Univerzitet u Beogradu
vanr. prof. dr
UV ZRAČENJE I ZAŠTITA OD NJEGOVOG ŠTETNOG DELOVANJA
Beograd, 2009. godine
UV ZRAČENJE
Odsek: Predmet: “Sistem kvaliteta životne sredine” U ovom radu definisan je pojam UV zračenja, način na koji se izražava, njegovo dejstvo na čoveka kao i zaštita od štetnog uticaja. Rezime:
KLJUČNE REČI: UV ZRAČENJE, UV INDEKS, ZAŠTITA
This document describe concept of UV radiation, way of expression, influence on people and protection of harmful influence. Abstract:
KEY WORDS: UV RADIATION, UV INDEX, PROTECTION
1. UVOD Ekologija je nauka o životnoj sredini. Često se koristi kao sinonim za pojam zaštite životne sredine, što nije ispravno jer je zaštita životne sredine samo jedna od oblasti kojima se bavi ekologija. U suštini, ekologija je naučna disciplina koja proučava raspored i rasprostranjenost živih organizama i biološke interakcije između organizama i njihovog okruženja. Okruženje (životna sredina) organizama uključuje fizičke osobine, koje se mogu opisati tzv. abiotičkim faktorima kao što su klima i geološki uslovi (geologija), ali takođe uključuje i druge organizme koji dele sa njim njegov ekosistem odnosno stanište. Kada životna sredina počne negativno delovati na opstanak živih vrsta ili određene populacije nastaju ekološki poremećaji. To se dešava i kad faktori životne sredine počnu gubiti na svom kvalitetu u poređenju sa potrebama živih vrsta i to nakon promene abiotičkih ekoloških faktora (na primer, porast temperature, smanjenje količine kiše ili prevelik intenzitet zračenja) ili kada životna sredina počne negativno delovati na opstanak vrsta (ili populacije) usled pojačane aktivnosti lovokradica ili kad faktori okoline počnu negativno delovati na kvalitet života živih vrsta (ili populacije) usled porasta broja jedinki (prenaseljenost). Ekološki poremećaji mogu biti veći ili manji (i varirati u trajanju od nekoliko meseci do nekoliko miliona godina). Mogu biti biti uzrokovani prirodnim ili ljudskim faktorima. Takođe, mogu zahvatiti jednu vrstu ili manji broj njih, a mogu pogoditi i velik broj njih. Na kraju, ekološki poremećaj može biti lokalni (kao kod izlivanja nafte) ili globalni (porast UV zračenja usled proširenja ozonske rupe).
2. UV ZRAČENJE 2.1. Sunce kao izvor UV zračenja Najvažniji svetlosni izvor u prirodi je Sunce koje svojim zračenjem omogućava odigravanje svih meteoroloških i životnih procesa na Zemlji. Središnji deo Sunca čini 64% helijuma, 35% vodonika, a 1% čine teški elementi. U ovoj oblasti dešavaju se termonuklearne reakcije koje prati oslobađanje velike količine energije, a samo mali deo ove energije je dovoljan za održavanje života na našoj planeti. 2
Temperatura sunčevog jezgra iznosi oko 15 106 K, a srednja temperatura površine Sunca iznosi oko 6000 K. Elektromagnetna energija, koja uključuje g- zrake, X zrake, UV zračenje, IC zračenje, mikro talase i radio talase, koja se svakog sekunda emituje sa Sunca iznosi 3.8 KW. Od te ogromne energije na Zemlju padne, u proseku svega oko 1.4 KW/m2 (ukoliko se Sunce ne nalazi pod uglom većim od 30o u odnosu na zenitnu osu). Energija koju Sunce zrači ima svoj pik na 470 nm.
Slika 1. Eelektromagnetne radijacije i talsane dužine
Nevidljive radijacije koje pokazuju izrazito toplotno dejstvo nazvane su infracrveni zraci (IC zraci), imaju veće talasne dužine od vidljive svetlosti. Nevidljive radijacije koje imaju manju talasnu dužinu od vidljive svetlosti nazivaju se ultraljubičasti zraci (UV zraci). Još manju talasnu dužinu imaju Röntgen-ovi ili X-zraci, a zatim γ-zraci sa radioaktivnih tela i najzad sekundarni kosmički zraci. Sunce spada u zvezde sa izrazito stabilnim režimom zračenja, koje se može smatrati konstantnim. Snaga sunčevog zračenja koja pristiže u gornje slojeve atmosfere, najvećim delom prodire kroz atmosferu (sa izuzetkom relativno malog dela koji se reflektuje ili utroši na sekundarnu emisiju atmosfere i tako transformisan emituje prema slobodnom prostoru ili tlu). U donjim slojevima atmosfere (troposferi) dolazi do značajnih promena u bilansu snaga zračenja, delimično usled apsorpcije zbog prisustva aerozagađenja (aerosola), a delimično zbog refleksije sa površine oblaka i iz drugih razloga. Snaga zračenja na površini Zemlje zavisi od položaja Sunca, tj. od ugla upada Sunčevih zraka na osvetljenu površinu i od karakteristika i stanja atmosfere u okolini obuhvaćenoj horizontom nad posmatranom tačkom na tlu.
2.2. Pojam UV zračenja Ultraljubičasto zračenje (skraćeno UV prema eng. ultraviolet ) obuhvata elektromagnetno zračenje sa talasnim dužinama manjim od vidljivog zračenja, ali većim od onih koje imaju meki X-zraci. Ime znači "van ljubičastog", od latinskog ultra - "van", gde ljubičasto označava deo spektra vidljive svetlsoti sa najmanjim talasnim dužinama.
3
Slika 2. Ultraljubičasta svetlost
Otkriće UV zračenja povezano je sa opažanjem da soli srebra potamne kada se izlože sunčevoj svetlosti. 1801. godine nemački istraživač Johan Riter napravio je ključno otkriće da su nevidljivi zraci na samom kraju ljubičaste oblasti vidljivog spektra izuzetno efikasni u zatamnjivanju papira natopljenog srebrohloridom. Da bi naglasio njihovu hemijsku reaktivnost nazvao ih je "deoksidujućim zracima" naspram "toplotnih zraka" na drugom kraju vidljivog spektra. Deoksidujućim zracima ime je ubrzo promenjeno u "hemijske zrake" i takvo se održalo tokom 19. veka. Kasnije su hemijski i toplotni zraci zamenjeni modernim nazivima ultraljubičasti i infracrveni zraci.
2.2.1. Podela UV zraka Po definiciji CIE (Commission Internationale de l’Eclairage, publication No 69, 1985) podela UV zračenja je na:
Slika 3. Podela UV zračenja
U odnosu na talasnu dužinu, UV (ultraljubičasto zračenje) je podeljeno na tri tipa:
4
•
•
UV-A zračenje, emituje se na talasnim dužinama od 315 nm do 400 nm (1 nanometar= 10-9 m), na njega ne utiče smanjenje ozona, i nije štetno kao UV-B. Proteini i DNK apsorbuju UV-A. UV-A prodire veoma duboko u ljudsku kožu i može da dovede do oštećenja kože, kao „kožnata koža“ (prevremeno starenje kože, ekstremno orožnavanje i stvaranje otvrdlina ) UV-A je odgovorno za trenutno tamnjenje, zato se naziva „tamno svetlo“. Ono deluje zbirno i pojačava efekte UVB zračenja. UV-B zračenje, emituje se na talasnim dužinama od 280 nm do 315 nm, ono potpada pod uticaj smanjenja ozona u atmosferi. Ono je uzročnik najvećeg broja ostećenja na biljkama i životinjama. Glavne ćelije apsorberi UV-B zračenja su nukleične i aromatične kiseline. Razvoj sunčanih opekotina, ubrzano starenje kože, fotokarcinogeneza (rak kože), kataraktogeneza (katarakta) i degradacija mrežnjače posledica su dugog izlaganja UV-B zračenju. Oštećenja od UV-B zračenja zavise od količine ozona u atmosferi, koji se ponaša kao filter, zatim od ugla pod kojim se nalazi sunce na nebu i od oblačnog pokrivača, koji štiti površinu od jednog dela ultraljubičastog zračenja. Ozonski sloj je obično najtanji u tropskim predelima a najdeblji na polovima. Kako se stratosferski ozon smanjuje, proporcionalno tome više ultraljubičastog zračenja koje stiže na zemljinu pripada oblasti UV-B talasnih dužina. UV-B može samo malo da prodre u kožu, ali je odgovorno uglavnom za kasno tamnjenje, opekotine (eriteme) i za rak kože. Ali veoma važno je stvaranje D-vitamina u našem telu koje je moguće jedino sa UV-B. UV-C zračenje je zračenje najveće energije. Ono koje je smrtonosno, emituje se na talasnim dužinama od 100 nm do 280 nm. Sreća je, što se UV-C upotpunosti apsorbuje od strane atmosferskog ozona i kiseonika. Bez obzira na ozbiljnu redukciju ozona, UV-C biće ipak apsorbovano od strane preostalog Ozona. Dakle, UV-C ne prodire kroz ozonski sloj zemljinog omotača, te tako za nas nema značaja. UV-C zračenje talasnih dužina od 180 nm do 200 nm razara nukleinske kiseline i belančevine, a talasnih dužina od 260 nm do 290 nm ima razorno dejstvo, koristi se za uništavanje bakterija i virusa.
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 400nm.
2.2.2. Intenzitet UV zračenja Na intenzitet UV zračenja koje dospeva do Zemlje utiče nekoliko faktora:
Debljina atmosfere (debljina ozonskog omotača)
Smanjenjem debljine ozonskog omotača intetnzietet UV zraka koji prolaze kroz atmosferu se znatno povećava. 5
Meteorološki uslovi
Pod meteorološkim uslovima koji utiču na intenzitet UV zračenja podrazumevaju se: oblaci, magla ili prisustvo aerosoli u vazduhu. Oblaci u opštem slučaju smanjuju intenziet UV zraka, a smanjenje zavisi od vrste i debljine oblaka. Sunčevi zraci se rasejavaju i apsorbuju na kapljicama vode koje se nalaze u magli, pa se intenzitet UV zračenja po maglovitim danima znatno smanjuje.
Sunčeva elevacija
Visina Sunca na horizontu ili sunčeva elevacija definiše se kao ugao pod kojim se vidi Sunce u odnosu na pravac horizonta. Elevacija ima veliku vrednost kada je Sunce visoko, jer je put kroz apsorbujući sloj atmosfere najkraći i najviše fotona dospeva do površine Zemlje. Sunčeva elevacija je najveća sredinom dana i u letnjem periodu. Na ekvatoru ugao sunčevih zraka koji padaju na površinu Zemlje ima najveću vrednost, pa je intenzitet UV zraka na mestima nulte geografske širine veći u odnosu na mesta na drugim geografskim širinama. Na polovima je intenzitet UV zračenja najmanji jer je vrednost elevacije minimalna.
Nadmorska visina
Debljina sloja apsorbera u amosferi se smanjuje sa povećanjem nadmorske visine. Zbog toga je UV zračenje intenzivnije na mestima gde je nadmorska visina veća. To znači da je ultravioletno zračenje intenzivnije na planinama čak i tokom zimskog perioda kada Sunčeva elevacija ima mnogo manju vrednost. Sunčevo zračenje koje dospeva na spoljašnju površinu atmosfere delom prolazi kroz atmosferu, a delom biva rasejano ili apsorbovano od strane atmosfere. Zračenje koje prolazi kroz atmosferu čini direktnu komponentu, dok zračenje koje se raseje ili apsorbuje u atmosferi čini difuznu komponentu Sunčevog zračenja. Difuzno zračenje čine UV zraci koji su interagovali sa česticma u atmosferi i bivali reflektovani u svim pravcima. Ove dve komponente ukupnog UV zračenja koje pada na atmosferski omotač stižu do površine Zemlje u odnosu 1:1. Intenzitet Sunčevog zračenja se povećava refleksijom UV zraka sa okolnih površina kao što su sneg, voda, stene, trava itd. Intenzitet reflektovanog zračenja zavisi od vrste reflektujuće površine. Na primer, trava i voda reflektuju samo oko 10 % upadnog zračenja, dok sneg i stene reflektuju i do 90% ukupne količine zračenja koje padne na površinu.
2.3. UV indeks Postoji više načina na koje nadležne službe pokušavaju stanovništvu, koje živi na područijima sa visokim stepenom UV zračenja, da ukažu na stepen opasnosti koji trenutno postoji. U nekim zemljama se daju javni saveti o dužini dnevnog izlaganja Suncu, zatim šta obući da bi se zaklonili od UV zračenja, koje zaštitne faktore da koriste, i sl. Dugorocni cilj savetovanja o UV zračenju je da pojedinci mogu da procene šta ta vrednost ili indeks znači za njih na isti nacin kao što procenjuju temperaturu, i da se u skladu sa tim ponašaju. Potreba da se javnost obaveštava jednostavnim, razumljivim informacijama UV zračenju i mogućim štetnim posledicama na ljude, dovela je naučnike do definisnja parametra koji je upotrebljen kao indikator izloženosti UV zračenju. Taj parametar se naziva UV indeks. Uv indeks je povezan sa eritemalnim dejstvom sunčevog UV zračenja na ljudsku kožu, a njegova definicija je standardizovana i publikovana kao zajednička preporuka Svetske zdravstvene organizacije (World Health Organization - WHO), Svetske meteorološke 6
organizacije (World Meteorological Organization - WMO), Programa Ujedinjenih nacija za životnu sredinu (United Nations Environment Programme - UNEP) i Međunarodne komisije za nejonizujuće zračenje (International Commission on Non-Ionizing Radiation - ICNIRP). UV indeks je jedinica mere UV nivoa, relevantna delovanjima na ljudsku kožu.
2.3.1. Izračunavanje UV indeksa Za izračunavanje UV indeksa je potrebno poznavati spektar UV zračenja (Fλ). Spektar dejstva UV zračenja opisuje relativno dejstvo UV zračenja na pojedinim talasnim dužinama u proizvodnji određenog biološkog odgovora, Bλ – normalizovani biološki aktivan spektar (Bλ) i talasnu dužinu (λ). Kada se primeni formula: UVbio = ∫BλFλdλ dobilja se stvarno biološki efektivno UV zračenje (UVbio). To biološki efektivno UV zračenje izraženo u W/m2 se pomnoži sa faktorom 40 kako bi se dobila brojčana vrednost koja predstavlja UV indeks. UVI = UVbio * 40.
2.3.2. Podela inteziteta UV zračenja prema vrednosti UV indeksa Nivo zračenja može biti: Minimalan – UV indekx 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. Mala 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) – UV indeks 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) – UV indeks 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) – UV indeks 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.
7
Slika 4. Vrednosti UV indeksa prema Environmental Protection Agency 15.12.2009.
Slika 5. Prognoza UV zračenja za 16.12.2009.
3. DEJSTVO ULTRAVLJUBIČASTOG ZRAČENJA NA ČOVEKA
8
Ultraljubičasto zračenje emitovano sa Sunca nakon prolaska kroz atmosferski omotač dospeva do živog sveta na Zemlji. Najveći deo spektra čini UV-A zračenje oko 98%, samo 2% čini UV-B dok UV-C praktično ni ne dospeva do Zemljine površine.
Slika 5. Prolaz UV zraka kroz atmosferu
Zračenje najkraćih talasnih dužina koje pripadaju UV-C delu spektra izaziva smrt ćelija. Sve komponente ćelije i nukleinske kiseline apsorbuju UV-C zračenje što uzrokuje narušavanje genetskih kodova. Zračenje ovih talasnih dužina ima dovoljnu energiju da pobudi najjače vezane elektrone, najbliže jezgru što uzrokuje veoma brzu degradaciju. UV-C zračenje je zračenje najveće energije iz UV spektra, ali ne dospeva do površine Zemlje jer najvećim delom biva apsorbovano od strane ozona koji se nalazi u stratosferi. Živi organizmi su ipak izloženi UV-C zračenju jer ga emituju veštački izvori kao što su fotokopir aparati, fotoštamparije, lampe koje se koriste u mikrobiološkim istraživanjima, uređaji koji se koriste u dijagnostici i u terapijske svrhe itd. Najznačajniji deo spektra UV zračenja za živi svet na Zemlji je UV-B zračenje. Ljudski organizam ga prvenstveno oseti preko kože i očiju. U koži čoveka UV-B zračenje izaziva konverziju vitamina D3, crvenila, opekotine, stvaranje slobodnih radikala, starenje kože, karcinogenezu itd. Zračenje ove frekvencije izaziva i fotokeratitis očiju, a u mnogim slučajevima je glavni uzročnik katarakte. UV-A zračenje je manje energije od UV-B zračenja. Domet fotona UV-A zračenja je veći što čini ovo zračenje veoma prodornim. Ovaj deo spektra UV zračenja deluje kumulativno i posledice se ne manifestuju trenutno. S obzirom da prodire najdublje u kožu, ovo zračenje može da izazove razaranje strukture DNK, stvaranje slobodnih radikala, uništavanje ćeliske membrane, pojavu fotodermatoza i fotosenzibilizaciju egzogenih i endogenih supstanci koje ulaze u sastav kože. UV-A zračenje pojačava efekte UV-B zračenja, izaziva starenje i hronična oštećenja kože i očiju, narušava rad imunološkog sistema organizma, a smatra se da je jedan od glavnih uzročnika pojave melanoma. Posledice delovanja UV zračenja koje osete živi organizmi zavise od frekvencije i intenziteta zračenja, vremena izlaganja zračenju, kao i od imunološkog sistema samog organizma.
3.1. Dejstvo UV zračenja na oči 9
Kod organa vida rožnjača i sočivo u velikoj meri apsorbuju prirodnu i veštačku UV radijaciju. Pri tome rožnjača upija zrake talasne dužine do 300 nm, a sočivo talase od 295 do 400 nm. Prednje-komorna tečnost je praktično prolazna za UV zračenje i ne štiti sočivo. Rožnjača je relativno otporna na UV zračenje i u prirodnim uslovima ne strada. Izuzetak predstavlja "snežno slepilo" (ophthalmia nivea), koje naročito nastaje u planinama sa večitim snegom gde je nivo Sunčeve radijacije neobicno velik. Eksperimentalno je utvrđeno da prag traumatske doze za rožnjaču zavisi od talasne dužine. Najopasnije je oštećenje endotela rožnjače zbog toga što endotelijalne ćelije kod čoveka ne raspolažu regenerativnom sposobnošću (starenjem se njihov broj smanjuje). Profesionalno oštećenje sočiva izazvano višegodišnjom akumulacijom povreda UV zracima kod lica koja se svakodnevno izlažu produženom dejstvu prirodnog ili veštačkog zračenja (mornari, zemljoradnici, radnici koji rade na planinma) nije teško sprečiti nošenjem naočara za sunce, koje upijaju ili odbijaju UV zrake.
3.2. Dejstvo UV zračenja na kožu Najviše efekata na kožu ljudskog organizma izaziva UV zračenje koje čine talasne dužine opsega λ = 290-400 nm. Od celokupnog UV spektra UV-B deo spektra (λ=290-320nm) najintenzivnije deluje na kožu putem velikog broja različitih fotohemijskih i fotobioloških efekata koji mogu biti kako pozitivni tako i negativni. Na primer, zračenje određene talasne dužine izaziva stvaranje vitamina D3 u koži, ali zračenje istih talasnih dužina može izazvati i proces mutacije, starenja kože itd.
Slika 4. Zračenje kroz slojeve kože
Od ukupnog Sunčevog zračenja koje dospeva na kožu najveću prodornost ima infracrveno (IR) i vidljivo (VIS) zračenje, koje prodire i do potkožnih tkiva. Na sreću, ovo zračenje nema dovoljnu energiju da izazove efekte koji negativno utiču na kožu i organizam. UV-A zračenje prodire do dermisa, dok se UV-B zračenje zadržava samo u površinskom sloju kože. U čovekovoj koži se najveći deo zračenja apsorbuje u epidermisu, tj. u površinskom sloju kože. Strukturu unutrašnjih delova epidermisa, kao i dermisa, čine «žive ćelije». Zaštitni slojevi nalaze se u površinskim delovima kože da zračenje ne bi dospelo do ćelija 10
unutrašnjih slojeva i na taj način izazvalo nepoželjne efekte. Tako da oštećenje koje je prouzrokovano UV zračenjem zavisi ne samo od energije zračenja, nego i od propustljivosti epiderma. Dejstvo na kožu sastoji se u pojavi eritema (crvenilo kože) i edema (otok na koži), posle nekoliko sati od zračenja. Izvesno vreme nakon početne upale kože ili pojave eritema, povećava se količina kožnog pigmenta ili melanina, koji služi kao zaštitini sloj protiv UV zračenja. Koža tada potamni. Osetljivost kože na Sunce zavisi od njene pigmentacije, tj. od količine melanina u epidermu. Ta osetljivost se naziva fotobiološki tip kože, postoji ukupno 6 fotobioloških tipova kože, koji su određeni konvencijom 1975. godine. Podela je izvršena prema načinu i brzini reakcije na Sunčevo zračenje: Tip I , keltski tip kože: lako gori, nikada ne tamni. Svetle oči, beo ten sa pegama. Načešće zastupljen u Kanadi i na krajnjem severu Evrope Tip II, germanski tip kože: lako gori, vrlo malo tamni. Oči plave, smeđe ili boje lešnika, kosa riđa ili svetla, a ten svetao. Tip III, srednjoevropski, kavkaski tip kože: umereno gori, postepeno i ravnomerno tamni, ne mnogo. Ten je srednje svetao. Tip IV, mediteranski, mongolski, orijentalni ili hispano tip kože: minimalno gori i uvek dobro tamni do srednje tamne nijanse. Koža je svetla ili umereno tamna, oči i kosa su tamnosmeđe boje. Tip V, hispano, indijanski (Američki i istočni Indijanci) tip kože: retko gori, dobro tamni do tamnobraon nijanse. Neosunčana koža je vrlo tamna. Tip VI, crni (afrički i američki crnci, austrlijski i južnoindijski Aboridžini): koža nikad ne gori, ima veliku količinu pigmenta , potpuno je crna i bez sunčanja.
Na našem podneblju fotobiološki tip kože je uglavnom izmedu 3 i 4. Za nastanak Sunčevih opekotina presudna je dilatacija krvnih sudova koji se nalaze upravo ispod tog površinskog sloja i ta dilatacija se manifestuje kao crvenilo kože ili eritem.
Slika 5. Vreme potrebno za pojavu crvenila kod četiri tipa kože u zavisnosti od vrednosti UV Indeksa
Kao pozitivan efekat delovanja UV zračenja na kožu može se navesti konverzija provitamina 7-dehidroholesterola u vitamin D3. Aktiviranje zaštitnih mehanizama kože 11
(zadebljanje epidermisa, proces melanogeneze u kojem nastaje tamni pigment melanin itd.) takođe predstavlja pozitivan efekat. Tabela 1. Pozitivni i negativni efekti na koži izazvani dejstvom UV zračenja
EFEKTI POZITIVNI Melanogeneza Sinteza vitamina D3 NEGATIVNI Opekotine Oštećenje DNK Rak kože Fotostarenje Oštećenje imunolškog sistema Fotosenzibilizacije Fotodermatoze
UV-B 290-320 nm
UV-A UV-A-1 320-340 nm
UV-A-2 340-400 nm
++ ++
+ -
+ -
++ ++ ++ ++
+ + + +
-
++
+
-
++
+ +
++ ++
4. ZAŠTITA OD ULTRALJUBIČASTOG ZRAČENJA Ultraljubičasto zračenje može da ima veoma štetno dejstvo na ljudski organizam bilo da potiče od veštačkih izvora ili od Sunca. Ljudi često svojom voljom izlažu organizam UV zračenju, putem sunčanja na plažama ili u solarijumima i na taj način svesno ili nesvesno uzrokuju štetne efekte u organizmu. Najbolji način zaštite od negativnog uticaja UV zračenja koje potiče od veštačkih izvora je izbegavanje izlaganja tom zračenju ili korišćenje uputstva o zaštiti od zračenja. U solarijumima, na primer, osobe koje se izlažu zračenju nikada nisu u potpunosti sigurne u ispravnost uređaja pa je najbolji način zaštite ne izlaganje UV zračenju na ovaj način. Za one osobe koje se profesionalno izlažu UV zračenju iz veštačkih izvora veoma je bitno da se pridržavaju uputstva za zaštitu u radu. Sunce je prirodan izvor UV zračenja i kompletna ljudska polpulacija izlaže se neminovno ovoj vrsti zračenja. Iz tog razloga potrebno je da javnost na pravilan način bude obaveštena o svim osobinama UV zračenja, mogućim negativnim posledicama kao i o merama zaštite od strane vladinih i nevladinih organizacija. Informacije koje se distribuiraju u javnost moraju da sadrže validne i pouzdane podatke o intenzitetu UV zračenja, koji su izmereni u centrima za monitoring UV zračenja. Obaveštavanje javnosti o intenzitetu UV zračenja i o merama zaštite koje bi trebalo preduzeti ostvaruje se preko medija, u saradnji sa centrima za monitoring UV zračenja i u skladu sa preporukama zdravstvenih organizacija. Kada je javnost dovoljno edukovana i obaveštena o negativnim uticajima UV zračenja i merama zaštite, osobe lično odlučuju o tome da li i na koji način će izlagati svoj organizam UV zračenju i da li će primeniti zaštitne mere. Organi koji se najviše izlažu i kod kojih su efekti UV zračenja od medicinske važnosti su koža i oči. Lice, vrat i ruke su najviše vremena i najčešće izloženi UV zračenju, pa je na ovim delovim ljudskog tela najveća verovantoća pojavljivanja ne-melanomskog tipa raka kože. Posledice negativnog delovanja UV zraka mogu biti akutnog ili hroničnog tipa. Crvenilo kože i snežno slepilo su akutna oboljenja čiji je uzrok UV zračenje. Kao primer hroničnih efekata negativnog 12
utiacaja UV zračenja može se navesti svako oboljenje uzrokovano slabljenjem imunološkog sistema organizma. Korišćenjem naočara sa zaštitnim filtrima zaštita očiju od štetnih uticaja UV zračenja je najefikasnija. Stakla zaštitnih naočara treba da sadrže apsorbere vidljivog i ultraljubičastog dela spektra. U pojedinim situacijama oči su, pored direktnog UV zračenja koje potiče od Sunca, izložene i difuznom zračenju koje je reflektovano sa okolnih površina kao što je na primer sneg. U takvim slučajevima poželjno je koristiti naočare koje imaju zaštitu i sa strane. Koža se odećom najbolje štiti od UV zračenja. Na delove kože koji se ne mogu pokriti odećom primenjuju se preparati za zaštitu od Sunčevog zračenja. U sastavu ovih preparata nalaze se fizički ili hemijski filtri koji imaju sposobnost apsorpcije UV zračenja u oblasti talasnih dužina iz UV-B i UV-A dela spektra.
4.1. Preparati za zaštitu kože od UV zračenja Utvrđeno je da prekomerno izlaganje UV zračenju uzrokuje štetne efekte na koži od kojih su najdrastičnija maligna obojenja. Čovek mnogo vremena provodi na otvorenom (boravak u prirodi, različite profesije i sportovi na otvorenom itd.) pri čemu u velikoj meri biva izložen UV zračenju. Zbog toga je bilo neophodno pronalaženje preparata koji bi u dovoljnoj meri zaštitili ljudski organizam, prvenstveno kožu od štetnog uticaja UV zračenja. Poslednjih decenija upravo iz ovih razloga farmaceutska i kozmetčka industrija vrlo intenzivno razvijaju preparate koji bi omogućili najefikasniju zaštitu od UV zračenja. Postoje dve vrste zaštitnih preparata: „unutrašnji” i „spoljašnji ” (inside-outside protection,engl.). Oralna sredstva zaštite od UV zračenja su preparati koji deluju na organizam „iznutra”. Iako je ovo najjednostavniji način zaštite od ulatravioletnog zračenja, ovi preparati nisu pokazali zadovoljavajuće zaštitne efekte. Međutim, iako preparati ovog tipa nisu dovoljni poželjno ih je koristiti kao dodatnu ili preventivnu zaštitu. U tu svrhu koriste se preparati na bazi kombinacija vitamina E, vitamina C, minerala kao što su Se, Zn, Cu, Fe, β-karoten i drugi. Preparati za zaštitu od UV zračenja koji imaju „spoljašnje ” dejstvo predstavljaju složene kozmetičke proizvode koji imaju ulogu zaštitnog mehanizma. Istovremeno ovi preparati sadrže supstance koje neguju, hrane i održavaju kožu vlažnom i kvalitetnom. Što se tiče izrade preparata za zaštitu kože od Sunčevog zračenja potrebno je ispuniti određene zahteve:
širok spektar zaštite minimalan iritacioni potencijal (minimalne količine konzervanasa, parfema, antioksidanasa itd. u sastavu preparata) da sadrži komponente koje vlaže, hrane i neguju kožu netoksičnost mogućnost brzog i lakog nanošenja na kožu vodootpornost, substativnost sa kožom i fotostabilnost neisparljiv i da ne boji odeću odgovarajuća cena na tržištu kako bi bio dostupan što većem broju ljudi.
Osnovna osobina preparata za zaštitu od Sunca je zaštitni faktor (Sun Protection Factor, SPF, engl.). SPF se definiše kao broj koji pokazuje koliko puta duže čovek može biti izložen dejstvu UV zračenja uz primenu zaštitnog preparata nego bez njega, a da pri tome ne dođe do pojave prvog vidljivog crvenila na koži. Zaštitni faktor predstvalja odnos 13
vrednosti minimalne eritemske doze (MED) za zaštićenu i nezaštićenu kožu. Jedan MED ili MID (minimalna iritirajuca doza) je jedinica za biološki efekat UV-izloženosti. Osvetljenost suncem sa takvim intenzitetom i trajanjem koja uslovljava pojavu samo primetnog crvenila kože odgovara dozi od 1 MED. Postoji veza između UV zračenja primljenog preko kože za mnogo godina i rizika da se razvije rak kože. Ograničenost UV izloženosti, što je primljen MED, je zbog toga neophodna. Na to se mora obratiti pažnja, posebno za vreme odmora i raspusta.
4.1.1. Šema za ocenu UV izloženosti A) Polazno vreme UV doza veoma varira zavisno od godišnjeg doba i dela dana. Polazno vreme pokazuje (kada je vedro) posle kojeg vremena (u minutama) je horizontalna površina kože primila 1 MED. Ovo može biti na primer na licu osobe, koja leži na suncu. Vrednosti su date za najčešću kožu tipa II. Dakle, u periodu između 10 i 15 sati, za svaki mesec je data vrednost u minutama posle koje se javlja crvenilo kože tipa II. Tabela 2. Javljanje crvenila kože Vreme dana (sati) April Maj Juni Juli Avgust Septembar Oktobar
10
11
12
13
14
60 70 50 50 70
45 45 30 35 45 65 90
40 35 25 25 35 45 70
40 30 20 25 30 40 70
45 30 20 25 30 45 90
15 35 25 25 35
B) Vrednost tipa kože Različite osetljivosti različitih tipova kože se moraju uzeti u obzir. Polazno vreme dato u tabeli 4. ponmoži se sa vrednosti tipa kože: A x B. Tip koze I B = 0,8 Tip koze II B = 1,0 Tip koze III B = 1,5 Tip koze IV B = 2,0 Primer: ako je u pitanju koža tipa I, onda u julu mesecu u doba dana oko 12 sati, nakon 25x0.8=20 minuta provedenih na suncu, pojaviće se crvenilo na koži. Ako je u pitanju koža tipa IV, onda je to vreme 25x2.0=50 minuta C) Faktor produžetka Za vreme različitih aktivnosti površina (lice) je manje izložena nego što daje AxB, a vreme za dostizanje 1 MED postaje duže. Zbog toga se množi AxB sa faktorom produžetka C koji 14
zavisi od vrste aktivnosti. AxBxC je vreme za dostizanje 1 MED bez zaštitnog sredstva od sunca. Bazen: More:
Tenis: Golf: Šetnja Jedrenje: Rad u bašti:
C=4 C=2 C=4 C=4 C=3 C=3 C=6
D) Faktor zaštite od sunca
Ako se zaštitna sredstva korišćena, množi se sa faktorom zaštite od sunca D koji je naznačen na preparatu koji koristite, AxBxCxD daje vreme za primanje 1 MED pri korišćenju zaštitnog sredstva. Primer Juni, podne, šetnja, vedro nebo, osoba sa tipom kože III:
Polazno vreme A: A = 20 minuta Vrednost tipa koze B: B = 1,5 Faktor produžetka C: C = 3 Vreme za 1 MED bez zaštitnog sredstva (preparata tj. kreme): AxBxC = 20x1,5x3 = 90 minuta Upotreba zaštitnog sredstva sa faktorom zaštite D = 4: AxBxCxD = 20x1,5x3x4 = 360 minuta, ili 6 sati. Vrednost zaštitnog faktora naznačena je na ambalaži preparata. Pored vrednosti zaštitnog faktora na ambalaži je naznačen i deo spektra UV zračenja na koji se SPF odnosi. SPF na svim preparatima predstavlja faktor zaštite od UV-B zračenja, a kod onih koji sadrže i UVA filter na ambalaži je naznačeno zvezdicom ili nekim drugim oznakama. Često se koristi i termin „širok spektar zaštite” (broad band protection, engl.) kada preparat sadrži i UV-B i UV-A filter.
4.1.2. Zaštitni filtri kao osnovne komponente preparata za zaštitu od Sunca Osnovne komponente koje ulaze u sastav preparata za zaštitu od UV zračenja su zaštitni filtri koji imaju sposobnost apsorpcije, refleksije ili rasejanja zraka iz UV dela spektra. Interakcija čestica zaštitnih filtera sa UV zračenjem koje dospeva na površinu kože prikazana je na Slici 6. Schwartz i Peck su 1947. godine prvi objavili da preparati koji sadrže supstance kao što je pigment u obliku tečnosti, krema ili pudera, imaju sposobnost da spreče ili potpuno uklone štetno delovanje UV zračenja . Istovremeno, ove supstance štite kožu od opekotina i nastanka tamnog tena. Kao najefikasniji pigmenti koji ulaze u sastav zaštitnih preparata pokazali su se ZnO, TiO2 i kalamin. Kao što je već pomenuto, visoke koncentracije pigmenata izazivaju efekat make up-a (bojenje kože) pa su dugo vremena ove supstance nisu koristile u preparatima. Prvi preparat sa mikroniziranim česticama TiO2 koje su imale sposobnost rasejavanja i refleksije zračenja određenih talasnih dužina pojavio se na tržištu 1988. godine.
15
Slika 6. Dejstvo supstanci za zaštitu od UV zračenja
4.2. Preporuke Osobe koje su utvrdile da imaju specijalan faktor rizika moraju izbegavati izlaganje sunčevom zračenju ako je to moguće Deca mlađa od 14 godina moraju biti specijalno zastićena zbog rizika od melanoma Vasa koža je vaše UV-upozoravajuće sredstvo. Ne smete nikad ostajati na suncu toliko dugo da vam koža pokazuje crvenilo, koje dolazi nakon samo 8 časova posle osunčavanja (ujutru). Imajte na umu: u sred leta, pod direktnim osunčavanjem, ovo se može desiti gotovo posle 20 minuta Zbog toga nosite odeću koja štiti vasu kožu (majice, sešir za sunce) kada radite na suncu (posao, sport, itd.). Ne zaboravite naočare za sunce. Koristite zaštitu od sunca sa odgovarajućim zaštitnim faktorom Vase ponašanje za vreme odmaranja i raspusta može posebno dovesti do UV opekotina Prvi put se sunčati polako i zaštićeno zavisno od doba, u proleće/rano leto (koža je najčešće još bleda) Kad je vrelo sunčano vreme kupanja ne izlagati se jarkom suncu u satima između 11 i 16 časova Kad posle sunčanja idete na plivanje ponovo nanesite zaštitnu kremu (voda reflektuje sunčeve zrake, veće UV-dejstvo) Konsultujte smesta vašeg lekara ako primetite promene na koži Ne biste smeli da imate više od 30 do 50 sunčanja ( da vam koža ne pocrveni) sto iznosi 30 do 50 MED godišnje. I u kasnu jesen i u kasnu zimu na planinama nanositi kremu sa visokim zaštitnim faktorom. Refleksija snega pojačava UV-efekat i kad je nebo oblačno Obratite pažnju na faktor zaštite ispisan na kremi. Mnoge Evropske Zemlje daju faktore zaštite do maksimalno 20, dok Američki i neki drugi proizvođači imaju faktor zaštite SPF (sun protecting factor) koji ne odgovara Evropskoj normi i ide do 50. Naš faktor od 15 do 20 tamo odgovara od prilike faktoru 40 do 50. Dakle, ako kupite Američku kremu sa faktorom 20, to Vam je kao Evropska sa faktorom 8.
16
5. ZAKLJUČAK Pojačana izloženost Zemljine površine UV zračenju zbog oštećenja ozonskog omotača, može promeniti kruženje gasova, posebno ugljen-dioksida, što može pojačati globalno zagrevanje. Pojačano UV zračenje može smanjiti proizvodnju hranljivih materija u kopnenim biljkama i u morskim fitoplanktonima kroz smanjenje količine ugljen-dioksida koju oni apsorbuju iz atmosfere. Izloženost UV zračenju može umanjiti otpornost ljudi i životinja. Pojačano UV zračenje može dovesti do promene prirodne ravnoteže između biljaka, životinja koje ih jedu i biljnih štetočina. Morska živa bića takođe igraju važnu ulogu u regulisanju globalne klime, jer fitoplanktoni upijaju velike količine ugljen-dioksida. Smanjenje proizvodnje fitoplanktona može ostaviti još veću količinu ugljen-dioksida u atmosferi, što bi doprinelo globalnom zagrevanju. Temelj čitavog života na Zemlji je Sunce. Ono nam daje život, toplinu i energiju. Ali Sunce takođe ima moć uništavanja pomoću svojih nevidljivih ultraljubičastih zraka. Ono što nas štiti od tog zračenja je naša atmosfera, a mali deo toga je ozon, tanko raspoređen po stratosferi, za koga se moramo založiti i štititi ga. Negativni učinci UV zračenja na zdravlje ljudi mogli bi se eliminisati profesionalnom savešću javnosti utemeljenoj na pravodobnim informacijama o UV indeksu. U svakom slučaju, pred svima nama je izazov za povećanom kontrolom izloženosti UV zračenju i preduzimanju zaštitnih mera.
17
LITERATURA 1. http://smotuljak.wordpress.com , 16.12.2009. 2. http://www.uvzracenje.com , 16.12.2009. 3. http://www.yu-fitness.com/ , 16.12.2009. 4. http://sr.wikipedia.org, 16.12.2009. 5. http://www.serbianmeteo.com/site/, 16.12.2009. 6. http://www.zdraviilepi.com/default.aspx , 16.12.2009. 7. http://www.serbianmeteo.com/site/index.php , 16.12.2009.
18
SADRŽAJ 1. UVOD...............................................................................................................................................2 2. UV ZRAČENJE...............................................................................................................................2 2.1. Sunce kao izvor UV zračenja....................................................................................................2 2.2. Pojam UV zračenja....................................................................................................................3 2.2.1. Podela UV zraka...................................................................................................4 2.2.2. Intenzitet UV zračenja..........................................................................................5 2.3. UV indeks .................................................................................................................................6 2.3.1. Izračunavanje UV indeksa ...................................................................................7 2.3.2. Podela inteziteta UV zračenja prema vrednosti UV indeksa................................7 3. DEJSTVO ULTRAVLJUBIČASTOG ZRAČENJA NA ČOVEKA ..............................................8 3.1. Dejstvo UV zračenja na oči.......................................................................................................9 3.2. Dejstvo UV zračenja na kožu..................................................................................................10 4. ZAŠTITA OD ULTRALJUBIČASTOG ZRAČENJA..................................................................12 4.1. Preparati za zaštitu kože od UV zračenja ...............................................................................13 4.1.1. Šema za ocenu UV izloženosti...........................................................................14 4.1.2. Zaštitni filtri kao osnovne komponente preparata za zaštitu od Sunca .............15 5. ZAKLJUČAK.................................................................................................................................17 LITERATURA...................................................................................................................................18
19
