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(wèn)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(kāi)的討論備受?chē)?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(guò)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(guò)度紫外線暴露導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)總量約達(dá)150萬(wàn)傷殘調(diào)整壽命年,其中白內(nèi)障約占53萬(wàn)。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(guò)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(guò)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(pán)、支架及人體模型,整體高度約1.65米。轉(zhuǎn)盤(pán)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(wú)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(wú)云,監(jiān)測(cè)時(shí)間從日出到日落。每次監(jiān)測(cè)開(kāi)始時(shí)將模型正對(duì)太陽(yáng)方向,轉(zhuǎn)盤(pán)以順時(shí)針?lè)较騽蛩傩D(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(wèn)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)