Борислав Благоев Стефан Димитров

1. Биологически активна ултравиолетова радиация Методи и модели за измерване Борислав Благоев Стефан Димитров Геофизичен институт- БАН Секция Физика на атмосферата

2. Ултравиолетова радиация и UV-индекс; Измервания на биологически активното ултравиолетово излъчване на Слънцето по света; Измерване на ултравиолетовата радиация в България; Прогнозиране и модел на индекса на биологически активната ултравиолетова радиация; Метод за изчисление на времето за изгаряне, представянето му и полезна информация.

3. Ултравиолетова радиация и UV- индекс Слънцето е звездата в центъра на нашата Слънчева система. Планетата Земя е разположена в орбита около Слънцето, както и други планети, астероиди, комети и облаци космически прах. Главната звезда в една планетарна система бива наричана „слънцето“ на системата, а в случай на повече от една звезда говорим „слънца“. Енергията, излъчвана от слънцето под формата на светлина, поддържа почти целия живот на Земята чрез механизма на фотосинтезата.Слънцето е определящо за състоянието на климата и времето на Земята. Спектърътна излъчване на Слънцето включвасветлинни, топлинни и ултравиолетови (UV) лъчи.Ултравиолетовият диапазон обхваща вълни с дължина между 100и 400 нанометра (nm) и се разделя на тричасти: UVA – между 315 и 400 nm UVB – между 280 и 315 nm UVC – между 100 и 280 nm

4. Когато слънчевата светлина преминава през атмосферата, цялата UVС- и приблизително 90% от UVВ-радиацията се абсорбират от озона, водната пара, кислорода и въглеродния двуокис. Атмосферата влияе по-малко на UVА- радиацията. Ето защо лъчението, която достигаземната повърхност, се състои основно от UVА-и малки количества UVВ- радиация. Установяването на вредните ефекти върху човека и неговото здраве води до необходимостта от прецизни и навременни измервания на UV-радиацията и прогнозиране на UV-индекса . UV-индексът характеризира нивото на слънчевата UV-радиация върху земната повърхност. С нарастването на UV-индексасе увеличава и вероятността за уврежданена кожата и очите,като колкото е по-висок той, толкова по-кратко е времетонеобходимо за увреждане.UV- индексът може да бъде представен чрез графики, таблици и диаграми.

6. Индекс на биологически активната ултравиолетова радиация Където Еλ е спектралното слънчевоизлъчване, изразено в W/(m2nm), придължина на вълната λи dλ - интервална вълната, използвани в сумирането.Ser(λ) е референтният еритемен спектър на действие и Ker е константа равна на 40 m2/W.

7. Mеждународно приета скала запредставяне UV – индекса чрез цветови кодове

8. Измервания на биологически активното ултравиолетово излъчване на Слънцето по света • Водещи страни в измерването и изследването на UV-индекса са: • САЩ -National Science Foundation (NSF); The Environmental Protection Agency (EPA); The United States Department of Agriculture (USDA) • Kaнада -Meteorological Service of Canada (MSC); The Canadian WeatherNetwork • Финландия -Finnish Meteorological Institute (FMI); (STUK) The Radiation and Nuclear Safety Authority; University of Helsinki; Finnish Institute of Occupational Health • Гърция-Aristotle University of Thessaloniki; University of Athens; Academy of Athens, Foundation for Biomedical Research • Япония -The Japan Meteorological Agency (JMA); National Institute for Environmental Studies (NIES).

9. Измервания на UV-индекса се извършват и в много други страни по света. В някои от тях, като Аржентина и Италия например, има изградени мрежи за наблюдение. Въпреки сериозността на проблема с UV-радиацията повечето държави започват да инсталират уреди за измерването и през 90-те години на миналия век.В момента съществуват множество производители на спектрофотометри, спектроскопи и др. инструменти за мониторинг и анализ на радиационното лъчение. Водещи фирми са Bentham, Eppley,Solar Light , Yankee,Kipp & Zonen, които произвеждат едни от най-разпространените уреди от този тип Brewer Mk IV. Yankee UVB-1 Pyranometer Brewer Mark IV Global UV Monitoring Organizations

10. Измерване на ултравиолетовата радиация в България От началото на 2007 година в Геофизичния институт към БАН функционира апаратура за мониторинг на биологично ефективното ултравиолетово излъчване на Слънцето в диапазона 280-315 nm. Апаратурата е производство на Solar Light Company, Philadelpia, модел 501 и е предназначена за наземни измервания. Комплектът включва датчик и устройство за управление и съхранение на информацията. Режимът на работа е непрекъснат и осигурява автоматично натрупване на стойности на индекса на ултравиолетовото излъчване (UV-индекс).

11. В момента измерватели на биологично активната ултравиолетова радиация работят в София, сградата на ГФИ, в Геофизична станция Витоша и в Шкорпиловци - Черноморска база на Институт по Океанология – БАН, като мрежата ще се разширява и в бъдеще. Измерваните през денястойности се представят на всеки час на Интернет страницата на Геофизичния институт.

12. Прогнозиране и модел на индекса на биологически активната ултравиолетова радиация На базата на проведените измервания е определена стойността на индекса при положение на Слънцето в зенит(зенитен ъгъл =0 и при напълно ясно небе). Тази стойност е UV0= 9. Зависимостта на индекса от локалното време (LT) при ясно небе е: Това уравнение отчита влиянието на поглъщането на ултравиолетовата радиация от атмосфератаи се използва за прогнозиране на стойностите на UV-индекса в зависимост от календарната дата и локалното време.

13. Методът се основава на зависимостта между минутите престой на слънце и UV – индекса, като се взимат предвид четирите основни типа кожа:- силно чувствителна- чувствителна- нормална - слабо чувствителна Метод за изчисление на времето за изгаряне, представянето му и полезна информация

15. y = 0,4697x2 - 12,009x + 86,473 – Тип кожа 1 y = 0,7305x2 - 18,811x + 134,34 – Тип кожа 2 y = 1,1255x2 - 26,091x + 177,20 – Тип кожа 3 y = 1,2175x2 - 29,629x + 211,29 – Тип кожа 4Използвайки получените от графиката уравнения, можем да пресметнем необходимото време за изгаряне на всеки отделен тип кожа.

16. Фактори, влияещи върху допустимото време за излагане на слънце:1. Надморска височинаUV-радиацията се увеличава с 10 % на всеки 1000 метра или по-точно с 1 % на всеки 100 метра.2. Влияние на oколните повърхности:Отражението от околни повърхности влияе силно върху продължителността на излагане на слънце като времето за безопасен престой се намалява съответно при:Снежна покривка –с1.9 пъти;Пясък –с1.15 пъти;Морска пяна–с около1.25пъти;Вода– соколо1.1пъти.

17. В момента се разработва нова страница от сайта на ГФИ, на която всеки ще може да провери времето за изгаряне и препоръчителния защитен фактор на лосиона, който да използва. Предвидено е автоматично определяне на индекса на биологически активната ултравиолетова радиация при ясно небе по средния за България модел за зададена дата и час. На базата на този индекс се изчислява допустимото време за престой под преки слънчеви лъчи без предпазни средства, като се отчитат и зададени тип кожа, надморска височина и наличие на условия за отражение-сняг, пясък, вода. Предлага се минимално допустим защитен фактор на слънцезащитен крем, който позволява безопасен престой два часа. Към страницата

18. Заключение 1. Извършено е проучване на световния опит в измерването, моделирането и прогнозирането на индекса на биологически активната ултравиолетова радиация. 2. На базата на измерване на UV-индекса в България е изготвен среден модел за страната, отчитащ сезона и локалното време. 3. На базата на препоръките и изследванията на световни здравни организации е съставен алгоритъм и програма за изчисление на времето за безопасен престой под слънчевите лъчи в зависимост от UV-индекса, типа на човешката кожа, надморската височина и наличие на отражение от сняг, вода или пясък.

19. Благодарим за вниманието! Със специални благодарности на н.с. инж. Пламен Мухтаров за вещите съвети в процеса на работа.