6-6. Promieniowanie optyczne (nadfioletowe, widzialne i podczerwone)

Zakresy promieniowania nadfioletowego to: UV-A (nadfiolet bliski), UV-B (nadfiolet średni) i UV-C (nadfiolet daleki (6-6. slajd 11):

6-6. slajd 11 

Działanie promieniowania nadfioletowego ma charakter fotochemiczny, a skutek biologiczny tego promieniowania zależy od ilości pochłoniętego promieniowania, długości fali i od rodzaju eksponowanej tkanki. Ilość pochłoniętego przez tkankę promieniowania jest zależna od jej napromienienia oraz współczynników odbicia i przepuszczania.

Rozróżniamy dwa podstawowe rodzaje szkodliwego oddziaływania nadfioletu na organizm człowieka: na skórę oraz na oczy.

Oddziaływanie nadfioletu na skórę

Promieniowanie nadfioletowe pochłonięte przez skórę może spowodować zarówno szereg szkodliwych reakcji fotochemicznych, np. rumień skóry, zmiany przednowotworowe i nowotworowe, wzrost pigmentacji, złuszczanie się naskórka, jak i korzystnych np. wzrost odporności organizmu, powstawanie witaminy D3, obniżenie ilości cholesterolu, szybsze gojenie się ran, ustępowanie infekcji i niektórych chorób skóry.

Najbardziej widocznym, najczęściej spotykanym i badanym objawem ekspozycji skóry na nadfiolet jest jej rumień (zaczerwienienie) czyli erytema  (6-6. slajd 12).

6-6. slajd 12 

Stopień zaczerwienienia i jego przebieg zależą od wielkości napromienienia i długości fali promieniowania. Wzrost dawki promieniowania powoduje skrócenie okresu utajenia (latencji), po którym pojawia się zaczerwienie. Promieniowanie UV-C wywołuje rumień o jasnym odcieniu, po okresie utajenia wynoszącym przeciętnie 2 ÷ 3 godziny. Rumień taki ustępuje stosunkowo szybko, po około 2 ÷ 3 dniach. Natomiast promieniowanie pasma UV-B wytwarza rumień intensywniejszy, pojawiający się po 5 ÷ 6 godzinach i trwający dłużej (około 4 ÷ 5 dni). Duże dawki promieniowania UV-B mogą doprowadzić do poparzenia skóry objawiającego się bolesnymi obrzękami i pęcherzami. Skuteczność wywoływania rumienia przez pasmo UV-A jest bardzo mała, około 1 000 razy mniejsza niż pasma UV-B. Po ustąpieniu rumienia pojawia się pigmentacja czyli opalenizna skóry, która powstaje na skutek gromadzenia się melaniny w naskórku. Wówczas skóra zaczyna nabierać ciemniejszego zabarwienia, prze co zaczyna spełniać funkcję ochronną przed promieniowaniem nadfioletowym. Mimo, że powtarzająca się ekspozycja skóry na promieniowanie nadfioletowe uodparnia na jego działanie to długotrwałe narażenie na wysokie natężenia UV prowadzi do niekorzystnych zmian w naskórku: przyspiesza proces starzenia się skóry oraz wywołuje zmiany przednowotworowe i nowotworowe. Wielokrotne narażenie skóry na promieniowanie nadfioletowe, szczególnie na promieniowanie o dużym natężeniu, może spowodować nadmierne rogowacenie, które jest czynnikiem sprzyjającym powstawaniu nowotworów, takich jak rak podstawnokomórkowy i płaskokomórkowy oraz czerniak (6-6. slajd 13).

6-6. slajd 13

W krajach leżących w strefach o dużym nasłonecznieniu oraz wśród osób wykonujących prace na wolnym powietrzu jak np. w budownictwie, rybołówstwie czy rolnictwie została stwierdzona większa zachorowalność na nowotwory skóry. W ostatnich latach do istotnych czynników wpływających na wzrost ilości docierającego do powierzchni Ziemi promieniowania UV są tzw. dziury ozonowe, a mieszkańcy obszarów Ziemi nad którymi znajdują się te dziury są szczególnie zagrożeni na to promieniowanie. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że zmniejszenie się warstwy ozonu w stratosferze o blisko 10% może spowodować dodatkowo w ciągu roku około 300 tys. zachorowań na nowotwory skóry, w tym około 4,5 przypadków czerniaka złośliwego. Proces powstawania nowotworów skóry pod wpływem ekspozycji na długotrwałe działanie nadfioletu jest związany z pochłanianiem tego promieniowania przez DNA. Pod wpływem nadfioletu w DNA powstają dimery pirimidyn i właśnie temu zjawisku przypisuje się główną rolę w procesie inicjowania zmian nowotworowych. Rozkład widmowy skuteczności karcinogennej nadfioletu dla skóry człowieka nie został do tej pory jednoznacznie ustalony. Na podstawie wyników badań eksperymentalnych przeprowadzanych na zwierzętach przyjmuje się, że najbardziej skuteczne pod względem wywoływania nowotworów jest promieniowanie o długościach fali zbliżonych do 300 nm [4].

Oddziaływanie nadfioletu na oczy

Promieniowanie nadfioletowe pochłonięte przez oczy może powodować stany zapalne rogówki, spojówek, uszkodzenie siatkówki i rogówki oraz powstawania zaćmy fotochemicznej. Najczęściej spotykanym, ostrym objawem narażenia oka na nadfiolet jest stan zapalny rogówki i spojówek.

Promieniowanie o długości fali poniżej 290 nm jest silnie pochłaniane przez rogówkę i spojówkę oka. Absorpcja tego promieniowania powoduje stany zapalne rogówki objawiające się światłowstrętem, wzmożonym łzawieniem, uczuciem obcego ciała („piasku”) w oku, spazmem powiek, niekiedy upośledzeniem widzenia. Objawy zapalenia pojawiają się po okresie utajenia zależnym od widma promieniowania i wielkości pochłoniętej dawki UV.

Działanie promieni należących do pasma UV-C charakteryzuje krótki okres utajenia, krótszy nawet niż 30 minut, w przypadku dużych dawek promieniowania, a objawy zapalenia ustępują po około 14 godzinach od ekspozycji. W przypadku pasma UV-B okres utajenia jest dłuższy i wynosi od 6 do 24 godzin, a objawy zapalenia ustępują po około 24 ÷ 48 godzinach od ekspozycji. Z badań wpływu UV na rogówkę oka ludzkiego wynika, że maksymalną skuteczność wywoływania zapalenia rogówki posiadają fale o długości 270 nm, a wartość progowa napromienienia powstania tego objawu wynosi 40 J/m² [4].

Zapalenie spojówek wywołane nadfioletem powstaje po okresie utajenia około 5 ÷ 10 godzin i objawia się ich zaczerwienieniem, swędzeniem, pieczeniem, łzawieniem. Czasami występuje światłowstręt, a w przypadku większej dawki dochodzi do bólu i zakłócenia prawidłowego widzenia. Objawy ustępują po upływie od 10 godzin do kilku dni, zależnie od wielkości ekspozycji i intensywności powstałych zmian. Maksymalną skutecznością wywoływania zapalenia spojówek charakteryzują się fale o długości 260 nm, a wartość progowa napromienienia tego objawu wynosi 50 J/m² [4].

Promieniowanie nadfioletowe dłuższe od 290 nm jest przepuszczane przez rogówkę i ciecz wodnistą i dociera do soczewki oka. W soczewce jest silnie pochłaniane co może doprowadzić do powstawania zjawiska fluorescencji przeszkadzającego w procesie widzenia. Natomiast długotrwałe narażenie soczewki na intensywne promieniowanie UV prowadzi do powstania zaćmy (fotochemicznej) czyli trwałego zmętnienia soczewki  (6-6. slajd 14).

6-6. slajd 14

Rozwój zaćmy jest powolny i trwa wiele lat. Przypuszcza się, że największą skuteczność wywoływania zaćmy posiadają fale o długości 300 ÷ 320 nm . Promieniowanie UV powyżej 300 nm docierające do siatkówki oka może być przyczyną powstawania schorzeń lub uszkodzeń siatkówki o charakterze fotochemicznym.