Naturalne promieniowanie ultrafioletowe (nadfioletowe), określane akronimem UV, jest niewidzialną i niewielką częścią całkowitego promieniowania słonecznego. Przed jego bezpośrednim działaniem chroni nas ozonosfera – warstwa zwiększonej koncentracji ozonu w stratosferze. Pochłania ona całkowicie pasmo promieniowania ultrafioletowego UV-C oraz w dużej mierze pasmo UV-B. W rezultacie do powierzchni Ziemi dociera głównie pasmo UV-A, stanowiące około 97 proc. całkowitego promieniowania UV. Ta niewielka ilość promieniowania słonecznego ma jednak ogromne znaczenie dla funkcjonowania życia na naszej planecie, a od stanu warstwy ozonowej uzależnione jest ludzkie zdrowie.
Zawartość ozonu w atmosferze to niejedyny czynnik decydujący o ilości docierającego do Ziemi promieniowania UV. Istotne znaczenie ma również położenie słońca na widnokręgu – zależne od szerokości geograficznej, pory roku i dnia – określające, jaką drogę mają do pokonania promienie słoneczne, zanim dotrą do powierzchni Ziemi. Im krótsza jest ta droga i im mniej absorbentów (np. aerozoli) w powietrzu, tym promieniowanie ultrafioletowe jest intensywniejsze. Największe wartości UV występują latem i w południe – w godzinach 10-14 do powierzchni Ziemi dociera około dwóch trzecich dziennej dawki promieniowania UV.
Jego kolejnym regulatorem jest poziom i rodzaj zachmurzenia. Chmury warstwowe, typu Stratus, w dużej mierze ograniczają dopływ słonecznego promieniowania UV, a burzowe potrafią je zredukować niemal do zera. Cienkie lub rozproszone chmury, typu Cirrus, przepuszczają ponad 90 proc. UV, a w pewnych warunku (przy odbiciach bocznych na kryształkach lodu, z których się składają) mogą nawet to promieniowanie wzmacniać.
Przykładowy pomiar indeksu UV na tle prognozy ze stacji Zakopane z 16 czerwca 2019, obrazujący redukcję promieniowania UV z wysokich wartości niemal do zera przez chmury burzowe; czarne punkty oznaczają dane pomiarowe, kolorowe pola – prognozowane na ten dzień wartości indeksu UV
Nie należy zapominać o czynniku topograficznym. W górach ilość otrzymanego przez człowieka promieniowania UV wzrasta wraz z wysokością – o mniej więcej 4 proc. na każde 300 m. Ponadto znaczenie ma rodzaj terenu, na jakim przebywamy, np. nad morzem dawka promieniowania zwiększa się w wyniku jego rozproszenia i odbicia od powierzchni piasku i wody. Cień natomiast redukuje poziom UV o blisko połowę.
Ultrafiolet i zdrowie
Bezpośrednią reakcją ludzkiej skóry na działanie promieniowania UV jest powstanie rumienia, czyli tak pożądanej przez wielu opalenizny. Jednak długotrwała jednorazowa ekspozycja na słońce może prowadzić do ostrych oparzeń. Odpowiada za to pasmo promieniowania UV-B, które w perspektywie długofalowej, przy nadmiernym eksponowaniu skóry na słońce, może powodować zmiany nowotworowe, w tym wystąpienie agresywnego, złośliwego nowotworu, jakim jest czerniak.
Pasmo UV-A nie powoduje widocznych, bolących oparzeń, ale przyczynia się do przyspieszenia procesu starzenia się skóry, ponieważ uszkadza włókna kolagenowe. Wieloletnia ekspozycja na duże dawki promieniowania UV-A może mieć negatywny wpływ na wzrok i powodować zmętnienie soczewki (zaćmę). Promieniowanie UV-B, poza negatywnym wpływem na zdrowie, jest dla ludzkiego organizmu bardzo ważne, gdyż odpowiada za syntezę witaminy D3 w skórze. Ta z kolei wspiera prawidłowe funkcjonowanie układu odpornościowego oraz mięśni i pomaga w utrzymywaniu zdrowych kości i zębów. Warto zapamiętać, że do wyprodukowania zalecanej dziennej dawki witaminy D3 w słoneczny letni dzień wystarczy zaledwie kilkanaście minut ekspozycji na promieniowanie UV.
Indeks UV
Jednostką miary promieniowania ultrafioletowego jest indeks UV (UVI), określający poziom oddziaływania UV na skórę człowieka. Skala indeksu zawiera się między 0 a 16 i dzieli się na pięć zakresów: poziom niski (2 i mniej), umiarkowany (3-5), wysoki (6-7), bardzo wysoki (8-10) i ekstremalny (11 i więcej). Im wyższa wartość UVI, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia rumienia i poparzeń skóry i tym szybszy czas ich pojawienia się.
W Polsce w okresie letnim (w godzinach okołopołudniowych, w bezpośrednim słońcu) promieniowanie ultrafioletowe przyjmuje wartości wysokiego i bardzo wysokiego UVI. W okresie jesienno-zimowym UVI ma niski poziom.
Jak chronić się przed promieniowaniem UV? W okresie wakacyjnym należy zwracać szczególną uwagę na ryzyko związane z promieniowaniem ultrafioletowym. W zależności od wartości indeksu UV powinniśmy podejmować określone działania:
- UVI niski – możemy bezpiecznie przebywać na zewnątrz bez konieczności ochrony.
- UVI umiarkowany i wysoki – w godzinach południowych starajmy się przebywać w cieniu; zakryjmy skórę, załóżmy okulary przeciwsłoneczne i stosujmy krem z filtrem.
- UVI bardzo wysoki i ekstremalny – unikajmy przebywania na zewnątrz w godzinach południowych, a jeśli to niemożliwe, starajmy się pozostać w cieniu. Obowiązkowe są krem z wysokim filtrem, okulary przeciwsłoneczne, nakrycie głowy i osłonienie ciała.
Stopień szkodliwości UV zależy nie tylko od ilości otrzymanego promieniowania, ale także od indywidualnej wrażliwości skóry. Osoby o jasnej karnacji są bardziej narażone na niekorzystne działanie słońca. W Polsce większość populacji ma średnio wrażliwą skórę (II-III fototyp skóry). W naszym kraju w okresie letnim, przy wysokim i bardzo wysokim UVI, czas bezpiecznego opalania się dla osób ze średnio wrażliwą skórą zmienia się od 30 minut do 15 minut.
Monitoring promieniowania UV
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy prowadzi monitoring promieniowana UV od początku lat 90. Pomiary są przeprowadzane w trzech lokalizacjach – w Łebie, Legionowie, Zakopanem – na zlecenie Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska i finansowane ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
Do mierzenia promieniowania UV-B (tzw. erytemalnego, rumieniotwórczego) wykorzystuje się szerokopasmowe czujniki UV Biometer Model 501 (SL501) firmy Solar Light. Po przejściu promieni słonecznych przez kwarcową kopułkę warstwa fosforu przetwarza promieniowanie UV na promieniowanie widzialne, a jego wielkość jest mierzona za pomocą fotodiody. Urządzenia są stabilizowane termicznie – temperatura wewnątrz czujnika Solar Light oscyluje w bardzo wąskim zakresie wokół 25°C. Ponadto czujnik jest wyposażony w wymienny osuszacz, chroniący przed jego zawilgoceniem oraz poziomicę, niezbędną do prawidłowego ustawienia urządzenia.
Niebieską linią wykreślono maksymalne wartości UVI zmierzone w 2019 roku. Linią czerwoną zaznaczono maksymalne, a czarną średnie wartości UVI w serii pomiarów z lat 1993-2018 w Łebie i Legionowie oraz z okresu 1995-2018 w Zakopanem. Kolorem szarym zaznaczono obszar +/–20 proc. od wartości średnich. Niebieskie punkty oznaczają ekstremalne wartości w serii dla danego dnia roku.
Ze względu na położenie stacji najwyższe wartości UVI obserwuje się w Zakopanem. W 2019 roku szczególnie wyróżniał się czerwiec w stacji w Legionowie, gdzie obserwowano wartości UVI znacznie powyżej 20 proc. od średniej wieloletniej oraz wartości ekstremalne w serii. Wpływ na to miały słoneczna pogoda w połączeniu z niższą od średniej wieloletniej normy zawartością ozonu w atmosferze nad Polską oraz czystsze powietrze z mniejszą ilością aerozoli.
Natężenie promieniowania UV zależy od stanu warstwy ozonowej i warunków meteorologicznych danego roku. Analizy danych pokazują, że w ostatnich latach we wszystkich trzech stacjach IMGW-PIB mierzących promieniowanie UV wystąpiły okresy z wartościami indeksu UV zbliżającymi się do ekstremów wieloletnich, a nawet je przekraczającymi. Takie maksymalne poziomy UVI obserwuje się w każdym sezonie, ale te pojawiające się latem są szczególnie ważne i niepokojące. Przyczyną takiego stanu rzeczy są występujące w ostatnich latach epizody ubytków ozonu nad Polską. Badania prowadzone przez IMGW-PIB potwierdzają pojawianie się w ostatnim czasie okresów z ponad 10-proc. ubytkiem ozonu w stosunku do normy wieloletniej. Zjawisko to występuje w czerwcu, a więc w miesiącu, gdy słońce operuje najdłużej w ciągu dnia. Przy słonecznej pogodzie i mniejszej ilości aerozoli w atmosferze może to prowadzić do bardzo wysokich wartości UVI.
Julita Biszczuk-Jakubowska| Zakład Monitorowania Jakości Powietrza, IMGW-PIB
Zdjęcie główne: Mikael Cho | Unplash
[…] UV – niebezpieczny dar od słońca […]