Negatywny wpływ światła niebieskiego

Polub i udostępnij
  •  
  •  
  •  

Widmo fal elektromagnetycznych dzieli się na zakresy częstotliwości lub długości fali (np. rentgenowskie, nadfioletowe, widzialne, podczerwone, mikrofalowe itp.), różniące się sposobem oddziaływania z materią.


Polub i udostępnij
  •  
  •  
  •  
Polub i udostępnij
  •  
  •  
  •  

W tej samej materii fale z jednego zakresu mogą się poruszać bez większych przeszkód, podczas gdy fale z innego zakresu są silnie absorbowane.

Sposób oddziaływania zależy od struktury materii, w tym budowy atomowej, cząsteczkowej, krystalicznej itp. W przypadku materiałów biologicznych, czyli np. tkanek ludzkich, mechanizm oddziaływania jest bardzo złożony ze względu na skomplikowaną budowę molekuł, ich strukturę energetyczną, i może polegać na wielu różnych zjawiskach, nie tylko absorpcji, ale także rozpraszaniu, emisji, odbiciu, załamaniu itp.
W widmie promieniowania optycznego, w zakresie światła widzialnego (o długości fali około 380–760 nm), znajduje się podzakres krótkofalowy, gdzie światło ma barwę postrzeganą jako niebieska. Zwykle przyjmuje się, że jest to zakres długości fali około 380–500 nm. Światło to gra szczególną rolę w procesie widzenia człowieka i wiele mechanizmów fizjologicznych zależy od jego obecności w środowisku wzrokowym. Z jednej strony światło niebieskie jest niezbędne, by rozróżniać barwy, w wyniku m.in. pobudzenia komórek zwojowych siatkówki bezpośrednio reagujących na światło wywołuje korzystne reakcje fizjologiczne, takie jak np.: synchronizacja dobowego rytmu biologicznego, regulacja produkcji melatoniny, zwiększenie możliwości poznawczych i pamięciowych, poprawa nastroju, podniesienie aktywności motorycznej, czy zmiana temperatury ciała. Z drugiej strony może mieć jednak niekorzystne działanie na narząd wzroku. Od kilku lat funkcjonuje termin blue light hazard (BLH), czyli „niebezpieczeństwo związane ze światłem niebieskim”, opisujący ryzyko wywołania zmian degeneracyjnych siatkówki oka ludzkiego, bowiem w przeciwieństwie do np. światła UV, światło niebieskie dochodzi do siatkówki.

Światło, które dociera do fotoreceptorów (czopków i pręcików), jest w części absorbowane, w wyniku czego w normalnych warunkach wywołuje sygnał elektryczny, który w końcowym efekcie daje wrażenie wzrokowe. Jak każdy proces, ten także ma ograniczoną wydajność i jeśli światło ma duże natężenie, to powoduje zniszczenia: fotomechaniczne, fototermiczne oraz fotochemiczne. Z punktu widzenia higieny wzroku w typowych warunkach oświetleniowych najbardziej interesujące są i dominują zniszczenia fotochemiczne, polegające na rozbijaniu wiązań chemicznych cząsteczek, co prowadzi do powstania bardzo reaktywnych toksycznych substancji, takich jak np. tlen jednoatomowy, nadtlenek wodoru lub różnego typu wolne rodniki, które są w stanie sprawić, że inne molekuły staną się nieaktywne. W ten sposób uszkodzenie fotochemiczne w wyniku absorpcji fotonu o dużej energii przez jedną molekułę rozprzestrzenia się na inne molekuły, powodując niekontrolowane zniszczenia molekuł ważnych w procesie widzenia, na przykład barwników. Mechanizm fotochemiczny jest najbardziej podstępny. O ile mechaniczne lub termiczne zniszczenia siatkówki są niemal natychmiastowe, to uszkodzenie fotochemiczne ma charakter kumulujący i może postępować przez wiele lat, nie dając wyraźnych objawów. Ten powolny nieubłagany proces może z czasem stanowić patogenezę dla degeneracyjnych chorób siatkówki, takich jak np. związana z wiekiem degeneracja plamki żółtej (AMD).

W wyniku badań in vivo oraz in vitro określono, jakie długości fali są najgroźniejsze, czyli wywołują największe zniszczenia, mierzone liczbą nieczynnych komórek. Najbardziej destrukcyjnie działają fale o długości z zakresu 420–460 nm.
Do niedawna wyłącznym, powszechnie dostępnym źródłem światła o największym natężeniu było Słońce lub źródła termiczne, począwszy od świec, pochodni, poprzez lampy gazowe, na żarówkach kończąc, emitujące światło o mniejszym udziale światła niebieskiego niż Słońce ze względu na niższą temperaturę (Słońce ok. 5500°C, żarnik ok. 2200–2700°C). Wraz z rozwojem technologii, we współczesnym zindustrializowanym otoczeniu pojawia się wiele źródeł światła, których charakterystyka promieniowania jest zupełnie inna niż dla Słońca czy żarówki, zaś dostępne barwy oraz światło białe otrzymywane są poprzez odpowiednie mieszanie kolorów podstawowych. Współcześnie jesteśmy nieustająco otoczeni światłem, w dużej ilości emitowanym przez sztuczne źródła, a wzrok jest nieustannie pobudzany bodźcami świetlnymi, nawet we śnie (światło przenikające przez powieki), i to, co kiedyś miało sumarycznie niewielki wpływ na stan zdrowia narządu wzroku, ze względu na małą ilość, teraz staje się poważnym zagrożeniem. Przykładowe widma pokazano na często przywoływanym rysunku. Widać, że w widmach źródeł fluorescencyjnych (także LED) dużo światła jest emitowane w zakresie światła niebieskiego, nawet gdy pozornie widzimy światło białe. Większość ekranów urządzeń typu laptop czy smartfon także emituje bardzo silnie światło niebieskie.

Jak można się chronić? Do dyspozycji mamy nie tylko zdrowy rozsądek i podstawową wiedzę, ale także przepisy, w szczególności normy regulujące parametry źródeł światła, np. PN-EN 62471 „Bezpieczeństwo fotobiologiczne lamp i systemów lampowych”, która dba o to, by źródła światła emitowały prawidłowo. Oprócz tego praktycznie wszyscy producenci szkieł okularowych oferują szkła wyposażone w filtr niebieski i zalecają je szczególnie do noszenia wszędzie tam, gdzie jesteśmy narażeni na dużą bądź nadmierną ilość światła niebieskiego, czyli m.in. w pracy z urządzeniami cyfrowymi wyposażonymi w ekrany.

Podsumowując, widać, że postęp technologiczny niesie ze sobą nie tylko szanse, ale i zagrożenia. W przypadku światła niebieskiego na szczęście nie musimy się natychmiast obawiać trwałego uszkodzenia wzroku po spojrzeniu na pojedynczą niebieską diodę lub biały ekran monitora, niemniej jednak należy mieć na uwadze to, że długotrwała ekspozycja wpływa na szereg procesów fizjologicznych w organizmie i może również wywołać zmiany patologiczne siatkówki.

Literatura:
1. J. Wu, S. Seregard, P.V. Algvere, Photochemical Damage of the Retina, Survey of Ophthalmology 51(5), 461–481 (2006).
2. P.V. Algvere, J. Marshall, S. Seregard, Age-related maculopathy and the impact of blue light hazard, Acta Ophthalmologica Scandinavica 84, 4–15 (2006).
3. Blue Light Hazard: New Knowledge, New Approaches to Maintaining Ocular Health (report of a roundtable), New York 2013, http://www.crizalusa.com/content/dam/crizal/us/en/pdf/blue-light/Blue-Light-Roundtable_White-Paper.pdf
4. L. Lyons, LED-based products must meet photobiological safety standards: part 1–3, LEDs Magazine, 2011, 2012.

Dr Jacek Pniewski
Europejskie Studia Optyki Okularowej i Optometrii
Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego


Polub i udostępnij
  •  
  •  
  •  

Polecamy