Tisztább levegő - nagyobb kockázat, a kétarcú UV-sugárzás

Az ultraibolya, azaz UV-sugárzás veszélyeivel ma már többé-kevésbé tisztában vagyunk, az 1990-es évek előtt viszont még a szakemberek is úgy vélték, nem érdemes vele kiemelten fogalkozni, annyira alacsony intenzitással éri a Földet. Meglepő viszont, hogy miközben a környezetvédelmi erőfeszítéseknek köszönhetően az elmúlt években csökkent a bolygónkat körülvevő ózonpajzs károsodása, az UV-sugárterhelést a tisztuló légkör épphogy fokozza. Hogyan lehetséges ez?

A TermészetBúvár magazin cikkének szövegét a kiadó engedélyével, változtatások nélkül közöljük.

Az ultraibolya (UV-) sugárzás egyáltalán nem új fogalom, ennek ellenére hosszú ideig alig foglalkoztak vele. A kilencvenes évekig még a légkörfizikai sugárzásméréseknek sem volt alapvető része, mert úgy vélték: annyira csekély intenzitásban érkezik a Napból, hogy nincs jelentősége. Biológiai hatásának fontossága először akkor került reflektorfénybe, amikor a légköri ózon csökkenése miatt növekedni kezdett a földfelszínre érkező UV-sugárzás erőssége. Ekkor hazánkkal együtt több más országban is megkezdődött a biológiailag effektív UV-sugárzás monitorozása. [Az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) UV-mérőhálózatát 1995-ben adták át rendeltetésének.] A káros hatások sokasága és a növekvő fenyegetettség láttán azt követően is megmaradt a széles körű nemzetközi figyelem, amikorvilágszerte megállt az ózon csökkenése.

Az elektromágneses sugárzás szerves része mindennapi életünknek. Folyamatos kapcsolatban vagyunk vele, mert elektromágneses sugárzás a szemünk által érzékelt fény, a "látható fény", amelyet akár a Nap, akár az égbolt, akár bármilyen lámpa kibocsát. Ez a Világegyetem energiájának legáltalánosabb megjelenési formája, mindenütt megtalálható a csillagok közötti rendkívül kis sűrűségű, majdhogynem üresen tátongó térségekben. A Napból a Föld felszínére érkező sugárzásról már mindenki megtapasztalhatta, hogy különböző színekből áll - gondoljunk csak arra, amikor például a harmat megtörő napfény szivárványszíneiben gyönyörködünk. A látható fényt - az elektromágneses sugárzásnak azt a hullámhossztartományát, amelyet szemünk képes érzékelni - a vízcsepp színeire bontja, így láthatóvá válnak vörös, narancs, sárga, zöld, kék és ibolyaszínű összetevői. Az elektromágneses sugárzás periodikus hullámban terjed. Energiája annál nagyobb, minél rövidebb a sugárzás hullámhossza.

Az elektromágneses sugárzást hullámhossz szerinti tartományokra osztották (lásd lenti ábra). A hullámhossz a sugárforrás hőmérsékletétől függ. Minél nagyobb a forrás hőmérséklete, annál rövidebb hullámhosszon fog sugározni. A több ezer Celsius-fok felszíni hőmérsékletű csillagok például főleg a látható tartományban sugároznak, az ember pedig, 36 és 37 Celsius-fok közötti testként, főként az infravörösben. Az elektromágneses sugárzást rendkívül szerteágazóan használjuk. Igénybe vesszük a Világegyetem legtávolabbi zugainak tanulmányozására és a mindennapi életben: rádiózás, tévézés, mikrohullámú sütő, mobiltelefon vagy például röntgenezés a gyógyászatban, hogy csak néhányat említsünk. Tartományai a rövidebbektől a hosszabb hullámhosszokig haladva: a gamma, röntgen, UV, látható, infravörös, rádió. Ezek csak a hullámhosszban különböznek egymástól. Az ultraibolya sugárzás az elektromágneses spektrumon belül a 100 és 380 nm közé eső sugárzás (a nanométer a méter ezermilliomod része; összehasonlításképpen: a látható fény 380 nm-től 700 nm-ig tart).

A földi élet szempontjából alapvetően fontos a Nap elektromágneses sugárzása, amely fénnyel és meleggel árasztja el a Földet. Ez a sugárzás a Világegyetem energiájának legáltalánosabb megjelenési formája.

Az elektromágneses spektrum. A vékony zöld sáv a látható fény tartománya

A Napból induló látható fényen kívül a többi hullámhossz láthatatlan az emberi szem számára. Jó részük elakad, szóródik, illetve visszaverődik a Föld levegőburkán, de belőlük is eléri valamennyi a földfelszínt. E láthatatlan sugarak hullámai vagy rövidebbek, vagy hosszabbak a látható fényénél. A rövidebb hullámok szaporábban rezegnek, és több az energiájuk, mint a hosszabb hullámhosszúakénak. De még maguk a sugártartományok sem egységesek, például az UV-sugárnyalábot három különböző hullámhosszú elektromágneses sugarak alkotják: extrém UV (vagy UV-C): 100-280 nm; UV-B: 280-320 nm, valamint UV-A: 320-380 nm.

Véd az ózonpajzs

Bármely hullámhosszúságú napsugárzás a Nap testének legkülső rétegében, az úgynevezett fotoszférában keletkezik. A Nap és a Föld közötti térrészen áthaladva gyakorlatilag nem módosul a sugárzás (eltekintve attól, hogy teljesítménye a távolsággal gyengül). Amint azonban a Föld optikailag sűrű légkörébe jut, drasztikus változásokon megy keresztül. A legrövidebb hullámhosszúságú (ezért legnagyobb energiájú) sugarak - a gamma és röntgensugarak - nem jutnak le a földfelszínre, de a Nap teljes sugárzásának mintegy két százalékát alkotó UV-sugárzás igen. Igaz, nagyon kis mértékben. A nagymértékű gyengülésért a légkörben található ózon a felelős, amely elnyeli az UV-sugárzás java részét, és csak kis mennyiséget enged át belőle. [lásd bővebben: Védőpajzsunk és mérgünk - Az ózon című cikket (TermészetBÚVÁR 2007/5.)] A 15-30 kilométeres magasságban levő ózonpajzs véd az életveszélyes UV-C sugaraktól, és ez lehetővé teszi az élővilág létezését a szárazföldön. Földünkre tehát a bőrünk barnulásáért is felelős UV-B, valamint UV-A sugarak jutnak le.

Egy adott helyen az UV-sugárzás erőssége elsősorban attól függ, hogy a napkorong milyen magasan van az égbolton, azaz milyen az UV-sugarak beesési szöge. Ebből következően a földrajzi szélesség növekedésével - tehát az Egyenlítőtől a sarkvidékek felé haladva - egyre gyengébb az átlagos UV-sugárzás. (A lenti ábrán Európára, Nyugat-Ázsiára és Észak-Afrikára vonatkozóan láthatjuk.) Ebben - mint említettük - fontos szerepe van az ózontartalomnak, valamint a légkör sugárzásátbocsátó képességének, amely leginkább a légkör szennyezőanyag-tartalmától függ. Aligha szorul magyarázatra, hogy a szennyezettebb kevesebb sugárzást enged át.

Az UV Index földrajzi eloszlása Európa, Nyugat-Ázsia és Észak-Afrika térségében júniusban, a déli órákban, felhőtlen napokon

Mivel a földi légkör sűrűsége rohamosan csökken a magassággal, nem is kell nagyon magasra mennünk, hogy jóval több UV-sugárzás érjen bennünket, mint amennyit a tengerszint feletti magasság közelében kaphatunk. Ha például hazánk legmagasabb pontján, a Mátrában, az 1014 méter magas Kékesen vagyunk, körülbelül 10 százalékkal nagyobb sugárterhelésre számíthatunk, mint valahol az Alföldön. Ennek egyik oka, hogy felfelé haladva a légkör sűrűsége erőteljesen csökken (egy kilométeres magasságban már jóval kisebb a légoszlop össztömege), míg a másik, hogy a lebegő szennyező anyagok a légréteg alsó néhány 100 méterében találhatók. Az aeroszolok főleg szórják az UV-sugárzást, de azt kisebb mértékben képesek el is nyelni. Az előzőkből az is következik, hogy nagyvárosban és ott, ahol nagy ipari létesítmények vannak, gyengébb UV-sugárzás, mint a tiszta levegőjű hegyi falvakban. Ez persze nem azt jelenti, hogy a szennyezett levegőjű városban egészségesebb élni.

Ellentmondásos helyzet

A tapasztalatok azt mutatják, hogy az utóbbi húsz évben 6-14 százalékkal növekedett bolygónkon a földfelszínre érkező UV-sugárzás mennyisége. Ebbe beleillenek az OMSZ mérési adatsoraiból kapott trendek. A biológiailag hatékony UV-sugárzás éves összegei négy mérőállomás (Budapest, Kecskemét, Keszthely, Kékestető) adatai alapján, a növekedés tízéves átlagban 45 százalék körüli, amely húsz évre vetítve körülbelül kilenc százalékos.

Bolygónk légköre a NASA felvételén

Furcsa ellentmondása századunknak, hogy miközben a nemzetközi környezetvédelmi erőfeszítéseknek köszönhetően mérséklődött az ózonpajzs károsodása, a Földet elérő UV-sugárterhelés megnőtt. A helyzet kulcsa a légkör sugárzásátbocsátó képességének változása. Az optikai vastagság a sugárzásátbocsátó képesség mérőszáma, növekedése a sugárzás-átbocsátóképesség csökkenését jelzi. Hosszabb távon úgy látszik, hogy a légkör átlátszósága növekszik, és ennek a sugárzásgyengítő tényezők-anyagok mennyiségének csökkenése lehet az oka. Az elemzések azt mutatják: a kilencvenes évek elejéig nőtt az optikai vastagság, majd azóta csökken, azaz a légkör előbb szennyezettebbé vált, majd egyre tisztább lett. Ennek oka, hogy a szennyező és korszerűtlen ipar nagy részét a rendszerváltás táján felszámolták, a megmaradt üzemeket, létesítményeket viszont korszerűsítették. A kilencvenes évek közepétől észlelhető javulás azonban mérsékli az enyhe ózontartalom UV-sugárzást csökkentő hatását.

Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál nagy pontosságú UV-mérés folyik. A budapesti mérőhely világviszonylatban is kiemelten fontos, mert korunk legkorszerűbb mérőberendezése (Brewer-spektrofotométer) szolgáltatja az adatokat. Ebből a rendkívül pontos és különösen drága műszerből mindössze százkilencven működik a Földön, és a vele végzett mérések adják a referenciaként kezelt UV-sugárzási skálát.

Éltető és pusztító sugarak

UV-spektrométerrel mért fizikai és biológiai spektrumok

Az UV-sugárzás számos kedvező és kedvezőtlen hatást fejt ki az emberi szervezetre. Az UVA elősegíti a nagyon fontos D-vitamin képződését testünkben. Az UVB ugyanakkor veszélyes, mivel nagyobb adagja bőrbetegségeket, esetenként bőrrákot okozhat, ezenkívül károsíthatja a szemet és a védekezési (immun) rendszert. Minthogy e sugárzás nagy energiájú részecskéi képesek felbontani az örökítőanyag (DNS) bizonyos kötéseit, így megváltozik e molekula szerkezete, és emiatt következnek be az említett rendellenességek szervezetünkben.

Az élőlények nem egyformán érzékenyek az UV-sugárzásra, illetve a különböző hullámhosszaira. Ha az UV-sugárzás hatását akarjuk egy élő szervezeten lemérni, ismerni kell a hullámhossztól függő érzékenységét (ezt akciós spektrumnak hívjuk, és jellegét elsősorban a DNS határozza meg). Az emberi bőr akciós spektrumát Erythema Akciós Spektrumnak nevezzük (az eritéma bőrpírt jelent). Ennek értéke rendkívül meredeken változik 300 és 330 nm között: míg 300 nm-en 1 az értéke, addig 330 nm-en már csak 0,001 körüli. Ez azt jelenti, hogy az emberi bőr UV-sugárzásra való érzékenysége a 330 nm-es hullámhossz esetén egyezrede (!) a 300 nm-es érzékenységnek. A fenti, 3. ábrán a piros színű görbe a tényleges fizikai, a kék a biológiai besugárzást mutatja.

Védekezés és megelőzés

Az UV-sugárzás a bőrünket veszélyezteti leginkább. Az érzékenységben azonban meglehetősen nagy különbség van az emberek között. A legcsekélyebb károsodás a bőrpír, amelynek bekövetkezése bőrtípustól és egyéni érzékenységtől függően változik. A biofizika négy fő bőrtípust különböztet meg. A tízes skálán mért UV Index értékekből jól kitűnik, hogy a különböző bőrtípusúak bőrén mennyi idő alatt alakul ki bőrpír. A legérzékenyebb bőrűek 7,5 UVI esetén már 15-20 perc alatt leéghetnek. Ezért különösen fontos, hogy 11 és 15 óra között ne tartózkodjunk huzamosabb ideig a napon, vagy ha ez elkerülhetetlen, akkor védekezzünk: fedjük testünket, használjunk szalmakalapot vagy napernyőt és nagy faktorszámú fényvédő krémet!

Fontos megjegyezni, hogy az UV-sugárzás hatására bekövetkező betegségek száma nem elsősorban az UV-sugárzás erősödése miatt nő. Az igazi ok a napozási és nyaralási szokások megváltozásában keresendő. A bőrrákos betegek száma azért gyarapszik, mert egyre több európai fehér bőrű ember jut el trópusi-szubtrópusi helyekre nyaralni. Emiatt még Budapesten is lényeges különbséget találhatunk a bőrrák gyakoriságában: azokban a kerületekben, ahol jobb módúak laknak, akik utazni tudnak, több a bőrrákos beteg, mint ott, ahol főleg szegényebbek élnek. Az éghajlatváltozás szintén növelheti az UV-sugárzás kockázatát, ugyanis a felmelegedés miatt lengébben, könnyedebben öltöznek az emberek, nagyobb testfelületük marad szabadon, több időt töltenek a szabadban.

Barcelona strandja

Ezért elsősorban a strandolóknak, a homokos vízpartok közelében pihenőknek kell komolyan venniük a veszélyekre figyelmeztető felhívásokat, de az utcán közlekedőknek is érdemes elkerülniük a tűző napsütést. A helyzet komolyságát jelzi, hogy május elsejével az Országos Meteorológiai Szolgálat keretében új testület alakult a kialakult helyzet elemzésére, és a legfrissebb kutatási eredmények ismeretében orvosmeteorológus és társadalomkutató bevonásával is segíti a társadalom felkészítését az új kihívásra.

Az ENSZ Egészségügyi Világszervezete (WHO) már a múlt évben felhívta a tagországok figyelmét az új fenyegetésekre, és regionális, illetve nemzeti programok kidolgozását szorgalmazta az egészségügyi kockázatok megelőzésére vagy legalább mérséklésére.

Az Országos Meteorológiai Szolgálat 1995 óta jelzi előre térképes formában az UV Index másnapra várható maximális értékének magyarországi eloszlását. A térkép megtekinthető az OMSZ honlapján, valamint az MTA és a Vöröskereszt közös honlapján. Ha a másnapra várható maximális UV Index bárhol az ország területének legalább a felén eléri a 7,5-ös értéket, közleményben figyelmeztetik a lakosságot az óvatosságra és az ajánlott védekezési formák betartására.

Tóth Zoltán
Országos Meteorológiai Szolgálat