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

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)

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

Maksimalne dnevne vrednosti UV indeksa i debljina ozona za maj, jun, jul i avgust

2004.godine

020406080

100120140160180200220240260280300320340360380400

3.5.

04

17.5

.04

31.5

.04

14.6

.04

28.6

.04

12.7

.04

26.7

.04

9.8.

04

23.8

.04

Datum

Deb

ljina

ozon

a (D

U)

0

2

4

6

8

10

12

14

UV

inde

ks

ozon

max

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.

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

04.07.2004

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0:00

:00

1:00

:00

2:00

:00

3:00

:00

4:00

:00

5:00

:00

6:00

:00

7:00

:00

8:00

:00

9:00

:00

10:0

0:00

11:0

0:00

12:0

0:00

13:0

0:00

14:0

0:00

15:0

0:00

16:0

0:00

17:0

0:00

18:0

0:00

19:0

0:00

20:0

0:00

21:0

0:00

22:0

0:00

23:0

0:00

Vreme

Uv

ind

eks

Dnevni hod UV indeksa 04.07.2004. Debljina ozonskog sloja: 303 DU,

maksimalna vrednost: 9.03, dnevna doza: 5397 J/m2

Desetominutne doze

0102030405060708090

100110120130140150

6:30

:00

7:00

:00

7:30

:00

8:00

:00

8:30

:00

9:00

:00

9:30

:00

10:0

0:00

10:3

0:00

11:0

0:00

11:3

0:00

12:0

0:00

12:3

0:00

13:0

0:00

13:3

0:00

14:0

0:00

14:3

0:00

15:0

0:00

15:3

0:00

16:0

0:00

16:3

0:00

17:0

0:00

17:3

0:00

18:0

0:00

18:3

0:00

19:0

0:00

Vreme

Doz

e (J

/m2)

Dnevni hod UV indeksa 04.07.2004. Debljina ozonskog sloja: 303 DU,

maksimalna vrednost: 9.03, dnevna doza: 5397 J/m2

Dejstvo UV zračenja na ljudski organizam

Dejstvo zračenja na kožu

Veći deo UV zračenja se zaustavlja već u površinskom sloju kože-epidermisu. Tom prilikom dolazi do sledećih fizičkih pojava.

• refleksije• transmisije• apsorpcije

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.

Maksimalne i srednje maksimalne mesečne vrednost UV indeksai za 2004. godinu

mesec maksimalna vrednost UV

indeksa

srednje maksimalne

vrednosti UV indeksa

januar 1.55 0.77

februar 2.53 1.65

mart 4.69 3.82

april 5.27 3.91

maj 7.89 6.32

jun 9.21 7.65

jul 9.46 7.49

avgust 7.42 6.01

septembar 6.23 4.29

oktobar 4.2 2.64

novembar 2.11 1.28

decembar 1.23 0.59

Monitoring UV zračenja u Novom Sadu

• Od 2001. godine do aprila 2003.godine merenja su vršena priručnim instumentom

• Od aprila 2003. godine vrše se merenja sa UVB-1 detektorom koji je postavljen na zgradi Poljoprivrednog fakulteta

• UVB-1 detektor spada u grupu širokopojasnih instrumenata i meri integrisani aktivni biološki spektar u oblasti talasnih dužina od 280 do 320 nm (UV ideks)

• Merenja se vrše na svakih 30 sekundi i usrednjena u intervalu od 10 minuta mogu se naći na web adresi www.cmem.net

• Radi lakše obrade podataka formirana je baza podataka UV zračenja

• Uz pomoć ove baze podataka vršena je analiza podataka od 25.04.2003 do 31.12.2004. godine

Analiza podataka

Maksimalne dnevne vrednosti u periodu od 24.04.2003 do 31.12.2004

0123456789

1011

Datum

UV

indeks

Maksimalne i srednje maksimalne mesečne vrednosti UV indeksa

za 2003. godinu za 2004. godinu

• Maksimalna dnevna vrednost UV indeksa u 2003. god. izmerena je 20. juna i iznosila je 9.88

20.06.2003

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0:00

:00

1:00

:00

2:00

:00

3:00

:00

4:00

:00

5:00

:00

6:00

:00

7:00

:00

8:00

:00

9:00

:01

10:0

0:00

11:0

0:00

12:0

0:01

13:0

0:00

14:0

0:00

15:0

0:00

16:0

0:00

17:0

0:01

18:0

0:00

19:0

0:00

20:0

0:00

21:0

0:01

22:0

0:00

23:0

0:00

Vreme

Uv

ind

eks

Promena UV indeksa 03.07.2003. godine

•Debljina ozonskog sloja 310 DU, dnevna doza: 4836.45 J/m2

•Maksimalna dnevna vrednost UV indeksa u 2004. god. izmerena je 03. jula i iznosila je 9.46

03.07.2004

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

10:1

0:31

11:1

0:00

12:1

0:00

13:1

0:00

14:1

0:00

15:1

0:00

16:1

0:00

17:1

0:00

18:1

0:00

19:1

0:00

20:1

0:00

21:1

0:00

22:1

0:00

23:1

0:00

Vreme

Uv

ind

eks

•Debljina ozonskog sloja: 303 DU, dnevna doza: oko 3400 J/m2

Promena UV indeksa 03.07.2003. godine

Godišnji hod debljine stratosferskog ozonskog omotača iznad Novog Sada

Godišnji hod debljine ozonskog omotača

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

1.5.

2003

1.6.

2003

1.7.

2003

1.8.

2003

1.9.

2003

1.10

.200

3

1.11

.200

3

1.12

.200

3

1.1.

2004

1.2.

2004

1.3.

2004

1.4.

2004

1.5.

2004

1.6.

2004

1.7.

2004

1.8.

2004

1.9.

2004

1.10

.200

4

1.11

.200

4

1.12

.200

4

Datum

Deb

ljin

a o

zon

sko

g o

mo

tača

(D

U)

•Debljina stratosferskog ozona preuzeta je sa http://toms.gsfc.nasa.gov/teacher/ozone_overhead.html.

Maksimalne dnevne vrednosti UV indeksa i debljina ozona za maj, jun, jul i

avgust 2003. godine

020406080

100120140160180200220240260280300320340360380400

1.5.

2003

15.5

.200

3

29.5

.200

3

12.6

.200

3

26.6

.200

3

10.7

.200

3

24.7

.200

3

7.8.

2003

21.8

.200

3

Datum

Deb

ljina

ozon

a (D

U)

01234567891011121314

UV

inde

ks

ozon

max

Maksimalne dnevne vrednosti UV indeksa i debljina ozona za maj, jun, jul i avgust

2004.godine

020406080

100120140160180200220240260280300320340360380400

Datum

Deb

ljina

ozon

a (D

U)

0

2

4

6

8

10

12

14

UV

inde

ks

ozon

max

Dnevne doze

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

25.4

.200

3

25.5

.200

3

25.6

.200

3

25.7

.200

3

25.8

.200

3

25.9

.200

3

25.1

0.200

3

25.1

1.200

3

25.1

2.200

3

25.1

.200

4

25.2

.200

4

25.3

.200

4

25.4

.200

4

25.5

.200

4

25.6

.200

4

25.7

.200

4

25.8

.200

4

25.9

.200

4

25.1

0.200

4

25.1

1.200

4

25.1

2.200

4

Datum

Doz

e [J

/m2]

Procenjene mesečne doze i broj postojećih dnevnih doza za 2003. godinu

Procenjene mesečne doze i broj postojećih dnevnih doza za 2004. godinu

Procenjene mesečne doze za 2003. i 2004. godinu

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

120000

130000

140000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mesec

Do

za (

J/m

2)

dozap 2004

dozap2003

Odnos procenjenih mesečnih doza za 2004.godinu

1% 3% 8%8%

15%

18%19%

13%

8% 4%

2%

1% 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Srednje satne vrednosti za mesece u

Srednje satne vrednosti UV indeksa za mesece u 2003.godini

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Sat

UV in

deks

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Srednje satne vrednosti UV indeksa za mesece u 2004.godini

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Sat

Uv in

deks

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

2003.godini 2004.godini

12coscoscossinsinsin utcss

t

Ψ-zenitni ugao Sunca-geografsaka širina - geografsaka dužina S-deklinacija Sunca

s= rcos2(d-dr)/dz

gde je r=23,45o=0,409 rad, d-redni broj dana u godini (27.X = 300),

dr=173 (dan letnjeg solsticija i dz=365,25 - prosečan broj dana u godini)