ultrafiolett stråling – Store norske leksikon

Ultrafiolett stråling er elektromagnetisk stråling med bølgelengder som ligger mellom synlig lys og røntgenstråler, det vil si mellom omtrent 400 og omtrent 4 nanometer. Ultrafiolett stråling kalles også UV-stråling, av engelsk ultraviolet.

Faktaboks

Etymologi: av ultra
Også kjent som: ultrafiolett lys UV-stråling (forkortelse for engelsk ultraviolet)

Ultrafiolett stråling er viktig for menneskelig helse, men kan i store doser føre til hudskader og øyeskader.

UV-stråling er en del av Solens elektromagnetiske spektrum og er dermed en del av strålingen som kommer fra Solen mot Jorden.

UV-stråling deles i tre grupper avhengig av bølgelengden:

UVC-strålingen (100–280 nm) blir stort sett absorbert av atmosfærens ozonlag
UVB-strålingen (280–315 nm), omtrent ti prosent av den når Jordens overflate
UVA-strålingen (315–400 nm), som for det meste når Jordens overflate

Historikk

UV-stråling ble først påvist av Johann Ritter i 1801 som stråler med kortere bølgelengder enn synlig lys.

Egenskaper

UV-strålingen gir ofte luminescens slik at den får gjenstander i et mørkt rom til å lyse. Denne strålingen blir derfor også kalt svart lys.

Strålingen kan ha sterke kjemiske og biologiske virkninger, og brukes for å stimulere fotokjemiske og fotobiologiske prosesser. Ultrafiolett stråling er kjennetegnet ved selektiv absorpsjon i molekyler og atomer, det vil si at stråling innen bestemte bølgelengdeområder slipper gjennom noen stoffer og absorberes sterkt i andre.

Både UVA og UVB er vesentlige for helsen til mennesker. Produksjonen av D-vitaminer i kroppen avhenger av små doser av UV-stråling, mens overeksponering kan gi kroniske hud- og øyenskader, samt skader på immunsystemet.

Påvisning

De instrumentene som nå vanligvis benyttes for å måle strålingsintensiteten, er fotodioder og fotomultiplikatorer. Ultrafiolett stråling kan også påvises med fotografisk film, ved fluorescens og med ioniseringskammer. Bølgelengden bestemmes spektroskopisk med glassprismer, gitterspektrometre og absorpsjonsspektrometre.

Generering av ultrafiolett stråling

Ultrafiolett stråling oppstår som termostråling fra legemer ved temperaturer over 3000 grader celsius (°C), ved gassutladninger, elektriske lysbuer (sveiseflammer) og som bremsestråling. Sollys inneholder ultrafiolett stråling, men bølgelengder under 290 nanometer absorberes fullstendig av ozonlaget i atmosfæren.

For tekniske og biologiske anvendelser benyttes oftest gassutladningsrør, spesielt kvikksølvlamper som ved lave trykk gir sterk stråling ved en bølgelengde på 254 nanometer, men som ved høye trykk eller med luminescerende belegg gir et bredt spektrum med lengre bølgelengde.

Vanlig glass absorberer storparten av den ultrafiolette strålingen. Lamper for ultrafiolett stråling må derfor ha vegger av spesialglass, for eksempel kvartsglass, som slipper gjennom stråling med bølgelengde over 240 nanometer.

Bremsestråling fra store synkrotroner (se synkrotronstråling) faller for en stor del i det ultrafiolette området og har i de senere årene fått stor anvendelse for forskning med ultrafiolett stråling innen fysikk, kjemi og biologi.

Inndeling

UVC-området

UVC-området (100–280 nm) faller stort sett sammen med det såkalte bakteriedrepende området på 220–300 nm. Strålingen er blant annet karakterisert ved at den absorberes sterkt i DNA-molekyler og har store biologiske effekter.

Denne strålingen må betraktes som farlig selv i små doser. Den dreper bakterier og kan benyttes til desinfisering av luft og vann, for eksempel i sykehus.

UVB-området

Overhuden er spesielt følsom for stråling i dette området (280–315 nm), og små doser av UVB-stråling forårsaker rød, irritert hud. I dette området begynner strålingen fra Solen i merkbar grad å trenge gjennom atmosfæren. Alle mennesker blir i større eller mindre grad utsatt for den og vil merke den biologiske virkningen av den.

UVA-området

UVA-stråling (315–400 nm) absorberes svært lite i atmosfæren. Den har beskjeden skadeeffekt og absorberes ubetydelig av organisk materiale.

Effekter

Absorpsjonen i atmosfæren av ultrafiolett stråling fra Solen skyldes ozon i atmosfæren, og absorpsjonen øker raskt med minkende bølgelengde i UVB-området.

Midt på dagen absorberer ozonlaget ved ekvator omkring 10 prosent av UV-strålingen med en bølgelengde på 320 nm, 50 prosent ved en bølgelengde på 307 nm og 99 prosent ved 290 nm. Ozonlaget ved 60 grader nordlig bredde og en solhøyde på 30 grader absorberer ca. 25 prosent av strålingen ved 320 nm og 94 prosent av strålingen ved 307 nm, mens mindre enn en milliondel av strålingen ved 290 nm slipper gjennom atmosfæren.

Forskjellen mellom ekvator og 60 grader nordlig bredde skyldes både at ozoninnholdet i atmosfæren øker med økende breddegrad og at solstrålene ved lavere solhøyde får lengre vei å gå i atmosfæren.

Ozonmengden i luften varierer med årstidene, med solflekkaktivitet og av en rekke andre årsaker. Den tilsvarende variasjonen i intensiteten av UVB-strålingen er av liten betydning.

Se også ozonlaget.

Fysiologisk virkning

Huden

UVB-stråling gjør at det dannes vitamin D ₃ og motvirker dermed mangelsykdommen rakitt. For øvrig regner man ikke med at UVB-stråling har spesiell helsebringende virkning, men den har vist seg effektiv ved behandling av en del hudsykdommer, blant annet psoriasis.

Tidligere ble ultrafiolett bestråling også benyttet til behandling av tuberkulose i huden, og en del av den troen man har på strålingens betydning for sunnheten, kan antagelig føres tilbake til dette. Det er velkjent at ultrafiolett bestråling fører til dannelse av pigmenter i huden, solbrunhet. Dette må sees på som en forsvarsmekanisme, idet pigmentene beskytter dypere hudlag mot for sterk bestråling.

Av skadevirkningene til UVB-stråling er solforbrenning (solbrenthet) den mest kjente. Den viser seg ved at huden blir rød og sår og av og til blemmete. Solforbrenning og vanlig forbrenning har for øvrig ingenting med hverandre å gjøre, selv om symptomene ligner på hverandre. Energimengdene som overføres ved den ultrafiolette strålingen er for små til å gi merkbar oppvarming. Det er strålingens virkning på hudcellene som gjør huden solbrent.

Mens solbrenthet opptrer som en akutt lidelse etter kortvarig, sterk bestråling, vil pigmenteringen bygge seg opp gradvis over dager og uker. Man vil derfor etter hvert tåle lengre og lengre perioder med soling uten å bli brent. Ultrafiolett stråling absorberes lite i vann og vanndamp. Man kan derfor bli brun ved å oppholde seg utendørs i overskyet vær. I vanlig glass absorberes den ultrafiolette strålingen nesten fullstendig.

Selv om det særlig er UVC-stråling som gir genskader som kan føre til kreft, er det påvist en sammenheng mellom soling og hudkreft. Det er skader av DNA i hudceller som forårsaker kreft. Latenstiden fra eksponeringsstart til påvist basalcellekarsinom eller til epitelcellekreft er 24–25 år. Årsaken er ikke bare nedbrytning av ozonlaget. Økt UV-bestråling på grunn av mer fritid, nye klesvaner og reiser til sydlige breddegrader spiller også en rolle. UV-stråling er også en viktig årsak til føflekkreft.

De biologiske virkningene av UVA-stråling og UVB-stråling er stort sett de samme, men for samme strålingsintensitet er virkningen av UVB-stråling opptil en faktor hundre ganger større enn virkningen av UVA-strålingen. Dette betyr blant annet at risikoen for å bli solbrent av UVA-stråling er liten fordi dette avhenger av dosen man får i løpet av noen få timer, mens man likevel kan bli brun fordi pigmentene bygges opp fra dag til dag og fordi UVA-strålingen trenger usvekket gjennom atmosfæren også når Solen står lavt på himmelen.

Øyet

Mens huden bygger opp sitt eget beskyttelsessystem mot ultrafiolett stråling, foregår den tilsvarende prosessen ikke på øyets overflate. Hornhinnen er derfor spesielt følsom for UVB-stråling. Selv om øyet sjelden utsettes for direkte sollys, er reflektert stråling fra snø- og vannflater tilstrekkelig til å forårsake irritasjon av øyet. Øyet blir rødt og ømt, og irritasjonen kan i enkelte tilfeller bli så sterk at det fører til midlertidig blindhet, snøblindhet. For å beskytte øynene er det tilstrekkelig å bruke briller av vanlig glass. Fargede briller av plast eller celluloid absorberer derimot ikke UVB-stråling uten at de inneholder UV-filter. Også sveiseflammer avgir UVB-stråling, og når øyet utsettes for direkte lys fra en sveiseflamme, kan hornhinnen skades på samme måte som når det utsettes for sollys (sveiserøye).

UV-stråling kan fragmentere proteinmolekyler i øyets hornhinne og i linsen, og forårsake grå stær (katarakt) hos mennesker og dyr. FNs miljøprogram har beregnet at et vedvarende 10 prosent tap i stratosfærisk ozon kan forårsake 1,75 millioner nye tilfeller av grå stær hos mennesker hvert år.

Anvendelse

De fleste praktiske anvendelsene av ultrafiolett stråling er knyttet til UVA-stråling. Teknisk anvendes luminescenseffekten for å undersøke stoffers kjemiske og biologiske egenskaper uten å ødelegge stoffet. Stoffer som ser helt like ut i vanlig belysning, kan lyse på forskjellige måter når de utsettes for ultrafiolett stråling. Dette benytter man seg av for å påvise forfalskninger av pengesedler, frimerker, malerier og også for å undersøke biologisk vev, bestemme spireevnen til frø med mer.

Strålingen kan benyttes til herding av plaststoffer, men ved store doser gir den misfarging (gulning av klar plast) og fremskynder eldningsprosesser.

Forskrifter

Fordi ultrafiolett stråling medfører fare for hudskader, er det utarbeidet forskrifter for bruk av lamper for ultrafiolett stråling, som solarier og kunstig høyfjellssol. Slike lamper må bare benyttes når de er utstyrt med bestemte filtre og i avgrensede perioder. Bestemmelsene bygger på vektkurver, hvor man ved målinger har bestemt hvordan de minste eksponeringene (strålingseffekt ganger tid) som gir hudirritasjon, varierer med bølgelengden. Når strålingsspekteret for lampen er kjent, kan man begrense risikoen for stråleskade og fastsette normer for bruk av lampen.

Direktoratet for strålevern og atomsikkerhet er myndighetsorgan for godkjenning og bruk av solarier i Norge.

Måling

Direktoratet for strålevern og atomsikkerhet har et målenettverk som fortløpende overvåker den naturlige UV-strålingen i Norge. Som mål på UV-strålingens styrke bruker man en UV-indeks i henhold til internasjonal standard.

UV-indeks

UV-indeksen er et mål på hvor sterk UV-strålingen er. Indeksen har en skala på 0–15 og oppgis vanligvis for den tiden på dagen da strålingen er sterkest, det vil si når Solen står høyest på himmelen.

Indeks	Styrke	Sikker soltid for utsatt hudtype	Tilsvarer	Tiltak
1–2	Lav	1 dag	Vinter i Norge	Ingen
3–5	Moderat	1–2 timer	Påske i Norge; vår/høst i Sør-Norge; mai–august i Nord-Norge	Klær, solhatt, solbriller
6–7	Sterk	30–60 minutter	Sør-Norge i juni–juli; høyfjellet i mai; Spania vår–høst	Klær, solhatt, solbriller; ta pauser i perioden kl. 1200–1500; solkrem med høy faktor (15) og UVA-beskyttelse
8–10	Svært høy	15–30 minutter	Isbre/høyfjell med snø juni–juli; Middelhavet om sommeren	Klær, solhatt, solbriller; unngå solen kl. 1200–1500 og søk skygge
>10	Ekstrem	5–15 minutter	Kanariøyene/Alpene om sommeren; områder nær ekvator; grenseverdi for solarier	Klær, solhatt, solbriller påkrevd; unngå solen kl. 1200–1500

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Miljøstatus: UV-stråling i Norge

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Elektromagnetisme

Johannes Skaar

Professor, Universitetet i Oslo