Grundlagen
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.
Bereiche |
Wellenlänge (nm) |
Biologische Wirkung |
UV-A
UV-B
UV-C |
320 – 400
280 – 320
100 – 280 |
photosensibilisierend
erythemwirksam
keimtötend |
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.
UV-Index |
Eery
[mW/m²] |
Belastung |
Zeit in der ein Sonnenbrand auftreten
kann |
Schutzmaßnahme |
> 7
5-7
2-4
0-1 |
> 187,5
112,5-187,5
37,5-112,5
0-37,5 |
sehr hoch
Hoch
Mittel
Niedrig |
< 20 min
> 20 min
> 30 min
unwahrscheinlich |
unbedingt
erforderlich
erforderlich
empfehlenswert
nicht notwendig |
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.
|