Ugrás a tartalomhoz

Pigmentált elváltozások differenciáldiagnosztikája

Remenyik Éva (2011)

Debreceni Egyetem

1. fejezet - UV-FÉNY FORRÁSOK

1. fejezet - UV-FÉNY FORRÁSOK

A 19. század második feléig a nap volt az egyetlen ultraibolya/viola (UV)-sugárforrás. A mesterséges fényforrások első példányát, a szénelektródákat tartalmazó higanygőz lámpát 1852-ben szabadalmaztatta E.H. Jackson. A germicid hatású UVC spektrumot 1877-től kezdve használják rendszeresen fertőtlenítésre, terápiás célra pedig, lupus vulgarisban Finsen próbálta ki úttörőként a 20. század fordulóján a később róla elnevezett szénívlámpát (McGregor 1999). Ezt követően a részben a foglalkozás során használt, részben orvosi vagy kozmetikai célú UV-sugárforrások mind nagyobb száma és változata jelentősen megnövelte az emberi bőr nem szándékos vagy akaratlagos expozícióját.

A teljes (200-400 nm) UV spektrumot a CIE (Comite Internationale d’Eclairage) biológiai hatás szempontjából három sugártartományra osztja: UVC: 200-280 nm, UVB: 280-315 nm, UVA: 315-400 nm, amelyben az UVB sáv felső határának meghatározása annak a molekuláris hatásnak alapján történt, mely szerint a nukleinsavakban a pirimidin dimerizációs effektus határhullámhossza 315 nm. A fotodermatológiában évtizedek óta általánosan használatos felosztás az előbbitől némileg eltérő: az UVC sáv a 200-290 nm, az UVB a 290-320 nm, az UVA a 320-400 nm közötti hullámhossztartományt jelöli.

A legrövidebb hullámtartományt (UVC) jelenleg a földfelszínre érő természetes napfény nem tartalmazza a védő ózonköpeny szűrő hatása következtében, azonban számos mesterséges fényforrás (például a germicidlámpák) emittálják. Az UV-sugárzás (UV-radiáció, UVR) legaktívabb és csaknem minden kedvező és adverz biológiai hatásáért felelős UVB sávját mind a napfény, mind nagyszámú mesterséges fényforrás egyaránt sugározza. Ugyanez vonatkozik az azonos mennyiségben biológiailag legkevésbé káros hosszúhullámú UVA-ra is, amelyet az újabb molekuláris biológiai vizsgálatok eredményei alapján (l. részletesen „A nap/UV-fény biológiai hatásai az egészséges bőrre" fejezetben) UVA1 (340-400 nm) és UVA2 (320-340 nm) tartományra szokás osztani.

Természetes UVR-forrás/napfény

A földfelszínre érkező napsugárzás spektrumának mindössze 5%-át teszi ki a 290-400 nm-ig terjedő, azaz az UVB-ből és UVA-ból álló ultraibolya tartomány (Bazsa 1995). Nyáron, délidőben Észak-Európában az UVA sugármennyiség 40 W/m2 , az UVB kevesebb, mint 3 W/m2. Az intenzitást és az aktuális spektrumot a következő tényezők határozzák meg alapvetően és módosítják folyamatosan:

1/ a napszak,

2/ az évszak,

3/ a földrajzi helyzet (szélességi fok),

4/ a tengerszint feletti magasság,

5/ a felszíni visszaverődés,

6/ az időjárási viszonyok (felhősödés, páratartalom, stb.) és

7/ a légkör szennyezettsége (Diffey 1992).

Az első három a napnak az égbolton elfoglalt helyével áll kapcsolatban (beesési szög). Valamennyi tényező sugárzásra kifejtett hatásának mértéke a légkör vastagságának és a hullámhossznak a függvénye (minél rövidebb a hullámhossz, annál jobban gyengül a sugárzás).

1/ Nyáron a teljes napi UVR 20-30%-a 11 és 13 óra, 60%-a 11 és 15 óra, 75%-a 9 és 15 óra között éri el a földfelszínt (Diffey 1990/a, Rontó 1994).

2/ Az évszakok elsősorban a mérsékelt égövön befolyásolják az UVR intenzitását, ami különösen az UVB-t érinti.Ezt a hullámsávot az ózon erősebben abszorbeálja, mint az UVA-t. Mivel az északi féltekén az ózonréteg áprilisban és májusban vastagabb, mint augusztusban és szeptemberben, a két UV-tartomány intenzitása közt jelentős különbség mérhető az év folyamán (Roelandts 1992). Az évszakok okozta változások kevésbé érzékelhetők az egyenlítő felé közeledve, amint azt a 2. táblázat illusztrálja Diffey nyomán (1990/a).

3/ Az egyenlítőtől távolodva az évi UVR mennyiség fokozatosan csökken. A földfelszínt évente érő sugárdózis egy adott szélességi fokon (20-60 szélességi fok között) MED-ben kifejezett értéke a következő képlettel becsülhető meg:

évi sugáradag (összes MED/év) = 2 x 104 exp (-szélességi fok/20)

Egy hazai mérés szerint Magyarország déli határvidékét körülbelül 8 %-kal több UVB sugárzás éri, mint az északi peremét (Rontó 1994).

4/ A tengerszint feletti magasság befolyása az UVR erősségére 1000 méterenként 8%-nyi, amely az UVB-ben kifejezettebb, mint az UVA-ban (Blumthaler 1997). A biológiai hatásban ez úgy nyilvánul meg, hogy 300 méterenként 4%-kal nő az UVR okozta leégés veszélye (Robertson 1972: cit. Diffey 1990/a). A mélyen fekvő földrajzi helyek viszont, például a Holt tenger környéke 400 méterrel a tengerszint alatt, relatíve szegények UVB-ben (Kushelevsky 1975: cit. Diffey 1990).

5/ A felszíni visszaverődés (reflexió) hatása és jelentősége a felület minőségétől függ. A fű mindössze 3%-ot, a homok körülbelül 25%-ot, a friss hó legalább a felét, sőt esetenként akár 95 %-ot is visszaver az UVB sugárzásból. Síeléskor a megnőtt sugármennyiség nemcsak a reflexióból, hanem a tengerszint feletti magasságból is adódik, és a bőr mellett a szemet is veszélyezteti (fájdalmas photokeratitis). A közhiedelemmel ellentétben a víz mindössze 5%-át veri vissza a gyulladáskeltő UVR-nek, miközben 75%-át még 2 méter mélységben is átengedi. Úszáskor a nagy testfelületet érintő gyulladást a közvetlen és az égboltról szórt napsugárzás (skylight) együttesen váltja ki.

6/ A légköri/időjárási tényezők közül elsősorban a felhők csökkentik az UVR intenzitását, de víztartalmuk következtében méginkább gyengítik az infravörös spektrumét. Ez a körülmény azért vezethet túlzott, illetve túl nagy expozícióhoz, mert ha felhős az égbolt, csökken vagy egyenesen hiányzik a figyelmeztető melegérzés. Meteorológiai mérések szerint a vékony, összefüggő felhőréteg mindössze 50%-kal csökkenti az UVB energiáját. A napfény szórt UVB komponense (égboltsugárzás) még akkor is csak ritkán kisebb 10 %-nál, ha vastag felhőtakaró borítja az eget.

A légkör szennyezettsége ugyancsak fényszórás révén gyengíti a sugárzás erősségét. A gázmolekulák un. Rayleigh-féle szórást okoznak, míg az aeroszolok (szuszpendált részecskék) meglehetősen bonyolult módon végzik ezt. Az olyan szennyeződések, mint a nitrogén-dioxid, a kéndioxid, abszorpció révén hatnak. De elnyelés útján gyengíti az UVR-t az oxigén is, amely legerősebben a 200 nm-nél rövidebb hullámtartományt abszorbeálja.

Külön említést érdemel az ózon (O3 ), amelynek mind nagyobb a jelentősége a napfény/UVR mennyiségének és minőségének befolyásolásában, ennek következtében az élővilágban, beleértve a humán sugárkárosodásokat (Andrady 2005). Az ózon oxigén-molekulából keletkezik a napfény UVC-R hatására leginkább a trópusok felett, - ahol a napsugárzás a legerősebb, - és összefüggő köpenyként körülveszi az egész földet. A felszíntől a légkör külső határáig mindenütt megtalálható, legnagyobb mennyiségben a tengerszint felett 15-35 km magasságban a sztratoszférában (Leun 2004). Az ózon az UVR-ből legerősebben az UVC-t abszorbeálja 255 nm-es maximummal. Az UVA felé haladva az abszorpció egyre csökken, 340 nm körül már nem detektálható.

A „védőpajzs" hatékonysága az ózonmennyiség függvénye. Ez annak a rétegnek a vastagsága, amely elméletileg akkor képződne, ha a tiszta ózont összenyomnánk azon a hőmérsékleten és nyomáson, amely a földfelszínen uralkodik. Az érték típusosan 3 mm-nek adódik, de a földrajzi helytől és időtől függően változik. Az ózon mennyiségét a napfény UVC-R hatására történő képződésének és fokozatos kémiai lebomlásának sebessége határozza meg, transzportját a szelek végzik. Keletkezése stabil és ember által nem befolyásolható. Lebomlását viszont felgyorsíthatja a levegőszennyeződés, amely mindig az emberi tevékenység következménye.

Ez utóbbi folyamat sokáig csak helyi vagy regionális problémát jelentett. A veszély a 70-es években vált világméretűvé (Molina 1974). A globális károsodást okozó szennyeződés két forrásból eredt. Az ózonréteg magasságában szálló szuperszonikus repülőgépek viszonylag kis mennyiségben kibocsátott gázai, főként a nitrogénoxidok katalizálják az ózon lebomlását, szignifikáns veszteséget okozva (Crutzen 1970, cit. van der Leun 2004). Ezzel egyidőben derült fény a másik és még fenyegetőbb veszélyre (Molina 1974). Olyan vegyi anyagokat azonosítottak, elsősorban halogénezett szénhidrogéneket (freonok: klórfluorokarbonok, (CFC)), amelyek szintén depletálják az ózont. A CFC-t évtizedek óta kiterjedten alkalmazzák hűtőszekrényekben és légkondicionálókban hűtőközegként, aeroszolokban, többek között gyógyászati célra is mint adagolószelepes nazális vagy inhalációs készítmények hajtógázait, továbbá használatosak élelmiszerek csomagolásához, szigetelésre és vegytisztításra is. Rendkívül stabilak és hosszú életidejűek. Ha a légkörbe kerülnek, 100 évnél tovább is változatlanul ott maradnak, így koncentrációjuk a 80-as évek közepére évente 5-10 %-kal emelkedett. Belőlük a sztratoszférában az UVC-R klór- és fluoratomokat hasít le, amelyek az ózon molekulákkal reakcióba lépve meggyorsítják oxigénné történő lebomlásukat. Egyetlen atomjuk akár százezer ózonmolekulát is tönkre tud tenni. Még károsabbak azok a brómatomok, amelyek hasonló módon képződnek a sztratoszférában a talaj fertőtlenítésére, tűzoltásra használt, majd a légkörbe kerülő brómvegyületekből (például halonok: brómtrifluorometán). A 70-es években felismert veszély ellenére az ózon-depletáló vegyületeket jóideig továbbra is kiterjedten alkalmazták. 1985-től kezdve („Bécsi konvenció") folyamatosan nemzetközi (UNEP) intézkedések lépnek életbe. Az 1989-ben Montrealban elfogadott protokollt az ózonréteg deplécióját okozó anyagok korlátozásáról 188 ország fogadta el (Andrady 2005). Ennek eredményeként gyártásuk 90%-kal csökkent.

N.B. A legújabb megfigyelések szerint az ózonréteg károsodását elősegítik az ugyancsak emberi tevékenység okozta kedvezőtlen éghajlati változások is (globális felmelegedés, „üvegház hatás").

Bár az ózon-depletáló vegyületek szabadon mozognak és terjednek a föld légkörében, az ózonréteg kedvezőtlen változása nem egyenletes. Jelenleg a trópusokon például, ahol a legtöbb ózon keletkezik, még intakt a réteg. Elvékonyodása, amely a déli féltekén kifejezettebb (Abarca 2002), a szélességi fokok középtáján már jól mérhető, nyomonkövethető. Károsodása a legerőteljesebb a sarkokon, különösen az Antarktiszon, ahol minden évben un. ózonlyuk keletkezik, amely területen a rétegvastagság kevesebb, mint a normális 50%-a. A lyuk nagysága és mélysége ugyan évente változik, de a korai 80-as évek óta állandóan megfigyelhető. Eltünése optimális esetben e század közepére várható.

A globális ózonveszteség a 80-as, 90-es években állandó jelleggel nőtt, számszerűen évtizedenként 2-3%-kal, ami a magasabb szélességi fokokon akár az 5-15%-ot is elérte. Az újabb előrejelzések szerint az ózonveszteség 2040-ig várhatóan állandósul, de az is lehetséges, hogy a helyzet tovább romlik (Abarca 2002). A védőpajzs károsodása következtében a földfelszínre jutó napfény erőssége intenzívebbé válik, spektruma a rövidebb hullámhossztartományok felé tolódik el (Jones 1992, Longstreth 1998). Ha a magaslégköri ózon koncentráció 1 %-kal csökken, a napsugárzás 2 %-kal erősödik. Egzakt mérésekkel pontosan nyomon követhető volt a megnövekedett UVB-R is az ózondepléció epizódjai idején (Abarca 2003). Jelenleg az ózonköpeny (még mindig ) kiszűri a teljes UVC-sávot és az UVB túlnyomó részét (90%-át), vagyis védelmet nyújt a napfény legveszélyesebb gyulladás- és rákkeltő hullámsávjai ellen. A depléció fotodermatológiai következményeivel (Leun 1989) „A fotoszenzitív bőrbetegségek epidemiológiája" fejezet foglalkozik részletesen.

Az ózonréteg hazai változásairól 1969 óta vannak adatok. Budapest felett az 1970 és 1990 közti periódusban 10 évenként 6 DU-nyivel (1,7 %/ 10 év) csökken az ózonréteg vastagsága (Rontó 1994), ami hasonló az azonos földrajzi helyzetű állomásokon észleltekhez. 1992 elején ugrásszerű változás következett be, a korábbi ózonszinthez képest 10% körüli tartós ózonhiány alakult ki. Ennek nagysága december és március között 6-17% -ot tett ki (Rontó 1994), éppen annyit, mint az északi féltekén elhelyezkedő 3 nagy szárazföldi régióban (Észak-Amerika, Észak-Európa és Szibéria). Napokra lebontva extrém magas ózondeficit a vizsgált napok 6%-ában volt mérhető.

*1 Dobson egység megfelel 0,01 mm vastagságú 20o C -os 1 atmoszféra nyomású ózonnak

Majd az Országos Meteorológiai Szolgálat egy későbbi kiadványában (Körny.-véd. Min.) az előzőektől eltérően a 90-es évek végéig már folyamatos ózondeficit volt mérhető Budapest fölött.

Mivel az előzőekben ismertetett tényezők folyamatosan módosítják a napsugárzást, az akut (leégés, dermatitis solaris) és a késői krónikus károsodások (bőröregedés, cutan malignomák) prevenciója érdekében ismernünk kell földfelszínre érkező aktuális intenzitását és spektrumát. Korunkban ez különösen az ózonkoncentráció állandó változása/csökkenése miatt vált fontossá. Ezt a célt szolgálja a több nemzetközi szervezet (WHO, Meteorológiai Világszervezet, az ENSZ környezeti programja, stb.) által javasolt UV-index (UVI) nagyságának naponkénti meghatározása és közzététele. Az UVI teljesítmény jellegű mennyiség, az irradianciát fejezi ki. A CIE által kidolgozott skála értékei a földrajzi adottságoktól függenek. 1995 óta országonként előre jelzik a várható akut bőrkárosító maximális UVR dózist. Minél nagyobb az indexszám, annál nagyobb a valószínűsége az adott napon a leégésnek, illetve annál kevesebb idő kell kialakulásához. Az UVI becsült értéke Európában 0-10 között lehet, de általában nem haladja meg a 8-at, legfeljebb vízparti üdülőhelyeken, az egyenlítőhöz közel viszont elérheti a 20-at.

Jelentése a következő:

1 és 2 alacsony,

3 és 4 mérsékelt,

5 és 6 magas,

7 és 8 nagyon magas,

9 felett extrém UVR

Hazánkban az index naponkénti közlését néhány éve az Országos Meteorológiai Szolgálat rendszeresítette a nyári hónapokban a TV és a rádió időjárásjelentéséhez kapcsoltan.