Ультрафиолетовый индекс
Ультрафиолетовый индекс , или УФ-индекс , представляет собой международный стандарт измерения силы солнечные ожоги , вызывающего ультрафиолетового (УФ) излучения , 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 кожи человека . солнечный ожог [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 повреждения глаз , такие как катаракта .
Шкала была разработана канадскими учеными в 1992 году, а затем принята и стандартизирована ООН Всемирной организацией здравоохранения и Всемирной метеорологической организацией в 1994 году. [3] Организации общественного здравоохранения рекомендуют людям защищать себя (например, нанося на кожу солнцезащитный крем, надев шляпу и солнцезащитные очки ), если они проводят значительное время на открытом воздухе, когда УФ-индекс равен 3 или выше; более подробные рекомендации см. в таблице ниже.
Описание
[ редактировать ]
УФ-индекс представляет собой линейную шкалу, которая измеряет интенсивность УФ-излучения по отношению к солнечному ожогу. 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 оно вдвое интенсивнее, но вдвое короче. [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 ошибкой (особенно когда облачность неожиданно тяжелая или легкая), обычно она находится в пределах ±1 единицы УФ-индекса от того, который будет измерен. [8]
Когда УФ-индекс представляется 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 летнее время соблюдается . 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
[ редактировать ]
УФ-индекс — это число, линейно связанное с интенсивностью УФ-излучения, вызывающего солнечные ожоги, в данной точке поверхности Земли . Это не может быть просто связано с интенсивностью излучения (измеряется в Вт / м). 2 ), потому что 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 которых различия достигают 2%. [11] Результат интегрируется 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 ДУВ разделен на 25 мВт/м. 2 для создания 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 295 нм, 74 мВт/(нм·м 2 ) при 305 нм и 478 мВт/(нм·м 2 ) при 325 нм. (Обратите внимание на огромное поглощение, которое уже произошло в атмосфере на коротких волнах.)Весовые коэффициенты эритемы, 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 того же самого 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. используя все промежуточные веса во всем спектральном диапазоне от 290 до 400 нм. [13] выдает показатель 264 мВт/м 2 (DUV), который затем делится на 25 мВт/м 2 чтобы дать УФ-индекс 10,6. [14]
История
[ редактировать ]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 заменили противоречивые региональные версии, указав не только единый метод расчета (канадское определение), но также стандартные цвета и графику для визуальных средств массовой информации. [18]
был обнаружен мировой рекорд УФ-индекса на уровне земли 43,3 . Боливии в Ликанкабур 29 декабря 2003 года на вулкане [19] [20] хотя другие ученые оспаривают показания выше 26. [21]
В 2005 году Австралия [22] и Соединенные Штаты [23] запустил УФ-предупреждение. Хотя в двух странах существуют разные базовые требования к интенсивности УФ-излучения, прежде чем выдавать предупреждение, 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 УФ-индекс на 11-е место в рейтинге « Weather Channel журнала 100 величайших погодных моментов» .
запустили приложение для мобильного телефона, предоставляющее локализованную информацию об уровнях ультрафиолетового (УФ) излучения. В 2022 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Всемирная метеорологическая организация (ВМО), Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и Международная организация труда (МОТ). [25]
Использование индекса
[ редактировать ]Рекомендации ниже предназначены для среднестатистических взрослых со слегка загорелой кожей. [ нужна ссылка ] ( Фитцпатрика Шкала цвета кожи : 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 от воздействия ультрафиолета в предыдущие дни.
Когда прогнозируемый дневной УФ-индекс находится в различных числовых диапазонах, рекомендации по защите следующие: [18] [27]
| УФ-индекс | Графический цвет мультимедиа | Риск вреда от незащищенного пребывания на солнце для среднего взрослого человека | Рекомендуемая защита |
|---|---|---|---|
| 0–2 | Зеленый | "Низкий" | Значение УФ-индекса от 0 до 2 означает низкую опасность солнечных ультрафиолетовых лучей для обычного человека. Носите солнцезащитные очки в яркие дни.Если вы легко обгораете, прикройте кожу и используйте солнцезащитный крем широкого спектра SPF 15+.Яркие поверхности, [26] песок, вода и снег, [18] увеличит воздействие ультрафиолета. |
| 3–5 | Желтый | "Умеренный" | Значение УФ-индекса от 3 до 5 означает умеренный риск вреда от незащищенного пребывания на солнце. Оставайтесь в тени около полудня, когда солнце самое сильное.Находясь на открытом воздухе, надевайте солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета.Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 50+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурные дни, после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета. |
| 6–7 | Апельсин | "Высокий" | Значение УФ-индекса от 6 до 7 означает высокий риск вреда от незащищенного пребывания на солнце. Необходима защита от повреждений кожи и глаз. Сократите время пребывания на солнце с 10:00 до 16:00.Если вы находитесь на открытом воздухе, найдите тень и наденьте солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета.Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 50+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурные дни, после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета. |
| 8–10 | Красный | «Очень высокий» | Значение УФ-индекса от 8 до 10 означает очень высокий риск вреда от незащищенного пребывания на солнце. Примите дополнительные меры предосторожности, поскольку незащищенная кожа и глаза могут быть повреждены и могут быстро получить ожоги. Минимизируйте пребывание на солнце с 10:00 до 16:00.Если вы находитесь на открытом воздухе, найдите тень и наденьте солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета.Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 50+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурные дни, после купания или потоотделения. Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета. |
| 11+ | Фиолетовый | «Экстрим» | Значение УФ-индекса 11 или более означает высокий риск вреда от незащищенного пребывания на солнце. Соблюдайте все меры предосторожности, поскольку незащищенные кожа и глаза могут получить ожог за считанные минуты. Старайтесь избегать пребывания на солнце с 10:00 до 16:00.Если вы находитесь на открытом воздухе, найдите тень и наденьте солнцезащитную одежду, широкополую шляпу и солнцезащитные очки, защищающие от ультрафиолета.Обильно наносите солнцезащитный крем широкого спектра SPF 50+ каждые 1,5 часа, даже в пасмурные дни, после купания или потоотделения.Яркие поверхности, такие как песок, вода и снег, увеличивают воздействие ультрафиолета. |
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] Шкалы Фитцпатрика недостаточно для точной оценки минимальной дозы радиации, необходимой для солнечного ожога. Исследования выявили большие различия внутри и между популяциями, например, для людей с типом кожи V МЭД в США составляет 60–100 мДж/см. 2 против 120–240 мДж/см 2 на Тайване. [29] Пренебрегая взвешиванием, 9 мДж/см. 2 составляет 1 час УФ-индекса.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Обзор УФ-индекса» . Агентство по охране окружающей среды США. 2022.
- ^ Ханнеман, КК; и др. (январь 2006 г.). «Ультрафиолетовая иммуносупрессия: механизмы и последствия». Дерматологические клиники . 24 (1): 19–25. дои : 10.1016/j.det.2005.08.003 . ПМИД 16311164 .
- ^ 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. дои : 10.1016/j.ypmed.2019.03.004 . ПМК 6534479 . ПМИД 30844501 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Крафт, Чита (26 июля 2021 г.). «Что означают цифры УФ-индекса?» . khou.com .
- ^ Перейти обратно: а б Фиолетов В.; и др. (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 .
- ^ «УФ-индекс: подтвержден ли он?» . NOAA /Национальная метеорологическая служба. 2006.
- ^ Перейти обратно: а б МакКинли, А.Ф. и Диффи, Б.Л. (1987). «Эталонный спектр действия при эритеме кожи человека, вызванной ультрафиолетом». Журнал CIE . 6 (1): 17–22.
- ^ Перейти обратно: а б «УФ-спектральное излучение и спектр эритемного действия» . НОАА . 2006.
- ^ 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 . ПМИД 21366601 . S2CID 27978649 .
- ^ 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 .
- ^ Перейти обратно: а б «Как рассчитывается УФ-индекс» . СанУайз. США Агентство по охране окружающей среды . 21 августа 2015 г. Архивировано из оригинала 29 ноября 2012 года.
- ^ Перейти обратно: а б «Как рассчитывается УФ-индекс?» . Смитсоновский институт . Архивировано из оригинала 13 июня 2010 г. (Этот источник содержит некоторые числовые ошибки.)
- ^ Керр, Дж.Б.; и др. (1994). «Канадская программа наблюдения за озоном 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.
- ^ «УФ-индексу Министерства окружающей среды Канады исполняется десять лет: теперь информация о безопасности солнца доносится до 26 стран» (пресс-релиз). Окружающая среда Канады . 27 мая 2002 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г.
- ^ 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.
- ^ Перейти обратно: а б с Всемирная метеорологическая организация (2002 г.). Глобальный солнечный УФ-индекс: Практическое руководство . Всемирная организация здравоохранения . hdl : 10665/42459 . ISBN 978-92-4-159007-5 .
- ^ Оскин, Бекки (8 июля 2014 г.). «Сверкающий мировой рекорд: в Южной Америке измерено самое сильное ультрафиолетовое излучение» . LiveScience.com .
- ^ Каброль, Натали А.; и др. (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 .
- ^ Маккензи, Ричард Л.; и др. (8 апреля 2015 г.). «Комментарий к статье «Рекордное солнечное ультрафиолетовое излучение в тропических Андах, авторы Кэброл и др. » . Границы в науке об окружающей среде . 3 . 26. дои : 10.3389/fenvs.2015.00026 .
- ^ «Что такое УФ?» . СанСмарт. Совет по раку Виктории. Архивировано из оригинала 26 января 2016 года.
- ^ «УФ-предупреждение» . СанУайз. США Агентство по охране окружающей среды . 21 августа 2015 г. Архивировано из оригинала 14 октября 2011 года.
- ^ «Озоновая премия» . Всемирная метеорологическая организация . Октябрь 2007 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г.
- ^ «Приложение SunSmart Global UV помогает защитить вас от опасностей солнца и способствует укреплению здоровья населения» . Всемирная организация здравоохранения. 2022.
- ^ Перейти обратно: а б 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.
- ^ «Шкала УФ-индекса» . Безопасность Солнца. США Агентство по охране окружающей среды . 04 февраля 2013 г. Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Итон, Кит (16 июля 2014 г.). «Ваше время на Солнце, измеряемое с точностью до минуты» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ 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
[ редактировать ]- Глобальный индекс ультрафиолета в реальном времени — графическое представление текущего индекса ультрафиолета для земного шара.
- Радиация: индекс ультрафиолета (УФ) - Всемирная организация здравоохранения
- Прогноз УФ-индекса в Европе - Европейская обсерватория климата и здоровья
- Прогноз австралийского УФ-индекса - Австралийское бюро метеорологии
- Прогноз УФ-индекса США - Национальная метеорологическая служба: Центр прогнозирования климата
- Прогнозы УФ-индекса - УФ-индекс сегодня: почасовые прогнозы УФ-индекса в США