stringtranslate.com

Ультрафиолетовый индекс

Среднее значение УФ в полдень 1996-2002 гг. ( Европейское космическое агентство )

Ультрафиолетовый индекс , или УФ-индекс , представляет собой международный стандарт измерения силы ультрафиолетового ( УФ) излучения , вызывающего солнечные ожоги , в определенном месте и в определенное время. В основном он используется в ежедневных и почасовых прогнозах, предназначенных для широкой публики. УФ-индекс представляет собой открытую линейную шкалу , прямо пропорциональную интенсивности УФ-излучения и регулируемую длину волны в зависимости от того, что вызывает солнечный ожог кожи человека . [1] Цель УФ-индекса — помочь людям эффективно защитить себя от УФ-излучения, которое в умеренных количествах приносит пользу для здоровья , но в избытке вызывает солнечные ожоги, старение кожи , повреждение ДНК , рак кожи , иммуносупрессию , [2] и повреждение глаз , например, катаракта .

Шкала была разработана канадскими учеными в 1992 году, а затем принята и стандартизирована Всемирной организацией здравоохранения ООН и Всемирной метеорологической организацией в 1994 году . [3] Организации общественного здравоохранения рекомендуют людям защищать себя (например, нанося солнцезащитный крем на кожу и носить шляпу и солнцезащитные очки ), если они проводят много времени на открытом воздухе, когда УФ-индекс составляет 3 или выше; более подробные рекомендации см. в таблице ниже.

Описание

Типичное изменение УФ-индекса в зависимости от времени суток и времени года, около 40,71–74,01, на основе FastRT UV Calculator [4]

УФ-индекс представляет собой линейную шкалу, которая измеряет интенсивность УФ-излучения относительно солнечного ожога. Например, если предположить аналогичные распределения спектральной мощности , излучение с УФ-индексом 12 в два раза интенсивнее, чем излучение с УФ-индексом 6. Для широкого диапазона временных масштабов солнечные ожоги в ответ на контролируемое УФ-излучение возникают пропорционально общему количеству доставленных фотонов, не зависящих от интенсивности или продолжительности воздействия. [5] Следовательно, в аналогичных условиях у человека, у которого развивается солнечный ожог после 30 минут воздействия УФ-излучения с индексом 6, скорее всего, возникнет солнечный ожог после 15 минут воздействия УФ-излучения с индексом 12, поскольку его интенсивность вдвое превышает интенсивность продолжительность. [6] Эта линейная шкала отличается от других распространенных шкал окружающей среды, таких как децибелы или шкала Рихтера , которые являются логарифмическими (тяжесть умножается на каждом этапе шкалы, увеличиваясь в геометрической прогрессии).

Индекс 0 соответствует нулевому УФ-излучению, как и в ночное время. Индекс 10 примерно соответствует полуденному летнему солнечному свету в тропиках с ясным небом, когда изначально был разработан УФ-индекс; теперь значения индекса летнего времени, исчисляемые десятками, характерны для тропических широт, горных высот, районов с отражательной способностью льда и воды и районов с разрушением озонового слоя выше среднего . [7]

Хотя УФ-индекс можно рассчитать на основе прямого измерения мощности спектра УФ-излучения в заданном месте, как это могут сделать некоторые недорогие портативные устройства, значение, указанное в сводках погоды, обычно представляет собой прогноз, основанный на компьютерной модели. Хотя это может быть ошибочным (особенно когда облачность неожиданно тяжелая или легкая), обычно оно находится в пределах ±1 единицы УФ-индекса от того, которое будет измерено. [8]

Когда УФ-индекс представлен ежедневно, он представляет интенсивность УФ-излучения вокруг самой высокой точки Солнца в течение дня, называемой солнечным полуднем , на полпути между восходом и закатом . Обычно это происходит между 11:30 и 12:30 или с 12:30 до 13:30 в районах, где соблюдается летнее время . Прогнозы делаются с помощью компьютерной модели, которая учитывает влияние расстояния между Солнцем и Землей , зенитного угла Солнца , общего количества озона, оптической толщины тропосферного аэрозоля, высоты над уровнем моря, отражательной способности снега/льда и пропускания облаков, все из которых влияют на количество УФ-излучения. на поверхности. [7]

Техническое определение

Эффект солнечного ожога (измеряемый УФ-индексом) представляет собой произведение спектра мощности солнечного света (интенсивности излучения) и спектра эритемного действия (чувствительности кожи) в диапазоне длин волн УФ-излучения. [9] [10]

УФ-индекс — это число, линейно связанное с интенсивностью вызывающего солнечные ожоги УФ-излучения в данной точке поверхности Земли . Его нельзя просто связать с интенсивностью излучения (измеряемой в Вт / м 2 ), поскольку наибольшее беспокойство вызывает УФ-излучение, занимающее спектр длин волн от 295 до 325 нм, а более короткие волны уже в значительной степени поглощаются, когда достигают земной поверхности. . Однако повреждение кожи от солнечных ожогов зависит от длины волны: более короткие волны наносят гораздо больший вред. Поэтому спектр мощности УФ-излучения (выраженный в ваттах на квадратный метр на нанометр длины волны) умножается на весовую кривую, известную как стандартный CIE спектр эритемного действия Мак-Кинли-Диффи. [9] [10] Существуют более старые формулы для расчета спектра, в результате чего различия достигают 2%. [11] Результат интегрирован по всему спектру. Это дает взвешенную цифру, называемую УФ-излучением, взвешенным по Диффи (DUV), или мощностью эритемной дозы. Поскольку вес нормализации равен 1 для длин волн от 250 до 298 нм, источник данного DUV-излучения вызывает примерно столько же солнечных ожогов, сколько источник излучения, излучающий эти длины волн с той же интенсивностью, хотя неточности в определении спектра и различные реакции в зависимости от типа кожи могут означает, что эта связь на самом деле не выполняется. [12] Когда индекс был разработан, типичный солнечный свет в полдень летом составлял около 250 мВт/м 2 . Таким образом, для удобства DUV делится на 25 мВт/м 2 для получения индекса [13] [14] номинально от 0 до 11+, хотя разрушение озона теперь приводит к более высоким значениям.

Чтобы проиллюстрировать принцип взвешивания спектра, плотность падающей мощности при солнечном свете в полдень летом обычно составляет 0,6 мВт/(нм м 2 ) при длине волны 295 нм, 74 мВт/(нм м 2 ) при длине волны 305 нм и 478 мВт/(нм м 2 ). при 325 нм. (Обратите внимание на огромное поглощение, которое уже произошло в атмосфере на коротких волнах.) Эритемные весовые коэффициенты, примененные к этим цифрам, составляют 1,0, 0,22 и 0,003 соответственно. (Также обратите внимание на огромное увеличение ущерба от солнечных ожогов, вызванного более короткими длинами волн; например, для той же самой интенсивности излучения длина волны 305 нм на 22% менее разрушительна, чем 295 нм, а 325 нм на 0,3% менее разрушительна, чем 295 нм.) Интегрирование этих значений использование всех промежуточных весов во всем спектральном диапазоне от 290 до 400 нм [13] дает цифру 264 мВт/м 2 (DUV), которую затем делят на 25 мВт/м 2 , чтобы получить УФ-индекс 10,6. . [14]

История

После спорадических попыток различных метеорологов определить «индекс солнечного ожога» и растущей обеспокоенности по поводу разрушения озонового слоя , ученые Министерства окружающей среды Канады Джеймс Б. Керр, К. Томас МакЭлрой и Дэвид И. Уордл изобрели современный УФ-индекс в Торонто, Онтарио. Министерство окружающей среды Канады запустило его как часть прогноза погоды 27 мая 1992 года, что сделало Канаду первой страной в мире, выпустившей официальные прогнозы уровней УФ-излучения на следующий день. [15] [16] Многие другие страны последовали этому примеру и разработали свои собственные УФ-индексы. Первоначально методы расчета и отчетности об УФ-индексе значительно различались от страны к стране. Глобальный УФ-индекс, впервые стандартизированный Всемирной организацией здравоохранения и Всемирной метеорологической организацией в 1994 году [17] , постепенно заменил противоречивые региональные версии, определяя не только единый метод расчета (канадское определение), но также стандартные цвета и графику для визуальных средств массовой информации. . [18]

29 декабря 2003 года на вулкане Ликанкабур в Боливии был обнаружен мировой рекорд приземного УФ-индекса 43,3 , [19] [20] , хотя другие учёные оспаривают показания, превышающие 26. [21]

В 2005 году Австралия [22] и США [23] запустили УФ-предупреждение. Хотя обе страны предъявляют разные базовые требования к интенсивности УФ-излучения перед объявлением предупреждения, их общая цель — повысить осведомленность об опасностях чрезмерного воздействия Солнца в дни с интенсивным УФ-излучением.

В 2007 году Организация Объединенных Наций удостоила изобретателей УФ-индекса Керра, МакЭлроя и Уордла Премией новаторов за их далеко идущую работу по снижению рисков для здоровья населения, связанных с УФ-излучением. [24] В том же году опрос метеорологов поставил развитие УФ-индекса на 11-е место в рейтинге « 100 величайших погодных моментов» The Weather Channel .

В 2022 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Всемирная метеорологическая организация (ВМО), Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и Международная организация здравоохранения запустили новое приложение для мобильных телефонов, предоставляющее локализованную информацию об уровнях ультрафиолетового (УФ) излучения. Организация труда (МОТ). [25]

Использование индекса

Приведенные ниже рекомендации предназначены для среднестатистических взрослых со слегка загорелой кожей [ нужна ссылка ] (шкала цвета кожи Фитцпатрика : тип II). Люди с более темной кожей (тип IV+) с большей вероятностью выдерживают большее воздействие солнца, в то время как дополнительные меры предосторожности необходимы для детей, пожилых людей, особенно взрослых со светлой кожей, а также тех, у кого повышенная чувствительность к солнцу по медицинским показаниям [26] или из-за воздействия ультрафиолета. в предыдущие дни.

Когда прогнозируемый дневной УФ-индекс находится в различных числовых диапазонах, рекомендации по защите следующие: [18] [27]

Было выпущено несколько приложений для прогнозирования солнечного света и советов. Они используют УФ-индекс и тип кожи по шкале Фитцпатрика для расчета максимального времени воздействия до получения солнечного ожога. [28] Шкала Фитцпатрика недостаточна для точной оценки минимальной дозы радиации, необходимой для солнечного ожога — она варьируется в зависимости от популяции. Исследования показали четырехкратное увеличение минимальной дозы солнечного ожога у испытуемых в США по сравнению с испытуемыми на Тайване. [29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Обзор УФ-индекса» . Агентство по охране окружающей среды США. 2022.
  2. ^ Ханнеман, КК; и другие. (январь 2006 г.). «Ультрафиолетовая иммуносупрессия: механизмы и последствия». Дерматологические клиники . 24 (1): 19–25. дои : 10.1016/j.det.2005.08.003. ПМИД  16311164.
  3. ^ Хекман, CJ; Лян, К.; Райли, М. (2022). «Осведомленность, понимание, использование и влияние УФ-индекса: систематический обзор более двух десятилетий международных исследований». Профилактическая медицина . 123 : 71–83. doi : 10.1016/j.ypmed.2019.03.004. ПМК 6534479 . ПМИД  30844501. 
  4. ^ Энгельсен, Ола и Киллинг, Арве (апрель 2005 г.). «Инструмент быстрого моделирования ультрафиолетового излучения на поверхности земли». Оптическая инженерия . 44 (4). 041012. Бибкод : 2005OptEn..44d1012E. дои : 10.1117/1.1885472.
  5. ^ Ганг, Р. Уильям; Пэрриш, Джон А. (1983). «Острое воздействие ультрафиолетового излучения на кожу». Фотоиммунология . стр. 77–94. дои : 10.1007/978-1-4613-3670-9_5. ISBN 978-1-4613-3672-3.
  6. ↑ Крафт, Чита (26 июля 2021 г.). «Что означают цифры УФ-индекса?». khou.com .
  7. ^ аб Фиолетов, В.; и другие. (июль – август 2010 г.). «УФ-индекс: определение, распространение и факторы, влияющие на него». Канадский журнал общественного здравоохранения . 101 (4): И5–И9. дои : 10.1007/BF03405303. ПМК 6974160 . ПМИД  21033538. 
  8. ^ «УФ-индекс: подтвержден ли он?». NOAA /Национальная метеорологическая служба. 2006.
  9. ^ Аб МакКинли, AF и Диффи, BL (1987). «Эталонный спектр действия при эритеме кожи человека, вызванной ультрафиолетом». Журнал CIE . 6 (1): 17–22.
  10. ^ ab «УФ-спектральное излучение и спектр эритемного действия». НОАА . 2006.
  11. ^ Уэбб, Энн Р.; Слэйпер, Гарри; Кепке, Питер; Шмальвизер, Алоис В. (март 2011 г.). «Знай свой стандарт: разъяснение спектра действия CIE при эритеме». Фотохимия и фотобиология . 87 (2): 483–486. дои : 10.1111/j.1751-1097.2010.00871.x . PMID  21366601. S2CID  27978649.
  12. ^ Мошаммер, Х; Симич, С; Халуза, Д. (24 октября 2016 г.). «УФ-индексы» - что они обозначают?». Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 13 (10): 1041. doi : 10.3390/ijerph13101041 . ПМК 5086780 . ПМИД  27783061. 
  13. ^ ab «Как рассчитывается УФ-индекс». СанУайз. Агентство по охране окружающей среды США . 21 августа 2015 г. Архивировано из оригинала 29 ноября 2012 года.
  14. ^ ab «Как рассчитывается УФ-индекс?». Смитсоновский институт . Архивировано из оригинала 13 июня 2010 года.(Этот источник содержит некоторые числовые ошибки.)
  15. ^ Керр, Дж.Б.; и другие. (1994). «Канадская служба охраны озона и консультативные программы по УФ-В». Озон в тропосфере и стратосфере, Часть 2: Материалы четырехлетнего симпозиума по озону, 1992 г. НАСА/Центр космических полетов Годдарда: 794–797. N95-11093.
  16. ^ «УФ-индексу Министерства окружающей среды Канады исполняется десять лет: теперь сообщения о солнечной безопасности доносятся до 26 стран» (пресс-релиз). Окружающая среда Канады . 27 мая 2002 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г.
  17. ^ Отчет Совещания экспертов ВМО по измерениям УФ-В, качеству данных и стандартизации УФ-индексов, 1994 г. Глобальная служба атмосферы (Отчет). Всемирная метеорологическая организация . 1995. ВМО/ТД-№. 625.
  18. ^ Организация abc, Всемирная метеорологическая (2002). Глобальный солнечный УФ-индекс: Практическое руководство. Всемирная организация здравоохранения . hdl : 10665/42459. ISBN 978-92-4-159007-5.
  19. ↑ Оскин, Бекки (8 июля 2014 г.). «Сверкающий мировой рекорд: самые сильные ультрафиолетовые лучи измерены в Южной Америке». LiveScience.com .
  20. ^ Каброл, Натали А.; и другие. (8 июля 2014 г.). «Рекордное солнечное ультрафиолетовое излучение в тропических Андах». Границы в науке об окружающей среде . 2 (19). 19. Бибкод : 2014FrES....2...19C. дои : 10.3389/fenvs.2014.00019 .
  21. ^ Маккензи, Ричард Л.; и другие. (8 апреля 2015 г.). «Комментарий к статье «Рекордное солнечное УФ-излучение в тропических Андах, авторы Кэброл и др.»». Границы в науке об окружающей среде . 3 . 26. дои : 10.3389/fenvs.2015.00026 .
  22. ^ «Что такое УФ?». СанСмарт. Совет по раку Виктории. Архивировано из оригинала 26 января 2016 года.
  23. ^ «УФ-предупреждение». СанУайз. Агентство по охране окружающей среды США . 21 августа 2015 г. Архивировано из оригинала 14 октября 2011 года.
  24. ^ "Награды Озона". Всемирная метеорологическая организация . Октябрь 2007 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г.
  25. ^ «Приложение SunSmart Global UV помогает защитить вас от опасностей солнца и способствует здоровью населения» . Всемирная организация здравоохранения. 2022.
  26. ^ аб Дресбах, Сереана Ховард и Браун, Ванда (2008). «Ультрафиолетовое излучение» (PDF) . Серия информационных бюллетеней о невидимой среде. Университет штата Огайо. СДФС-199-08. Архивировано из оригинала (PDF) 17 января 2009 г.
  27. ^ «Шкала УФ-индекса». Безопасность Солнца. Агентство по охране окружающей среды США . 04 февраля 2013 г. Проверено 28 июня 2019 г.
  28. ^ Итон, Кит (16 июля 2014 г.). «Ваше время на солнце, измеряемое с точностью до минуты». Нью-Йорк Таймс .
  29. ^ Ли, Ю-Вэнь; Чу, Чиа-Ю (ноябрь 2007 г.). «Минимальная доза широкополосного ультрафиолета B при эритеме на тайваньском языке». Журнал Формозской медицинской ассоциации . 106 (11): 975–978. дои : 10.1016/S0929-6646(08)60071-6. ПМИД  18063522.

Внешние ссылки