眼部紫外線暴露日間分布規(guī)律及眼紫外線指數(shù)研究.pdf

1、前言:
　　 隨著臭氧層破環(huán)這一重大環(huán)境問題的提出,圍繞臭氧空洞引發(fā)的一系列環(huán)境事件而展開的討論備受國(guó)際社會(huì)關(guān)注。平流層臭氧量的減少已經(jīng)導(dǎo)致地球表面紫外(ultraviolet,UV)輻射水平增加,導(dǎo)致由日光紫外輻射的過度暴露所引起的直接或間接的健康損傷有所增加。據(jù)WHO報(bào)告,全球因過度紫外線暴露導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)總量約達(dá)150萬傷殘調(diào)整壽命年,其中白內(nèi)障約占53萬。我國(guó)國(guó)民由于膚色的原因皮膚癌患病率很低,但白內(nèi)障患病率卻很高。因此

2、,研究眼部紫外線暴露日間分布規(guī)律對(duì)于減少眼部紫外線的過度暴露,預(yù)防和延遲白內(nèi)障的發(fā)生有重要意義。
　　 本研究選擇了我國(guó)不同緯度的三亞(18.4°N)、紹興(30.1°N)和沈陽(yáng)(41.6°N)三個(gè)地區(qū)作為監(jiān)測(cè)地點(diǎn),以獲得幾乎覆蓋全部太陽(yáng)高度的眼部紫外線暴露數(shù)據(jù),全面闡明眼部紫外線暴露的日間分布規(guī)律。我們采用旋轉(zhuǎn)式眼部紫外線暴露模型模擬人體戶外站立狀態(tài)下眼部的紫外線暴露情況,對(duì)模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí)、背對(duì)太陽(yáng)時(shí)及平均暴露狀態(tài)下的眼部紫外

3、線暴露強(qiáng)度及與眼部損傷作用光譜相關(guān)的眼部生物有效暴露強(qiáng)度、眼部紫外線暴露劑量進(jìn)行了研究,進(jìn)而闡明我國(guó)不同緯度地區(qū)眼部紫外線最大暴露所在的太陽(yáng)高度時(shí)空分布規(guī)律。同時(shí),我們還建立了便于公眾進(jìn)行眼部防護(hù)的指導(dǎo)性的眼紫外線指數(shù)UVIE,它也是對(duì)UVI預(yù)報(bào)的重要補(bǔ)充和完善。
　　 本研究在防止眼部紫外線過度暴露方面,將指導(dǎo)公眾正確認(rèn)知眼部紫外線暴露的危險(xiǎn)時(shí)段,提升公眾的防護(hù)意識(shí),積極正確的使用太陽(yáng)防護(hù)措施,有效避免紫外線所致的眼部損傷。<

4、br>　　 材料與方法:
　　 一、旋轉(zhuǎn)式眼部紫外線暴露模型
　　 旋轉(zhuǎn)式眼部紫外線暴露模型由三部分組成,分別是轉(zhuǎn)盤、支架及人體模型,整體高度約1.65米。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1min/轉(zhuǎn)。光纖光譜儀的一個(gè)探頭置于模型右眼中心眼表面最前位置,用于進(jìn)行眼部紫外暴露強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)。眼部探頭的視線低于水平面約10°,眼視角約139°。光纖光譜儀另一探頭位于模型頭頂水平位置,用于進(jìn)行水平環(huán)境紫外輻射強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)。由于本研究進(jìn)行的是絕對(duì)輻射強(qiáng)度

5、的測(cè)量,所以光譜儀進(jìn)行了輻射定標(biāo),光譜范圍為200nm-400nm。儀器的校正由英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(NationalPhysicalLaboratory,NPLGB)進(jìn)行。
　　 二、監(jiān)測(cè)方法
　　 本實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)分別為三亞市(18.4°N,109.7°E,海拔約18m),紹興市(30.1°N,120.6°E,海拔約553m),沈陽(yáng)市(41.6°N,123.5°E,海拔約66m)。監(jiān)測(cè)地點(diǎn)均位于五層樓樓頂,樓頂均為水泥

6、地面,視線范圍內(nèi)無遮擋。本實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)均選在三個(gè)地區(qū)年最高太陽(yáng)高度日前后幾天進(jìn)行。本研究選擇晴朗天氣進(jìn)行監(jiān)測(cè),天空中盡量無云,監(jiān)測(cè)時(shí)間從日出到日落。每次監(jiān)測(cè)開始時(shí)將模型正對(duì)太陽(yáng)方向,轉(zhuǎn)盤以順時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),每1秒進(jìn)行一次采樣,每?jī)纱伪O(jiān)測(cè)的間隔為15分鐘。本研究選擇三個(gè)地區(qū)各自最有代表性的一天作為研究對(duì)象,分別為三亞的7月11日,紹興的5月30同和沈陽(yáng)的6月25日。
　　 三、數(shù)據(jù)處理及分析
　　 本實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)獲得的

7、數(shù)據(jù)由“AvaSoft7.4forUSB2.0”軟件轉(zhuǎn)換為MicrosoftExcel格式,并采用“OriginPro8.0”數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行計(jì)算,得到整波長(zhǎng)光譜數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上得到不同采樣點(diǎn)的強(qiáng)度積分值,最后結(jié)合不同生物有效光譜權(quán)重,計(jì)算生物有效暴露強(qiáng)度。
　　 結(jié)果:
　　 1、模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度三個(gè)地區(qū)監(jiān)測(cè)日的眼部UVB、UVA暴露強(qiáng)度的日間變化呈雙峰分布曲線。眼部UVB日間峰值出現(xiàn)在太陽(yáng)高度50°-60°左

8、右,眼部UVA日間峰值出現(xiàn)在太陽(yáng)高度40°～50°左右。平均暴露狀態(tài)下,太陽(yáng)高度40°～60°左右與正午太陽(yáng)高度最高時(shí)的眼部紫外線暴露強(qiáng)度值接近。模型背對(duì)太陽(yáng)時(shí),三個(gè)地區(qū)的眼部紫外線暴露日間分布與環(huán)境紫外輻射日間分布規(guī)律一致,呈單峰分布。隨著太陽(yáng)高度的增高,不同的暴露狀態(tài)對(duì)眼部的紫外線暴露的影響逐漸減小。
　　 2、模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度三個(gè)地區(qū)不同波長(zhǎng)的環(huán)境輻射強(qiáng)度值隨太陽(yáng)高度的增加而增大。對(duì)于眼部紫外線暴露光譜而言,不同波

9、長(zhǎng)的光譜強(qiáng)度隨時(shí)間的變化在UVB波段范圍內(nèi)和UVA波段范圍內(nèi)的表現(xiàn)與論文一中眼部紫外線暴露強(qiáng)度的日間分布一致,UVB段和UVA段的最大值分別出現(xiàn)在太陽(yáng)高度50°～60°左右和40°～50°左右。
　　 3、模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度三個(gè)地區(qū)眼部生物有效暴露強(qiáng)度的日間變化規(guī)律呈雙峰分布曲線,峰值出現(xiàn)在太陽(yáng)高度50°～60°左右。當(dāng)太陽(yáng)高度相同時(shí),晶體加權(quán)有效暴露強(qiáng)度最大,角膜加權(quán)有效暴露強(qiáng)度其次,最小的為結(jié)膜加權(quán)有效暴露強(qiáng)度。

10、>　　 4、模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度三個(gè)地區(qū)UVIE日問變化規(guī)律呈雙峰分布,UVIE最大值均出現(xiàn)在08:00～10:00和14:00～16:00這兩個(gè)時(shí)間段,太陽(yáng)高度40°～60°左右,而正午太陽(yáng)高度最高時(shí)的值反而有所減小。在這段時(shí)間內(nèi),其對(duì)應(yīng)的UVI值在4～8左右。在監(jiān)測(cè)日,三個(gè)地區(qū)的UVIE危險(xiǎn)等級(jí)的日間分布均以四級(jí)為主,只有三亞地區(qū)出現(xiàn)了最大危險(xiǎn)級(jí)別五級(jí)。
　　 5、模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度三個(gè)地區(qū)眼部UVB、UVA暴露

11、劑量及ICNIRP加權(quán)有效暴露劑量的日間分布也呈雙峰分布的特點(diǎn),峰值均出現(xiàn)在太陽(yáng)高度40°～60°左右。
　　 6、我國(guó)不同季節(jié)太陽(yáng)高度40°～60°累積持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地區(qū)分別為春季40°N左右、夏季50°N左右、秋季20°N左右、冬季18°N左右。全年累積持續(xù)時(shí)間隨緯度的增高而降低。從11月到2月,除去太陽(yáng)高度小于40°的日期,所有緯度的眼部最大暴露時(shí)間段均包括正午太陽(yáng)高度最高的時(shí)間段。
　　 結(jié)論:
　　 1

12、、監(jiān)測(cè)日模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度眼部UVA、UVB暴露強(qiáng)度與環(huán)境輻射強(qiáng)度日間變化規(guī)律不同,呈雙峰分布。眼部UVA暴露日間間峰值出現(xiàn)在太陽(yáng)高度40°～50°左右,眼部UVB暴露日間峰值出現(xiàn)在太陽(yáng)高度50°～60°左右。
　　 2、監(jiān)測(cè)日平均暴露狀態(tài)下,太陽(yáng)高度位于40°～60°左右時(shí)的眼部紫外線暴露強(qiáng)度與正午太陽(yáng)高度最高時(shí)的眼部紫外線暴露強(qiáng)度值接近。
　　 3、監(jiān)測(cè)日不同緯度三個(gè)地區(qū)太陽(yáng)高度相近時(shí),眼部紫外線暴露強(qiáng)度及環(huán)境

13、紫外輻射強(qiáng)度不同,這可能與當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量有關(guān)。
　　 4、監(jiān)測(cè)同模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度眼部紫外線暴露光譜強(qiáng)度中UVB段和UVA段的最大值分別出現(xiàn)在太陽(yáng)高度50°～60°左右和40°～50°左右,與論文一中眼部UVB及UVA暴露強(qiáng)度的峰值出現(xiàn)的太陽(yáng)高度一致。
　　 5、監(jiān)測(cè)日模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度眼部生物有效暴露強(qiáng)度的日間變化呈雙峰分布,峰值出現(xiàn)的太陽(yáng)高度與眼部UVB暴露強(qiáng)度峰值出現(xiàn)的太陽(yáng)高度一致,約在50°～60°左

14、右。太陽(yáng)高度相同時(shí),眼部UVB暴露光譜強(qiáng)度所致晶體損傷最為嚴(yán)重,其次為角膜損傷。
　　 6、監(jiān)測(cè)日模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度眼紫外線指數(shù)UVIE日間分布呈雙峰分布,峰值出現(xiàn)的太陽(yáng)高度范圍為40°～60°,該太陽(yáng)高度對(duì)應(yīng)的UVI值為4～8左右。
　　 7、監(jiān)測(cè)日模型正對(duì)太陽(yáng)時(shí),不同緯度眼部暴露劑量日間變化呈雙峰分布,最大值位于太陽(yáng)高度40°～60°左右。
　　 8、我國(guó)不同緯度不同季節(jié)太陽(yáng)高度40°～60°累積持續(xù)時(shí)