Ultraviolette Strahlung

Photophysikalische Wirkungen

Die UV-Strahlung bildet den kurzwelligen, nichtsichtbaren Bereich der optischen Strahlung. Sie wird im Hinblick auf ihre biologische Wirkung in drei Bereiche unterteilt.

Beim Auftreffen von UV-Strahlung auf Gewebe wird ein Teil von der Körperoberfläche reflektiert - von der menschlichen Haut je nach Einfallswinkel zwischen 5 und 20%. Der in das Gewebe eindringende Strahlungsanteil wird gestreut und/oder absorbiert. Im Gegensatz zur ionisierenden Strahlung wird die Energie der UV-Strahlung vom exponierten Gewebe allerdings nicht gleichmäßig aufgenommen, sondern von speziellen Molekülen absorbiert. Ein hohes Absorptionsvermögen besitzen vor allem ungesättigte organische Verbindungen wie die DNA, aber auch Wasser und Melanin. Die Strahlungsenergie kurzwelliger UV-Strahlung reicht zwar nicht aus, um Atome zu ionisieren, liegt aber im Bereich der kovalenten Bindungsenergie von Molekülen und der Anregungsenergie äußerer Valenzelektronen, so dass durch die Absorption photochemische Prozesse ausgelöst werden können. 

Biologische Wirkungen

Durch die geringe Eindringtiefe ultravioletter Strahlung beschränken sich biologische Effekte beim Menschen auf die Augen und die Haut. Wegen der höheren unkontrollierten solaren UV-Exposition ist die Haut gefährdeter als das Auge und wird im folgenden bevorzugt behandelt. Die Haut verfügt nicht zuletzt deshalb über langzeitig wirkende Schutzmechanismen, wie die sehr effektive Hornschichtverdickung ("Lichtschwiele") und die effektive Pigmentierung ("Hautbräunung"), die gerade in unserer Zeitepoche aus kosmetische Gründen "zweck"entfremdet wird. Das Ausmaß des Schutzes hängt vor allem von der individuellen Konstitution ab und passt sich der jeweiligen UVIntensität an. Der Grad der Anpassung ist allerdings begrenzt.

Bezüglich akuter Effekte an der Haut ist der kurzwellige solare UV-Anteil für die Entstehung eines Sonnenbrandes (Erythems) verantwortlich. Diese entzündliche Hautrötung wird durch photochemische Prozesse hervorgerufen, die mit der Bildung von Zellgiften verbunden sind . Die für die Ausbildung einer Hautrötung (Erythem) innerhalb von 8 Stunden erforderliche Bestrahlungsdosis wird als minimale erythemale Dosis (MED) bezeichnet. Sie liegt bei etwa 250 J/m² für den empfindlichen Hauttyp II, d.h. Menschen mit heller Haut, blonden bis braunen Haaren, meist blauen oder grünen Augen und geringer Bräunung durch UV-Strahlung. Der längerwellige solare UV-Anteil initiiert vorwiegend phototoxische und photoallergische Prozesse, die über körpereigene oder -fremde Stoffe die Strahlenempfindlichkeit der Haut erhöhen.

Auch bezüglich längerfristiger Effekte, wie z.B. der frühzeitigen Hautalterung und der Bildung von Hautkrebs ist vorwiegend der kurzwellige UV-Anteil verantwortlich. Es konnte ein direkter Zusammenhang zwischen UV-Bestrahlung und Hautkrebsinzidenz beobachtet werden. UV-Strahlung verändert ebenfalls das menschliche Immunsystem. Dosiswerte unterhalb eines bestimmten Wertes führen zu einer Immunsuppression der Haut, höhere Bestrahlungen im kurzwelligen UVBereich zu einer systemischen Immunsuppression. Das beste klinische Beispiel ist eine Zunahme von Herpes-Virus- Infektionen nach längeren Sonnenexpositionen im Sommer.

Strahlenhygienische Bewertung

Neben der Vitamin D3-Synthese ist als biopositive Wirkung insbesondere das sich einstellende Wohlbefinden in sonniger Umgebung zu nennen. Letzteres ist jedoch vor allem auf den sichtbaren und (wärmenden) infraroten Anteil zurückzuführen. Bei der Wirkungsbeurteilung überwiegen aber eindeutig die gesundheitlichen Risiken.

Wie bereits erwähnt, zeigen die Wirkungen der UV-Strahlung eine sehr starke Wellenlängenabhängigkeit (biologisches Wirkungsspektrum). Sowohl für das Auge als auch für die Haut ist der kurzwellige UV-Bereich viel wirksamer als der langwellige. So bedarf es z.B. zur Ausbildung einer bestimmten Hautrötung durch langwellige UV-Strahlung einer über 1000-fach höheren spektralen Bestrahlungsstärke als im kurzwelligen UV-Bereich.

Für die strahlenhygienische Bewertung sind vor allem die Wirkungsspektren für die Hautrötung, für die frühzeitige Hautalterung und für die Hautkrebsentstehung bedeutsam. Nach dem derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand haben alle drei Wirkungskurven einen ähnlichen Verlauf. Demzufolge kann der Sonnenbrand, d.h. die kurzzeitig verzögerte biologische Antwort auf zu starke UV-Bestrahlung, als ein geeigneter Indikator für die gesundheitliche Bewertung einer UV-Exposition herangezogen werden.

Die vorgenommene strahlenhygienische Bewertung beruht auf einer Empfehlung der Strahlenschutzkommission (SSK), die eine Klassifizierung nach der UVBelastung und möglichen Schutzmaßnahmen vorgenommen hat (Tabelle). Als Maßeinheit dient der UV-Index, der direkt mit der maximalen erythemwirksamen Bestrahlungsstärke eines Tages verknüpft ist.

Besonders jetzt, im Sommer, sind unsere Augen durch die Sonnenstrahlung gefährdet. Viele tragen "billige" Sonnenbrillen die oftmals gar keinen Schutz vor der schädlichen UV-Strahlung bieten. Hier sollten Sie sich von einem Fachmann beraten lassen.