UV zračenje

izvori, osobine, dejstvo i zaštita

• UV zračenje je deo elektromagnetnog spektra zračenja talasnih dužina od 100 - 400 nm

Spektar elektromagnetnog zračenja i optički deo spektra

– UV-C oblast (100-280 nm)– UV-B oblast (280-315 nm)– UV-A oblast (315-400 nm)

• Prema biološkom dejstvu na žive organizme UV zračenje se deli na tri oblasti:– UV-C oblast (180-290 nm)– UV-B oblast (290-320 nm)– UV-A oblast (320-400 nm)

Izvori UV zračenja

• prirodni: Sunce (solarno UV zračenje )

• veštački: lampe i fluroscentne cevi koje se koriste u biologiji, medicini i kozmetici. Aparati koji se koriste za sterilizaciju vazduha, vode, hirurških sala kao i svih

prostorija u kojima je to neophodno

Podela UV zračenja prema biološkom dejstvu

• UV-C oblast od 100 do 290 nm (direktno deluje na genetski materijal i može da izazove smrt ćelija)

• UV-B oblast od 290 do 320 nm (uzrokuje opekotine, mutacije, karcinogenezu, prevremeno starenje)

• UV-A oblast od 320 do 400 nm (izaziva stvaranje slobodnih radikala koji deluju na genetski materijal,

doprinosi hroničnim oboljenjima kože i očiju, starenju)

• Zračenje koje dospeva do nivoa mora, gde se najvećim delom i nalazi biosfera, odnosno živi svet naše planete, obuhvata deo spektra talasnih dužina između 290 do 3000 nm. Od toga,

• UV (ultraviolet, engl., λ=290 - 490 nm) čini 5%,• VIS (visible, engl., λ=400 - 780 nm) čini 39%,• IR (infrared, engl., λ=780 - 3000nm) čini 56%

• Po definiciji CIE (Commission Internationale de l’Eclairage, publication No 69, 1985) podela UV zračenja je na

PODELA UV ZRAČENJA

• Prema hemijskom dejstvu ultraljubičasto zračenje se deli na:– Zračenje u oblasti talasnih dužina od 175 nm -

220 nm – zračenje zahvaljujući kojem se u delu atmosfere, zvanom stratosfera formira ozon.

– Zračenje u oblasti talasnih dužina od 220 nm - 300 nm – zračenje koje ima germicidno dejstvo.

– Zračenje u oblasti talasnih dužina od 281 nm - 320 nm – zračenje koje ima najjače dejstvo za kožu i naziva se eritemalna oblast.

• Sa stanovišta spektroskopije UV oblast zračenja se deli na:– Daleku (ili vakuumsku) oblast UV zračenja od

200 nm do 300 nm– Blisku oblast („tamno svetlo“) koja obuhvata

interval talasnih dužina od 300 nm do 400 nm

UV indeks mera biološkog dejstva

• UV zračenje koje dolazi do površine Zemlje sastoji se od direktnih i rasipajućih komponenti – Direktne komponente se sastoje iz zračenja

koje dolazi sa Sunca i prolazi direktno kroz atmosferu bez rasejanja ili apsorbovanja

– Rasipajuće komponente se rasejavaju makar jednom pre nego dospeju do Zemlje

• UVC zračenje se gotovo potpuno apsorbuje u ozonskom sloju i od strane atmosferskog kiseonika (O2)

• UVB zračenje se u velikoj meri apsorbuje u ozonskom sloju

• UVA zračenje u najvećoj količini stiže do Zemlje, jer se slabo apsorbuje u ozonskom omotaču PROLAZ UVA I UVB KROZ

ATMOSFERU

Faktori koji utiču na intenzitet UV zračenja na površini Zemlje

• Apsorpcija od strane gasova u atmosferi• Visina Sunca• Koncentracija aerosola• Oblaci• Nadmorska visina• Rasejanje• Refleksija i apsorpcija površine

Apsorpcija UV zračenja od strane gasova u atmosferi

• Najveći deo UV zračenja se apsorbuje od strane ozona i molekularnog kiseonika. UV zračenje u atmosferi apsorbuju i atomski kiseonuk, azot i jedinjenja azota, jedinjenja ugljenika i dr.

Ozon Ozon u potpunosti apsorbuje UV-C komponentu

zračenja, zračenje koje je po živi svet najopasnije, i većinu UV-B komponente.

Podela:• troposferski (nalazi se na visini ispod 10 km;10% ukupne

količine ozona)• stratosferski (nalazi se na visini od 15 do 30 km )

Merenje debljine ozonskog omotača • Debljina ozonskog omotača se izražava u

Dopsonovim jedinicama DU (Dopson unit)

Oblast prekrivena stubom vazduha

Sav ozon iznad posmatrane površine kompresovan na temperaturi od 0 °C

i pritisku 1013.25 mb. Ovaj stub vazduha formira sloj debljine 3 mm

što odgovara 300 DU.

Ozonska rupa • Pod “ozonskom rupom“ podrazumeva se oblast

ozonskog omotača u kojoj je debljina manja od 200 DU

Promena ozonske rupe iznad Antarktika u periodu od 1982. do 1994. godine

Visina Sunca

• Sunčeva elevacija (visina Sunca) je ugao između horizonta i pravca u kojem se vidi Sunce. Umesto visine Sunca često se koristi zenitni ugao .

• Sunčeva elvacija zavisi od doba dana, od geografske širine i datuma u godini.

• Najveći intenzitet UV zračenja je u letnjim mesecima oko podneva.

Ugao elevacije (h), azimutni ugao (A) i visina Sunca (z)

Oblačnost

• Uticaj oblačnosti na intenzitet UV zračenja zavisi od vrste, debljine i količine oblaka kojima je nebo prekriveno.

• Kako oblaci utiču na intenzitet UV zračenje može da se vidi iz faktora korekcije UV ideksa CMF (Cloud Modification Factor)

Niski <3000m

Srednji3000-7000m

Visoki>7000m

Osmine CMF Osmine CMF Osmine CMF

0-2 1 0-4 1 0-5 1

3-5 0.8 5-7 0.75 6-8 0.9

6-7 0.5 8 0.5

8 0.2

Faktor korelacije UV indeksa CMF (Cloud Modification Factor) u prisustvu tri vrste oblaka za različite iznose oblačnosti izražene u osminama prekrivenosti neba

Nadmorska visina

• Sa povećenjem nadmorske visine povećeva se intenzitet UV zračenja za 6-8% na svakih 1000 m. Do ovog povećanja dolazi zbog smanjenja količine

apsorbera sa povećanjem nadmorske visine.

• Parametar kao indikator izloženosti UV zračenja naziva se UV INDEKS

• Njegova definicija je standardizovana i publikovana kao zajednička preporuka

• Svetske Zdravstvene Organizacije (World Health Organization – WHO)

• Svetske Metorološke Organizacije (World Metorological Organization – WMO)

• Programa Ujedinjenog Naroda za Okolinu ( United Nations Environment Programme – UNEP)

• Međunarodne Komisije za Nejonizovano Zračenje (International Commission on Non-Ionizing Radiation – ICNIRP)

• UV indeks je jedinica mere UV nivoa, relevantna delovanjima na ljudsku kožu (UV izazvan eritem)

• UV indeks je definisan kao korisno zračenje dobijeno integraljenjem spektralnog zračenja pomnoženog težinskom funkcijom CIE (1987) po talasnim dužinama od 290nm - 400nm.

UVbio = ∫BλFλdλBλ – normalizovani biološki aktivan spektarFλ – spektar UV zračenjaλ – talasna dužina• UV indeks je izražen numerički, kao ekvivalent

vremenski otežanog i srednjeg efikasnog zračenja (W/m2) pomnoženog sa 40.

UVI = UVbio * 40

• Vrednosti UV indeksa prema Environmental Protection Agency

• MINIMALAN – 0, 1, 2– minimalna opasnost od UV zračenja, može se

ostati na suncu više od jednog sata a da se ne dobiju opekotine

• NIZAK – 3, 4– malu opasnost od UV zračenja, preporučuje

se korišćenje šešira sa širokim obodom, naočare za sunce i zaštitne kreme, osetljiva populacija mora na sebi imati i odeću dugih rukava, jer već kroz dvadesetak minuta mogu da zadobiju opekotine

• SREDNJI (VISOK) – 5, 6– predstavlja značajnu opasnost od UV

zračenja, preporučuje se upotreba naočara za sunce, šešira sa širokim obodom, zaštitne kreme i odeća sa dugim rukavima, ne preporučuje se izlaganje suncu u vremenu od 10,00h do 16,00h

• VISOK (VRLO VISOK) – 7, 8, 9– predstavlja visoku opasnost od UV zračenja,

smanjiti boravak na suncu ako je to moguće, obavezno nositi šešir sa širokim obodom, naočare za sunce, zaštitnu kremu i odeću dugih rukava, neophodno potražiti hladovinu

• VRLO VISOK (EKSTREMNO VISOK) – 10 i više– predstavlja vrlo veliku opasnost od UV

zračenja, maksimalno smanjiti boravak na otvorenom sredinom dana, preporučuju se zaštitne kreme, šeširi sa širokim obodom, naočare za sunce, odeća dugih rukava gustog tkanja i obavezno izbegavanje boravka na direktnom suncu, jer u suprotnom mogu da zadobiju opekotine za manje od 5 minuta

• Potrebno vreme izlaganja UV zračenju koje će izazvati crvenilo kože u zavisnosti od intenziteta UV zračenja izraženog u jedinicama UV indeksa za različite tipove kože:

– Tip I 1MED = 200J/m2

– Tip II 1MED = 250J/m2

– Tip III 1MED = 350J/m2

– Tip IV 1MED = 450J/m2

VREME IZLAGANJA UV ZRAČENJU

Dogovorom iz 1975. godine uvedena je klasifikacija na šest osnovnih tipova kože, u zavisnosti od načina i brzine reakcije na Sunčevo zračenje

1. Tip I – KELTSKI tip kože: uvek lako gori, nikada ne tamni, oči su svetle, ten je beo sa pegicama;

2. Tip II – GERMANSKI tip kože: sličan tipu I, uvek lako gori, vrlo malo tamni, neosunčana koža je svetla, kosa je riđa ili svetla, oči plave ili smeđe ili boje lešnika;

3. Tip III – SREDNJOEVROPSKI, KAVKAVSKI tip kože: umereno gori, postepeno i ravnomerno tamni, ali ne mnogo. Ten je srednje svetao;

4. Tip IV – MEDITERANSKI, MONGOLSKI, ORIJENTALNI ili HISPANO tip kože: minimalno gori, uvek dobro tamni do srednje tamne nijanse. Koža je svetla ili umereno tamna, a oči i kosa tamno smeđi;

5. Tip V – HISPANO, INDIJANSKI (AMERIČKI i ISTOČNI INDIJANCI) tip kože: retko gori, dobro tamni do tamno braon nijanse. Neosunčana koža je vrlo tamna;

6. Tip VI – CRNCI (AFRIČKI i AMERIČKI CRNCI, AUSTRALIJSKI i JUŽNOINDIJSKI ABORIDŽINI): koža ne gori, potpuno je crna i bez sunčanja.

Delovanje UV zračenja na živi svet

• Akutno izlaganje kože Sunčevom zračenju ili UV zračenju veštačkog porekla dovodi do akutnog oštećenja kože – crvenila (opekotina), a kasnije do zadebljanja i tamnjenja kože

• Jedini dokazani korisni efekti ovakvog izlaganja se ogledaju u sintezi vitamina D i lakom zagrevanju kože

• Prilikom svakodnevnog nenamernog izlaganja kože Suncu, veliki deo zračenja se zaustavlja već u epidermisu, površinskom sloju kože

• Fizički procesi koji se tada odigravaju su: – refleksija– refrakcija– difrakcija ili prava apsorpcija

• Refleksija predstavlja odbijanje fotona bez razmene energije, nema efekata zračenja na kožu

• Transmisija je proces propuštanja zračenja do dermisa i krvnih sudova

• Apsorpcija zračenja se može dogoditi u hromoforama

FIZIČKI PROCESI

UV indeks

• B(λ) eritemski spektar definisan 1987. god. od strane Mek Kinija i Difija

• F(λ) raspodela zračenja kojem je izložen organizam

• F(λ) B(λ) biološki aktivan spektar-otežan spektar

• Integracijom biološki aktivnog spektra po talasnim dužinama dobija se njegov ukupni fluks koji je proporcionalan površini ispod krive F()B() i izražava se u jedinicama mW/m2.

• UV indeks predstavlja fluks zračenja od 25 mW/m2 otežan na biološki aktivan spektar

Podela intenziteta UV zrečenja prema vrednosti UV indeksa

UV indeks Nivo zračenja

1-3 Nizak nivo

3-5 Srednji nivo

5-7 Visok nivo

7-9 Veoma visok nivo

9- Ekstremno visok nivo

Minimalana eritemska doza (MED)• Integral biološki aktivnog UV zračenja po vremenu

predstavlja aktivnu (eritemsku) dozu (J/m2)• Minimalna eritemska doza (MED) predstavlja onu aktivnu

dozu koja izaziva crvenilo kože koja do tada nije izlagana zračenju

Za Evropu su usvojena četiri karakteristična tipa kože:• Tip kože I je tip kože koja uvek crveni, a nikad ne tamni.

To su ljudi sa izrazito svetlom puti, svetlim očima i kosom. Za tip kože I 1 MED iznosi 200 J/m2.

• Tip kože II po pravilu crveni, a retko crni. Za tip kože II 1 MED iznosi 250 J/m2

• Tip kože III su ljudi smeđe kose i očiju, crne, a ne crvene odmah. Za tip kože III 1 MED iznosi 350 J/m2.

• Tip kože IV poseduju ljudi tamne puti, tamne kose i očiju. Njihova koža crni, a retko pocrveni. Za tip kože IV 1 MED iznosi 450 J/m2.

Tip kože Maksimalno vreme izlaganja (min)

I 67/UV indeks

II 100/UV indeks

III 200/UV indeks

IV 300/UV indeks

Maksimalno vrema izlaganja UV zračenju

Vreme izlaganja UV zračenju za tipove kože I i II

Vreme izlaganja UV zračenju za tipove kože III i IV

Dejstvo UV zračenja na oči

• UV-B zračenje apsorbuje prednji deo oka, pa ono u tom delu i izaziva oštećenje.

• UV-A zračenje prodire dublje u oko pa izaziva oštećenja na dnu oka.

Apsorpcija UV zračenja u oku doprinosi razvoju katarakte, fotokeratitisa, malignim i degenerativnim promenama.

Zaštita od UV zračenja

• Odeća pruža potpunu zaštitu od UV zračenja.• Delove koji nisu prekriveni odećom treba zaštititi

primenom zaštitnih preparata koji sadrže supstancije koje apsorbuju u UV-B i UV-A oblasti.

• Osnovno svojstvo svih preparata za zaštiti od UV zračenja je zaštitni faktor (Sun Protection Factor, SPF). SPF predstavla brojnu vrednost koja pokazuje koliko puta duže se može boraviti na suncu uz primenu preparata, u odnosu na stanje bez njega, a da ne dođe do pojave crvenila kože. Bitno je da preparati pored zaštite od zračenja u UV-B oblasti pružaju i zaštitu u UV-A oblasti.