Nguy cơ ánh sáng xanh và an toàn quang sinh học

Đặt vấn đề

Ánh sáng xanh lam xuất hiện tự nhiên như một phần của ánh sáng mặt trời và những nguồn sáng nhân tạo. Đã từ lâu, con người dường như mặc nhiên thừa nhận rằng, thế giới sự sống đã “thích nghi” với các loại nguồn sáng này. Tuy nhiên khoảng hai chục năm nay, khi đèn LED trắng, với hàm lượng ánh sáng xanh lam rất lớn được phổ biến trong các loại hình chiếu sáng thì người ta đã có nhiều lo ngại về những tác dụng tiêu cực của ánh sáng xanh, đặc biệt là xanh lam lên con người và động thực vật. Cũng từ đó, các cụm từ “nguy cơ ánh sáng xanh” hay an “toàn quang quang sinh học”  không chỉ là đã trở thành những cảnh báo mà đã được Tổ chức Chiếu sáng quốc tế CIE cụ thể hóa bằng một Tiêu chuẩn quốc tế mã hiệu IEC/EN 62471: 2006: “Photobiological Safety of Lamps and Lamp Systems”, nghĩa là “An toàn quang sinh học đối với đèn và hệ thống đèn”. Bài viết này trình bầy các vấn đề liên quan đến chủ đề trên.

Ánh sáng xanh là gì?

Ánh sáng xanh là phần sóng ngắn trong bức xạ của Mặt Trời và các nguồn sáng nhân tạo như các loại đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, đèn quảng cáo màu xanh, các loại tivi, máy tính hay điện thoại di động….Theo quy định của Hiệp hội năng lượng Hoa Kỳ, ánh sáng xanh là dải sóng có bước sóng từ 400 nm đến 530nm trong quang phổ của ánh sáng trông thấy tức là vùng phổ từ màu lam tím đến vùng xanh lục. Tùy theo cơ chế phát sáng hay mục đích sử dụng mà hàm lượng ánh sáng xanh lam của chúng là khác nhau.

Hình 1 trình bày phân bố cường độ bức xạ của ánh sáng xanh (bước sóng 480 nm)  của bức xạ Mặt Trời trên mặt đất của một ngày trời quang đãng và một ngày trời có nhiều mây tại vùng Lauder, Central Otago (New Zealand). Số liệu được Viện Nghiên cứu Nước & Khí quyển Quốc gia New Zealand (NIWA): niwa.co.nz/our-services/instruments/instruments/lauder/uvspec) cung cấp. Số liệu đo đạc cho thấy rằng, cường độ bức xạ ánh sáng xanh không những phụ thuộc vào thời tiết mà còn phụ thuộc vào vị trí của trái đất. Thông thường, tại những vùng gần xích đạo, hàm lượng ánh sáng xanh lớn hơn các vùng cực Bắc và Nam bán cầu.

Hình 2 mô tả quang phổ và tỷ lệ phần trăm ánh sáng xanh của một số loại nguồn sáng thông dụng. Hình này cho ta biết rằng, hàm lượng ánh sáng xanh phụ thuộc nhiều vào phân bố quanh phổ của nguồn sáng. Những quang phổ này có thể khác nhau đáng kể giữa các ánh sáng của các đèn có các công nghệ khác nhau như đèn sợi đốt, đèn phóng điện cường độ cao, đèn compact (CFL) và đèn LED. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng những quang phổ này để tính toán tỷ lệ bước sóng màu xanh lam trên vùng nhìn thấy của quang phổ của nguồn sáng. Ngoài ra, người ta còn thấy rằng, nhiệt độ màu tương quan cũng là một thông tin để đánh giá hàm lượng ánh sáng xanh của nguồn sáng. (Bảng 1).

Phân bố cường độ áng sáng xanh của mặt đất. Các chấm xanh đậm (hình chuông) là cường độ của ngày trời quang đãng, các chấm rời rạc là số đo của ngày trời nhiều mây
Hàm lượng ánh sáng xanh phụ thuộc vào nhiệt độ màu của nguồn sáng

Bảng Nhiệt độ màu và hàm lượng ánh sáng xanh của một số loại nguồn sáng

Nguồn sáng Nhiệt độ màu (K) % ánh sáng xanh
LED đơn sắc màu hổ phách 1606 0
Đèn Natri áp suất thấp 1718 0
Đèn cao áp Natrri 2041 10
LED (2700K) 2700 15 – 21
LED (3000K) 3000 18 – 25
LED (4000K) 4000 26 – 33
LED (5000K) 5000 35 – 40
LED (6500K) 6500 45 – 52
Metal Halide 4002 33
Đèn hơi thủy ngân 6924 36

 

Các ảnh hưởng của ánh sáng xanh tới sức khỏe con người

Ảnh hưởng tới mắt

Các tế bào thần kinh chuyên biệt trong mắt người đã phát triển hàng triệu để thích nghi với ánh sáng tự nhiên và chúng có một đặc điểm là vô cùng nhạy cảm với ánh sáng xanh.  Như đã biết, mắt người phát hiện và phân biệt được màu sắc nhờ vào ba loại tế bào hình nón S, M và L. Các tế bào hình nón ngắn S (Short cones) có độ nhạy cực đại với màu xanh lam  bước sóng 420 nm, các tế bào hình nón trung bình M (Medium cones) có độ nhạy cực đại với màu xanh lục bước sóng 530 nm, các tế bào hình nón dài L (Long cones) có độ nhạy cực đại với màu đỏ bước sóng 560 nm. Các tế bào hình que không có chức năng nhìn màu nhưng có vai trò phát hiện tầm nhìn và hai màu đen, trắng hoặc đơn sắc, chúng nằm giữa khoảng 400 và 600 nm (Hình 3).

Trong hơn một thế kỷ, người ta vẫn nghĩ rằng, các tế bào hình que và hình nón đóng vai trò phát hiện ánh sáng duy nhất của mắt. Tuy nhiên, vào năm 2002, người ta đã phát hiện được một loại tế bào khác, gọi là “tế bào cảm quang hạch võng mạc ipRGCs: (Intrisincally Photosensitive (light detecting Retinal Ganglion Cells)). Các tế bào này có độ nhạy cực đại ở khoảng 480 nm (Hình 3). Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng, loại tế bào ipRGCs không có chức năng phát hiện màu hay tạo hình ảnh của vật quan sát nhưng chúng lại tạo ra và thúc đẩy các cảm giác buồn ngủ hoặc co thắt đồng tử thông qua một hóa chất nhạy cảm với ánh sáng xanh lam gọi là melanopsin. Hiệu ứng này thậm chí còn được phát hiện ở một số người mù thị giác. Người ta cho rằng, các tế bào này tạo tương tác giữa các hệ thần kinh và kích thích các tuyến nội tiết. Ví dụ chúng đã góp phần tạo ra hoăc ức chế tạo ra Melatonin, một hoạt chất (hormon) tạo ra giấc ngủ và chu kỳ sinh học. Chúng ta cũng thấy các bác sỹ thường kê toa Melatonin cho những người mất ngủ (vì thiếu hormon melatonin) hay những người ở nơi rất xa về địa phương nhanh chóng thích nghi với chu kỳ sinh học mới.

Một điều quan trọng hơn cả là đường cong phổ độ nhạy của tế bào ipRGCs có cực đại ở 480 nm và phủ kín vùng phổ ánh sáng xanh. Điều đó cho thấy mắt người vô cùng nhạy cảm với vùng sáng này. Nhiều nghiên cứu y khoa đã kết luận chắc chắn rằng, ánh sáng xanh là một trong những nguyên nhân chính làm già hóa võng mạc và thoái hóa điểm vàng của mắt người

Mô tả các loại tế bào thần kinh thị giác và cực đại của chúng

Các ảnh hưởng khác

Một số bằng chứng sơ bộ cũng đã cho thấy rằng mức độ phơi nhiễm ánh sáng xanh cao vào ban đêm, đặc biệt dưới các nguồn sáng giàu màu xanh, có thể góp phần vào sự phát triển của một số bệnh ung thư và các vấn đề sức khỏe khác như rối loạn giấc ngủ và gián đoạn sinh học, gián đoạn hệ thống miễn dịch, rối loạn tâm trạng, chẳng hạn như trầm cảm hoặc rối loạn chức năng nhận thức. Người ta cũng thấy rằng, chuột có xu hướng phát triển ung thư vú và tăng nguy cơ hình thành khối u khi bị chiếu sáng xanh cường độ lớn. Bằng chứng sơ bộ cung cấp một sự liên hệ có thể có của chiếu sáng bằng ánh sáng giàu màu xanh lam với ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt ở con người….

Tuy nhiên, cho đến nay người ta mới chỉ thấy một số liên quan và đưa ra một số cảnh báo chứ chưa có kết luận chính xác về sự liên quan của ánh sáng xanh với một số bệnh của con người.

Ảnh hưởng đến môi trường

Trước hết cần hiểu rằng, cùng với âm thanh, nhiệt độ, độ ẩm thì ánh sáng cũng chính là một thành tố của môi trường. Cho nên việc chiếu sáng không đúng, chiếu sáng với nguồn sáng giầu ánh sáng xanh chính là ô nhiễm ánh sáng tức là cũng là ô nhiễm môi trường.

Cũng như đối với con người, ánh sáng xanh trong môi trường cũng ảnh hưởng đến động vật hoang dã bao gồm sự gián đoạn đồng hồ sinh học dẫn đến quá trình di cư, săn mồi và giao tiếp bất thường.

Ánh sáng xanh cũng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật như quá trình thụ phấn, ra hoa kết trái theo thời vụ. Chúng ta hẳn chưa quên một địa phương ở phía Nam đã phàn nàn rằng, lúa đã bị lép và chậm chín do ánh sáng của đèn đường. Tuy nhiên, việc chiếu sáng giàu bức xạ màu xanh làm rối loạn nhịp sinh học đôi khi lại mang lại một số hoa quả trái mùa có giá trị kinh tế cao.

Một số thói quen có hại của chúng ta

Có thể nói rằng, trong khi cảnh báo về các nguy cơ của ánh sánh xanh thì con người lại đang có xu hướng thích lựa chọn các hoạt động làm “tăng” nguy cơ ánh sáng xanh. Cụ thể là:

Luôn thích chọn các đèn LED có nhiệt độ màu cao, tức là giầu ánh sáng xanh trong các loại hình chiếu sáng đặc biệt là ngay trong chiếu sáng trong nhà, nơi mà chúng ta phải phơi nhiễm thường xuyên với ánh sáng xanh.

Đa số trong chúng ta thường “dán mắt” vào màn hình máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại di động. Một điều chắc chắn rằng, trong các trường hợp tiếp xúc gần với cường độ bức xạ lớn và thời gian dài như vậy, mắt và da của chúng ta đã phơi nhiễm rất nặng nề trong môi trường giàu ánh sáng xanh

Một số giải pháp hạn chế ánh sáng xanh

Có nhiều cách để giảm một số tiêu cực tác động của việc sử dụng ánh sáng vào ban đêm. Đó là:

Giới hạn thời gian sử dụng thiết bị trước khi đi ngủ có thể giảm thiểu ảnh hưởng đến chu kỳ sinh học nhịp điệu từ việc tiếp xúc với ánh sáng xanh vào ban đêm từ thiết bị kỹ thuật số.

Chọn nguồn sáng có màu ‘ấm hơn’, nguồn sáng phát ra ít ánh sáng xanh hơn và giảm độ sáng có thể làm giảm tiêu cực tiềm ẩn các hiệu ứng liên quan đến việc sử dụng ánh sáng xanh vào ban đêm.

Hệ thống chiếu sáng ngoài trời, hệ thống đèn tín hiệu, quảng cáo cần được thiết kế tốt có thể giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng trong khi vẫn cung cấp đủ ánh sáng cho tầm nhìn và hỗ trợ an toàn đường bộ.

 

Lê Hải Hưng, Ban KHCN Hội CS Việt Nam