чувствительны к длинам волн УФ.
УФ-фильтры иногда называют фильтрами L37 или L39, в зависимости от длин волн света, которые они фильтруют. Например, фильтр L37 удаляет ультрафиолетовый свет с длинами волн короче 370 нанометров (нм), тогда как фильтр L39 удаляет свет с длинами волн короче 390 нм.
УФ-фильтры охватывают цветовой спектр и используются для самых разных приложений. Так называемые орто-красные и глубокие орто-красные лампы обычно используются при диффузионном переносе, при печати на пленке или бумаге, а также в других приложениях, связанных с ортохроматическими материалами. Желто-золотой, желтый, желтый Lithostar Yellow и желтый фильтры Fuji или safelights обеспечивают безопасные рабочие места для приложений проверки контакта, таких как трафаретная печать и изготовление пластин. Панорамный зеленый, инфракрасный зеленый и темно-зеленый фильтры или защитные огни обычно используются в приложениях для сканирования, работают с панхроматической пленкой, бумагой и рентгеновскими лучами.
Многие фотографы и кинематографисты по-прежнему используют УФ-фильтры для защиты стекла и покрытия своих линз . Однако УФ-фильтры, как и любой оптический фильтр, могут вызывать блики линзы и снижать контрастность и резкость. Бленды могут противодействовать этому, поскольку они обеспечивают некоторую защиту от ударов и затемняют оптические элементы, тем самым предотвращая блики линз. Кроме того, качественные УФ-фильтры предлагают некоторую защиту от загрязнения линз, сводя к минимуму дополнительные искажения.
В фотографии термин «УФ-фильтр» также может неправильно использоваться как фильтр, который пропускает УФ-свет и блокирует другие длины волн в световом спектре, точно так же, как термин «ИК-фильтр "используется для фильтрации всего спектра. Правильное название таких фильтров - «УФ-фильтр» и «ИК-фильтр» соответственно, и они используются только в очень специализированной фотографии.
Поскольку чрезмерное УФ-излучение может вызвать солнечный ожог, фотостарение и кожу рака, средства ухода, такие как солнцезащитный крем, обычно включают классификацию для определенных длин волн, которые они фильтруют. Классификация УФ включает УФА (320-400 нм), УФВ (290-320 нм) и УФС (200-280 нм). Соединения, поглощающие УФ-лучи, используются не только в солнцезащитных кремах, но и в других средствах личной гигиены, таких как губная помада, шампунь, лак для волос, гель для душа, туалетное мыло и средство от насекомых. Химические фильтры защищают от УФ-излучения, поглощая, отражая или рассеивая. Отражение и рассеяние достигаются неорганическими физическими УФ-фильтрами, такими как диоксид титана (TiO 2) и оксид цинка (ZnO). Поглощение, в основном UVB, осуществляется с помощью органических УФ-фильтров, известных как химические УФ-фильтры. Уровни УФ-фильтров в солнцезащитных средствах обычно варьируются от 0,5% до 10%, хотя иногда они достигают 25%.
Множество различных органических соединений могут служить УФ-фильтрами. Они делятся на несколько структурных классов:
Использование УФ-фильтров в последнее время увеличилось в связи с ростом беспокойство по поводу УФ-излучения и рака кожи, особенно в результате истощения озонового слоя, что, в свою очередь, вызвало озабоченность по поводу его воздействия на окружающую среду.
Фильтрующий материал может попадать в окружающую среду либо напрямую, либо через сброс промышленных сточных вод или косвенно через сброс бытовых сточных вод во время принятия душа, купания, с выделением мочи или путем очистки сточных вод. Установки очистки сточных вод (КОС) не очень эффективны при удалении этих загрязнителей. Было обнаружено несколько УФ-фильтров на уровнях ppb или ppt в поверхностных водах и сточных водах с максимальной концентрацией в летнее время.
Потому что большинство УФ-фильтров имеют липофильные, они имеют тенденцию биоаккумулироваться в водных средах и пищевых цепях, происходящих из них. Подтверждая биоаккумуляцию, несколько исследований показали наличие УФ-фильтров в водных организмах. 4-метилбензилиденкамфара была обнаружена в мышечной ткани форели в водах Швейцарии и Германии, а следы этилгексилметоксициннамата и октокрилена были обнаружены в моллюсках. на средиземноморском и атлантическом побережьях Франции. Кроме того, в отложениях японских рек и озер было обнаружено восемнадцать органических солнцезащитных кремов в концентрациях от 2 до примерно 3000 нг / г. Накопление органических УФ-фильтров в живых организмах вызывает серьезную озабоченность, поскольку некоторые из них (и их метаболиты ) могут действовать как эндокринные разрушители как in vitro, так и in vivo. Кроме того, Goksøyr et al. (2009) сообщили о концентрациях органических УФ-фильтров в открытых водах Тихого океана, что свидетельствует о стойкости и широком распространении этих компонентов в морской среде.
Поскольку УФ-фильтры не всегда стабильны в условиях окружающей среды. в условиях, они обычно превращаются в другие соединения. Вода в естественных водоемах, например, подвергается солнечному облучению, а вода в плавательных бассейнах часто дезинфицируется с помощью хлорирования, бромирования, озонирования или <215.>УФ-облучение. Эти побочные продукты часто могут быть более токсичными, чем исходный УФ-фильтр. Например, авобензон трансформируется в присутствии хлорированных дезинфицирующих средств и УФ-излучения с образованием замещенных хлорированных фенолов и ацетофенонов, которые известны своей токсичностью.
Некоторые органические УФ-фильтры под воздействием УФ-излучения могут генерировать активные формы кислорода (ROS) (OH, H 2O2) (например, BP-3, октокрилен (OCR), октилметоксициннамат (OMC), фенилбензимидазолсульфоновая кислота (PBS, PABA и т. Д.). Некоторые исследования зафиксировали повышение уровня перекиси водорода или H 2O2на пляжах, которое напрямую связано с УФ-излучением. трансформация фильтра. H 2O2отвечает за повреждение липидов, белков и ДНК и вызывает высокий уровень стресса у морских организмов. Неорганические УФ-фильтры ( т.е. TiO2) может также генерировать АФК, другое соединение, токсичное для морского фитопланктона.
Dipsastraea pallida (твердый коралл) с признаками обесцвечивания или повреждения морскими звездами терновым венцом УФ фильтры имеют показали серьезные воздействия на коралловые рифы из-за обесцвечивания кораллов при очень низких концентрациях. В результате небольшое количество солнцезащитных средств приводит к образованию большого количества слизистой коралла в течение 18-48 часов и обесцвечиванию твердых кораллов в течение 96 часов. Согласно исследованиям, среди УФ-фильтров, которые приводят к обесцвечиванию кораллов, есть этилгексилметоксициннамат, бензофенон- 3 и 4-метилбензилиденкамфора, даже в очень низких концентрациях. Отбеливанию способствовали более высокие температуры, которые действуют как синергетические факторы. Эксперименты показали, что обесцвечивание кораллов не зависит от дозы, поэтому оно может произойти при воздействии очень малых количеств.
Согласно приблизительной оценке 78 миллионов туристов в год в районах коралловых рифов, предполагаемое количество солнцезащитного крема ежегодно используется в тропических странах от 16 000 до 25 000 тонн. 25% этого количества смывается во время купания, что приводит к выбросу 4 000-6 000 тонн в год в районы рифов. Это приводит к тому, что только обесцвечивание кораллов, вызванное солнцезащитным кремом, угрожает 10% мировых рифов. Солнцезащитные кремы могут значительно увеличить производство вирусов в морской воде.
Фотолиз бензофенона-3 в присутствии бензотриазола Фотолиз является основным абиотическим веществом Маршрут трансформации УФ-фильтров. Фотолиз разделяет органические фильтры на свободные радикалы.
Фотолиз может быть прямым или косвенным. Прямой путь возникает, когда хромофор органического фильтра поглощает солнечный свет с определенными длинами волн. Непрямой путь происходит в присутствии фотосенсибилизатора. Растворенное органическое вещество (РОВ) в поверхностных водах действует как фотосенсибилизатор и вызывает реактивное фотоокисление, такое как гидроксильные радикалы, пероксильные радикалы и синглетный кислород.
Фотолиз солнцезащитных продуктов более сложен, чем поведение отдельных УФ-фильтров, как показано в этом примере. В присутствии других УФ-фильтров, бензотриазола и гуминовых кислот разложение бензофенона-3 наблюдалось из-за потери гидроксильных и бензоильных функциональных групп, что приводило к образованию 2,4-диметиланизола.
Фотоизомерия Фотоизомеризация может привести к получению продуктов, которые поглощают меньше УФ-света, чем их исходное соединение. Об этом свидетельствуют производные циннаматов, салицилатов, бензилидин камфары и дибензоилметана. Октилметоксициннамат (OMC) может подвергаться фотоизомеризации, фотодеградации и фотодимеризации с получением нескольких димеров и циклодимеров изомеры. Большинство коммерческих продуктов являются транс-изомерами, но существуют в окружающей среде в виде смеси транс- и цис-изомеров под воздействием УФ-излучения из-за наличия двойной связи C = C, смежной с ароматическими кольцами. Изомеры могут иметь идентичные физико-химические свойства, но они могут различаться по биологическому поведению и воздействию.
Вода в плавательных бассейнах обычно дезинфицируется с помощью хлорирования, бромирование, озонирование или УФ-излучение. При наличии в плавательных бассейнах некоторых УФ-фильтров, таких как авобензон, они могут разрушаться и создавать побочные продукты дезинфекции, включая токсичные продукты, в результате взаимодействия между авобензоном и активным хлором. и УФ-излучение.
Метаболический путь бензофенона-3 Бензофеноны (БП) широко используются в УФ-фильтрах, ароматизаторах усилители и пластические добавки. Сообщается, что основными источниками BP-3 являются рекреационная деятельность людей и очистные сооружения (КОС) стоки. Анионные формы как ВР-3, так и 4-ОН-ВР3 могут подвергаться прямому фотодеградации. Скорость фотолиза обоих соединений в природных водах выше, чем в чистой воде. Эксперименты по радикальному поглощению показали, что возбужденное триплетом растворенное органическое вещество (3DOM *) отвечает за непрямое фотодеградацию BP-3 и 4-OH-BP3 в морской воде, тогда как в пресной воде непрямое фотодеградация этих двух соединений приписывается растворенному Органическое вещество и радикал ОН.
Непрямой фотолиз УФ-фильтра п-аминобензойной кислоты в воде П-аминобензойная кислота была одним из первых УФ-излучений. фильтры, используемые в солнцезащитных кремах (1943). Его использовали в концентрациях до 5%. К 1982 году было обнаружено, что ПАБК увеличивает образование определенного дефекта ДНК в клетках человека. На фотохимическую судьбу ПАБК могут влиять компоненты воды, например NO3, растворенное органическое вещество (РОВ) и HCO3. ПАБК подвергается как прямому, так и непрямому фотолизу в растворе в присутствии NO 3. Прямой фотолиз составляет 25% деградации PABA и считается вторичным путем. С другой стороны, преобладающим путем был непрямой фотолиз.
Чжоу и Моппер показали, что нитрат усиливает фотодеградацию PABA в 2 раза. Однако в присутствии акцепторов свободных радикалов, таких как карбонатные формы и природное органическое вещество (NOM), фотодеградация PABA снижается. Было высказано предположение, что непрямой фотолиз ПАБК происходит главным образом за счет продукта фотолиза NO 3 • ОН.
Бикарбонат-анион в большом количестве присутствует в воде. Бикарбонат вызвал 10% поглощения • ОН. Реакция между бикарбонатом и • OH дает карбонатный радикал (• CO3), который менее активен, чем • OH. В природных водах • CO3 может достигать более высокой постоянной концентрации, чем • OH из-за его более низкой реакционной способности. Усиление фотолиза ПАБК бикарбонатом происходит за счет карбонатных радикалов.
Водорастворимый НОМ состоит из органических кислот. Эти органические кислоты представляют собой в основном гуминовые вещества, которые можно разделить на фракции фульвокислот и гуминовых кислот. NOM способствует непрямому фотолизу PABA, поглощая солнечный свет и ослабляя его интенсивность.
Во время разложения ПАБК в присутствии нитрата в воде могут иметь место две реакции, как показано на рисунке. Три из четырех продуктов содержат фенольные группы и, следовательно, могут быть эстрогенными. Таким образом, опасные побочные продукты, образующиеся во время фотореакции с ПАБК, должны быть обеспокоены их эстрогенностью.
таутомерные формы авобензона 4-трет-бутил-4'-метоксидибензоилметан, известный как авобензон, принадлежит к дибензоилметанам. Это один из наиболее распространенных фильтров UVA (400–320 нм), используемых в составах солнцезащитных кремов. Он продается под торговыми названиями Parsol 1789 или Eusolex 9020. Авобензон существует в двух таутомерных формах: енол и кето. В составах солнцезащитных кремов авобензон существует преимущественно в форме енола, которая имеет максимальное поглощение при длинах волн от 350 до 365 нм в зависимости от используемого растворителя. Было показано, что двойная связь енольной формы более активна в условиях водного хлорирования, чем ароматическое кольцо. В хлорированной водной среде авобензон превращается в два соответствующих альдегида и кислоты, как показано на рисунке. Оба альдегида образуются в результате связи CO-CH 2. Они менее устойчивы в окислительных условиях и легко превращаются в соответствующие кислоты.
Хлорированные производные ацетофенона также образуются из-за расщепления той же связи CO-CH 2. Хлорированные производные ацетофенона - это слезоточивые газы, вызывают дерматит и некоторые другие проблемы со здоровьем. Сообщалось, что хлорирование исходного авобензона в положение ароматического кольца менее возможно. Разрыв связи CO-Ar приводит к образованию 4-хлоранизола.
Продукты превращения авобензона в хлорированных водных системах Этилгексилметоксициннамат (EHMC ) - один из наиболее распространенных фильтров UVB, используемых во всем мире. Он известен как Eusolex 2292 и Uvinul MC80. Он включен в список химических веществ, производимых в больших объемах (HPVC), который включает химические вещества, производимые или импортируемые в ЕС в количестве более 1000 тонн в год. Срок службы EHMC прогнозировался от часов до нескольких дней. EHMC хорошо переносится кожей. Однако он имеет некоторые побочные эффекты, в том числе его способность производить активные формы кислорода (ROS) и проникать через кожу человека после воздействия УФ-излучения. EHMC также был обнаружен в моллюсках, рыбе и бакланах на уровне нг / г, что позволяет предположить, что он может накапливаться в пищевой цепи. Было доказано, что EHMC несет ответственность за обесцвечивание кораллов, способствуя вирусным инфекциям. С токсикологической точки зрения EHMC обладает эстрогенными свойствами как in vitro, так и in vivo. Например, воздействие этого соединения вызвало увеличение веса матки у крыс. Пренатальное воздействие EHMC может повлиять как на репродуктивное, так и на неврологическое развитие потомства крыс, что может быть поводом для беспокойства, поскольку люди обычно подвергаются воздействию этого соединения через использование солнцезащитных кремов и других косметических средств.
Основным путем трансформации EHMC является фотолиз. Прямой фотолиз представляет собой доминирующий путь трансформации. С другой стороны, косвенный фотолиз из-за OH незначителен и из-за растворенного органического вещества будет вторичным путем. Четыре продукта трансформации были обнаружены для EHMC при воздействии УФ-излучения. 4-метоксибензальдегид (МОБА) и 4-метоксикоричная кислота являются двумя продуктами превращения EHMC посредством деалкилирования. Промежуточный MOBA более токсичен, чем EHMC по отношению к бактериям.
