مقاله ای از حمید رقمی/ اشعه فرابنفش(UV)؛ دانش عمومی، ویژگی ها و خطرات احتمالی

بسپار/ایران پلیمر مهندس حمید رقمی از پیشکسوتان صنعت رنگ و رزین و از مشاوران ارشد این صنعت است. دید و قلم او همیشه ما را مجذوب کرده. بازنشر مقالاتی که از سر دغدغه، تخصص و البته ذوق می نویسد همواره باعث افتخار ما بوده است. تندرستی و شادی وی آرزوی قلبی ماست.

تابش نوری؛ تعریف
اصطلاح” تابش نوری” (Optical radiation) عبارت است از « یک بخش» از طیف الکترومغناطیسی در طول موج های 100 نانومتر تا 1 میلیمتر . در این مجموعه تابش های فرابنفشUltraviolet (UV) ، قابل دید (برای انسان) visually (VIS ) و فرو سرخ یا مادون قرمز Infrared (IR ) ، قرار دارند. خورشید منبع (طبیعی) برای « تابش نوری» است . این نوع تابش (ها) را می توان بطور « مصنوعی» نیز تهیه کرد، مانند لیزر، لامپ، بخاری، سولاریوم، قوس و… توضیحاً اینکه چگونگی و میزان تأثیر اشعه فرابنفش از نوع (مصنوعی) ایجاد شده، با نوع طبیعی آن تفاوتی ندارد.
انسان بخش مرئی از« تابش نوری» را با چشم بصورت « دیدن» و بخش فرو سرخ یا مادون قرمز را بصورت گرما حس می کند، ولی قادر نیست تابش فرابنفش را بطور مستقیم حس کند، بلکه آثار (مخرب) آن را بیشتر در دراز مدت بصورت « آفتاب سوختگی» و سرطان پوست تجربه می نماید. با این تعریف واضح است که انسان به شخصه نقش بسیار مهمی در حفاظت از خود در مقابل این نوع از اشعه دارد. البته اقدامات حفاظتی(عملی) برای سایر مناطق تابش(های) الکترو مغناطیسی نیز ضروری می باشد که در حال حاضر موضوع بحث ما نیست.
اشعه فرابنفش ( اولترا ویولت)
محدوده طول موج اشعه فرابنفش از 100 تا 400 نانومتر است و بدین ترتیب پر انرژی ترین بخش از تابش نور است .
این اشعه اگر چه بخشی از تابش نوری می باشد ولی برای انسان غیر قابل دید است و با انواع « حس » روتین انسان (تقریباً) غیر قابل درک است. برخی از حیوانات، بخصوص پرندگان توانایی دید در بخشی از اشعه یو وی را نیز دارا هستند و به همین علت برخی از میوه های رنگی مانند آلبالو و گیلاس را قبل رسیدن ( کامل)، قابل تناول تشخیص می دهند .
اشعه فرا بنفش سرطان زا ست و آثار سریع یا/ و طولانی مدت روی پوست و چشم دارد. این نوع اشعه یک پارامتر مهم برای محیط زیست نیز بشمار می رود.
اشعه فرابنفش؛ از تولید ویتامین دی(D ) در بدن تا خطرات فراوان
آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان International Agency for Research on Cancer (IARC) وابسته به سازمان بهداشت جهانی (WHO ) اشعه فرا بنفش را صرف نظر از طبیعی یا مصنوعی بودن آن، به عنوان یک عامل سرطان‌زا طبقه ‌بندی کرده است.
اشعه فرا بنفش- بسته به طول موج و شدت تابش آن- اثرات مختلفی در بدن دارد.
از برنزه شدن پوست- و کم و بیش “فخر فروشیِ” پس از آن- گرفته تا تولید ویتامین D توسط بدن و… ، البته قرار گرفتن بیش از حد در معرض نور خورشید می‌تواند باعث آفتاب سوختگی، التهاب چشم و واکنش‌های آلرژیک شود. آسیب‌های درازمدت ناشی از تابش فرابنفش شامل تسریع پیری پوست و کدر شدن عدسی چشم (آب مروارید) و همچنین سرطان پوست می باشد. تابش این اشعه همچنین به ماده ژنتیکی (DNA) سلول‌های پوست آسیب می‌رساند. این سلول ها قادرند ( عمدتا) آسیب ها را ( خودشان) ترمیم کنند. حال و در صورت ناموفق بودن سلول های پوست در “پروژه” خود ترمیمی ، سلول ها تخریب شده و تومورها تشکیل می شوند. علاوه بر این، اشعه فرا بنفش می‌تواند سیستم ایمنی بدن را تضعیف کرده و در نتیجه از پاسخ ایمنی در برابر عوامل بیماری‌زا و سلول‌های سرطانی ، سرباز می زند.
تابش اشعه فرا بنفش از نوع B باعث تولید ویتامین D در پوست می‌شود.
برای این فرایند، قرار گرفتن بخشی از پوست (بدون محافظ) در معرض اشعه فرا بنفش خورشید کافی است. مدت زمان لازم – اضافه بر نوع پوست- به زمان، روز، فصل (سال) و همچنین مکان ، یعنی پارامترهای مهم در شدت تابش خورشید و میزان شاخص فرابنفش بستگی دارد. در کشور آلمان برای رایج‌ترین نوع پوست، قرار گرفتن در معرض آفتاب به مدت حدود ۱۲ دقیقه، ۲ تا ۳ روز در هفته از بهار تا پاییز کافی است، مشروط به اینکه دست‌ها، بازوها و صورت بدون پوشش و کرم ضد آفتاب باشند. قابل توجه اینکه با توجه به « ذخیره سازی ویتامین D در بدن» – مقدار ذخیره شده در بیشتر موارد، نیاز به این ویتامین برای زمستان را نیز به طور کلی تأمین می کند.
طبقه بندی اشعه فرا بنفش با منبع خورشید بر اساس طول موج

این اشعه که طول امواج آن در محدوده 100 تا 400 نانومتر قرار دارد، پر انرژی ترین بخش از تابش نور بوده و همانگونه که عنوان شد غیر قابل ” حس و درک” توسط ارگان ها حسی انسان است. اشعه یو وی ( UV) بر اساس ویژگی های فیزیکی و بیولوژیکی در گروه هایی به شرح زیر طبقه بندی می شود.

1- اشعه یووی اِی (UV-A) با طول موج های از 400 تا 315 نانومتر
2- اشعه یو وی بی (UV-B) در طول موج های از 315 تا 280 نانومتر
3- اشعه یو وی سی (UV-C) با طول موج های از 280 تا 100 نانومتر
اشعه (UV ) خورشید با عنوان اشعه « طبیعی یا سولار» متناسب با طول موج مربوطه، به گونه ای متفاوت با سطح زمین بر خورد می کند.
پرتوهای خورشید شامل ۵۰٪ نورمرئی، ۴۴٪ تابش فروسرخ و حدود ۶٪ تابش فرابنفش است. نوع( خوشبختانه 6 درصدی!) خطرات متعددی را برای بدن انسان ایجاد می‌کند.
اشعه یو وی سی (UV-C ) که بسیار پر انرژی ست در لایه های بالایی جو بطور کامل جذب (یا فیلتر) شده و به سطح زمین نمی رسد. اشعه یو وی بی (UV-B ) که همچنین پر انرژی ست – با توجه و متناسب با چگونگی لایه اُزون- بطور معمول- توسط آتمسفر جذب گردیده و حدود 80% از آن به زمین نمی رسد ، حال و در صورت تخریب لایه اُزون – بسته به میزان تخریب- بخشی که به زمین می رسد نیز افزایش می یابد.
اشعه یو وی اِی (UV-A ) با طول موج بلند تر از دو نوع دیگر، تقریباً بطور کامل کره زمین را بدون هیچ مانعی ” سیر اشعه” (بر وزن ” سیر آب”) می کند
فاکتورهای موثردیگر در شدت ( تابش) اشعه UV به زمین
تابش اشعه فرابنفش که شامل محدوده طول موج ۱۰۰ نانومتر (nm ) تا ۴۰۰ نانومتر است، از نظر انرژی بیشترین یا قوی ترین بخش «تابش نوری » است. (میزان) شدت تابش اشعه فرابنفش در سطح زمین به محل ( عرض جغرافیایی)، فصل و زمان روز بستگی دارد. هر بیشتر به خط استوا (equator ) نزدیک شویم و همچنین در تابستان، تابش اشعه فرا بنفش قوی‌تر از زمستان است و در ظهر شدیدتر از صبح یا عصر است. پوشش ابر نیز بر قدرت تابش اشعه فرا بنفش تأثیر می‌گذارد. یک لایه بسته و ضخیم از ابرها می‌تواند تا ۹۰ درصد از این اشعه را مسدود کند. از طرف دیگر پوشش ابر کم – که در آن هنوز می‌توان خورشید را دید- می‌تواند میزان تابش اشعه فرا بنفش را افزایش دهد. ارتفاع یک مکان نیز نقش مهمی ایفا می‌کند: تابش اشعه فرا بنفش به ازای هر ۱۰۰۰ متر ارتفاع حدود ۱۰ درصد افزایش می‌یابد. ( کوهنوردان مراقب باشند!)
آب، شن و برف نیز اشعه فرا بنفش را منعکس (و تقویت) می‌کنند. سایه، تابش اشعه فرا بنفش را کاهش می‌دهد – برای مثال، زیر چتر آفتابی حدود ۱۰ تا ۳۰ درصد و زیر درختی با تاج بزرگ و متراکم حدود ۲۰ درصد-.
شاخص فرابنفش (UV- Index )

اشعه فرا بنفش همانگونه که عنوان شد سرطان‌زا است، این اشعه همچنین اثرات فوری و طولانی‌مدت بر پوست و چشم انسان می‌گذارد و یک پارامتر مهم زیست‌محیطی است. به همین دلیل است که شدت تابش اشعه فرابنفش به طور مداوم در سراسر جهان رصد و به عنوان شاخص فرابنفش (UV-Index ) منتشر می‌شود.
شاخص فرابنفش (UVI ) مقیاسی است که از آن برای اندازه‌گیری قدرت تابش فرابنفش خورشید (UV) استفاده می‌شود. شاخص فرابنفش (UVI ) که در 11 گروه طبقه بندی شده است، اقدامات حفاظتی مرتبط با (میزان)تابش اشعه فرابنفش را مشخص می کند. به عنوان مثال شاخص فرابنفش بالا به معنای قرار گرفتن بیشتر در معرض نور خورشید است که برای پوست مضر بوده و خطر آفتاب سوختگی و آسیب های طولانی مدت به پوست را افزایش می‌دهد.
پیش بینی شاخص فرابنفش (UV- forecast )
شاخص UV در سراسر جهان معنای یکسانی دارد و توسط مؤسسات شناخته‌شده، از جمله سازمان بهداشت جهانی (WHO)، معرفی شده است. هرچه UVI بالاتر باشد، پوست محافظت نشده سریع‌تر آسیب می‌بیند – مثلاً از طریق آفتاب سوختگی.
در کشور آلمان « رسم » براین است که اداره فدرال محافظت از اشعه (BfS ) در همکاری با مؤسسات مرتبط با موضوع مانند « هواشناسی» هر ساله از آوریل تا سپتامبر، پیش بینی های « شاخص فرابنفش » را در دوره های 3 روزه بطور منظم برای مناطق مختلف منتشر می کند . این پیش بینی ها از طریق « خبر نامه» (Newsletter ) قابل دریافت می باشد.
وقتی آفتاب دوست ها صورت خود را به سمت آسمان بلند می‌کنند، نباید خطرات اشعه ماوراء بنفش را فراموش کنند: آفتاب سوختگی، چین و چروک زودرس و پیری پوست- و در دراز مدت، سرطان پوست.- از عوارض ناخوشایند تابش اشعه فرابنفش است. اگر سفری طولانی مدت به یک منطقه ساحلی پیش رو ست، می توان با مراجعه به « شاخص فرابنفش» (UVI ) از وضعیت و میزان تابش مطلع گردید. طبق گزارش سازمان هواشناسی آلمان، شاخص فرابنفش در آلمان معمولاً به مقادیر تا ۸، در موارد شدید به ۹ و در ارتفاعات بالاتر آلپ حتی به ۱۰ می‌رسد.

در ایران وضعیت « شاخص فرابنفش» چگونه است؟

1- خطر تابش اشعه فرابنفش بالای سر ایرانی‌ها در این ۳ روز
منبع : سایت فرارو؛ کد خبر: ۸۸۹۰۲۳ ؛ ۰۷ مرداد ۱۴۰۴
چکیده :
** پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو کشور پیش‌بینی خود را درباره شاخص پرتو فرابنفش از امروز تا پنجشنبه در نقاط مختلف کشور اعلام کرد که نکته قابل توجه در آن بالا بودن شاخص در ساعتی است که کسی انتظار آن را ندارد.
**شاخص قابل توجه پرتو فرابنفش هنگام صبح
به گزارش ایسنا، در ساعت ۹ و ۳۰ دقیقه شاخص پرتو فرابنفش در استان‌های شرقی کشور همراه با نیمه شرقی کهکیلویه‌ و بویراحمد، ارتفاعات شمال تهران و البرز و نیمه غربی و شمالی سمنان در محدوده ۷ تا ۱۱ و در سایر استان‌ها در محدوده ۵ تا ۷ قرار خواهد گرفت.
** شاخص بیشتر استان‌های کشور به بیش از ۱۱ می‌رسد
امروز در ساعت ۱۲ و ۳۰ دقیقه مقدار شاخص پرتو فرابنفش افزایش خواهد یافت و در بیشتر استان‌های کشور به بیش از ۱۱ خواهد رسید. در استان‌های شمالی و شمال شرقی و نیمه جنوبی ایلام، خوزستان به‌جز شمال شرق استان، سواحل سیستان‌ و بلوچستان و هرمزگان مقادیر شاخص بین ۷ تا ۱۱ مشاهده خواهد شد.
2- وضعیت تابش پرتوی فرابنفش طی شنبه ؛ ۱۱ مرداد 1404
(منبع : سایت فرارو 10مرداد 1404 )
بر اساس پیش‌ بینی صورت گرفته، در ساعت ۶ و ۳۰ دقیقه روز شنبه (۱۱ مرداد) مقدار شاخص پرتو فرابنفش برای تمام مناطق کشور کوچک‌تر از ۲ خواهد بود. شاخص پرتو فرابنفش در ساعت ۹ و ۳۰ دقیقه در استان‌های نیمه شرقی و مرکزی کشور همراه با ارتفاعات شمال تهران، البرز و نیمه شرقی کهکیلویه‌ و بویراحمد در محدوده ۷ تا ۱۱ و در سایر استان‌های در محدوده ۵ تا ۷ قرار خواهند گرفت.
در پایان مختصری هم در باره محصولات ضد آفتاب
مواد و ترکیبات ضد آفتاب محصولات آرایشی یا پوستی هستند که برای جلوگیری از عوارض جانبی قرار گرفتن در معرض نور خورشید- عمدتاً آسیب های سلولی ناشی از اشعه فرا بنفش- روی پوست اعمال می‌شوند. این ترکیبات به نوعی، عامل محافظت از پوست در مقابل نور خورشید هستند.
ضد آفتاب ها که در بیشتر موارد به عنوان ضد آفتاب و ضد پیری (پوست) شناخته می‌شود،( معمولاً) نه تنها ( فقط) و به طور خاص برای محافظت در برابر اشعه‌های زیانبار فرا بنفش – و نارسایی های کوتاه و بلند مدت ناشی از آن – بلکه برای مبارزه یا پیشگیری از علائم پیری پوست، مانند چین و چروک و لکه‌های تیره نیز فرموله شده اند.
مواد تشکیل دهنده ترکیبات ضد آفتاب
ترکیبات ضد آفتاب از موادی تشکیل شده‌اند که محافظت (واقعی) در برابر اشعه فرابنفش را فراهم می‌کنند،محصولات ضد آفتاب به اشکال مختلفی از جمله کرم، لوسیون و ژل و همچنین فوم، اسپری (آئروسل)، خمیر و رژ لب عرضه می شوند. ساختار فیزیکی (و عمومی ) اکثر محصولات تجاری موجود در بازار بر اساس امولسیون‌های روغن در آب یا آب در روغن می باشند. اجزاء تشکیل دهنده این ترکیبات اضافه بر مواد (اصلی) ضد آفتاب معمولاً حاوی افزودنی‌های خاص مانند امولسیفایرها، آنتی اکسیدان ها ، مرطوب کننده ها، پرکننده‌ها، رنگ‌ها، روان‌کننده ها، مواد نگهدارنده، حلال‌ها، و مواد خوشبو کننده نیز می باشند.
فاکتور (محافظت ) sun protection factor, SPF
طبقه‌بندی محصولات ضد آفتاب بر اساس اثربخشی خود که به صورت فاکتور محافظت در برابر آفتاب (SPF) بیان می‌شوند، میزان ( وغلظت) مواد اصلی (فیلتر) کننده، فاکتور محافظت در برابر آفتاب را تعیین می‌کند.
فاکتور محافظت در برابر آفتاب ( sun protection factor, SPF) به منظور شفاف‌تر و مشتری پسندتر کردن اطلاعات، روی برچسب‌های محصولات ضد آفتاب درج می گردند.
فاکتور محافظت در چهار گروه طبقه بندی می‌شوند
– ( SPF کم) : فاکتور محافظت 6 تا 10
– ( SPF متوسط) : فاکتور محافظت 15؛ 20 و25
– ( SPF زیاد و خیلی) : فاکتور محافظت 30 تا 50 و بالاتر
طبقه بندی فیلتر های اشعه فرابنفش
فیلترهای فرابنفش در محصولات ضد آفتاب را می‌توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:
فیلترهای شیمیایی (آلی) و فیزیکی (غیر آلی)
ابتدا یک توضیح : در منابع مختلف فیلتر های فیزیکی را بعضاً با عنوان ” فیلتر های معدنی ” نام گزاری کرده اند که صحیح و اصولی نمی باشد .
فیلترهای فیزیکی ترکیباتی هستند غیر آلی که به عنوان یک «مانع» (در پوست)، تابش های اشعه فرابنفش را منعکس یا پراکنده – پخش دیفوز- می‌کنند . در مقابل ولی فیلترهای شیمیایی ترکیباتی هستند آلی که اشعه فرا بنفش را جذب و به صورت گرما پس می دهند.
هر دو نوع گروه این فیلتر ها که نیازهای شخصی مصرف کنندگان این محصولات را برآورده می سازند ، دارای جنبه های مثبت و منفی می باشند.
1- محصولات محافظت کننده از طریق فیزیکی
این محصولات همانگونه که عنوان شد تابش اشعه روی پوست را منعکس می کنند. این محصولات بطور عمده به عنوان ماده فعال حاوی تیتان دی اکسید یا زینک اکسید هستند.
احتیاط: زینک اکسید و تیتان دی اکسید مورد استفاده در این محصولات بعضاً از نوع نانومتری بوده و قادرند بخصوص در صورت استفاده از محصولات بصورت اسپری به مجاری تنفسی وارد شوند .
نقاط قوت:
– بلافاصله یعد از اِعمال ” وارد عمل” می شوند.
– برای پوست های حساس و افراد داری آلرژی های پوستی مناسب ترند.
– از ثبات نوری کافی برخودارند
– با محیط زیست سازگار ترند
نقاط ضعف :
– می توانند یک « هاله از سفیدی » ( یاد موضوع ” هاله ” افتادم ! ) روی پوست باقی بگذارند. این ویژگی ناخوشایند در برخی از فرمولاسیون ها جدید تر برطرف شده است.
– در برخی از افراد کمی « خشک کننده » به نظر می رسند.
– در پوست های چرب حفره های پوست را مسدود می کنند.
– در برخی از انواع، از محصولات نانومتری استفاده شده است که در باره تأثیرات آن ها اختلاف نظر وجود دارد.
2- محصولات محافظت کننده از طریق شیمیایی
این مواد ترکیباتی هستند آلی که پس از اِعمال روی پوست ، انرژی نوری اشعه (عمدتاً) فرابنفش را جذب کرده و بصورت گرما پس می دهند.
جند نمونه :
Benzophenone: Benzophenon-3 (Oxybenzon), Benzophenon-4 (Sulisobenzon).
Salicylate: Homosalat, Ethylhexylsalicylat.
Cinnamate: Ethylhexyl Methoxycinnamate, Isoamyl P-Methoxycinnamate.
Camphorderivate: 4-Methylbenzylidencampher, Benzylidencamphersulfonsäure.
And : Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine, Butyl Methoxydibenzoylmethane, Diethylamino Hydroxybenzoyl Hexyl Benzoate, Ethylhexyl Triazone, Octocrylene, Phenylbenzimidazol Sulfonsäure, Terephthalylidendicamphersulfonsäure.
نقاط قوت :
– بسرعت جذب پوست می شوند
– آثار « سفیدی» از خود بجا نمی گذارند
– برای کاربرد روزانه قبل از میک آپ مناسب می باشند
نقاط ضعف :
– حد اقل بین 20 تا 30دقیقه برای فعال شدن کامل نیاز دارند
– (معمولاً) فاقد ثبات نوری بوده و تجزیه می شوند
– به محیط زیست بطور معمول وارد شده و آثارشان در ماهی ها و شیر مادر به اثبات رسیده است
منابع
1- منبع اصلی : اداره فدرال (آلمان) برای محافظت در مقابل اشعه ؛ Bundesamt für Strahlenschutz (BfS)
توضیح : اطلاعات استخراج شده از انتشارات BfS در تاریخ 05.04.2025 بروزرسانی گردیده است .
2- برخی از سایر منابع
UV-Strahlung – UV-A – UV-B – UV-C – Infrarot – IR-Strahlung – Cosmacon
Home – Chemiezauber.de
UV-Strahlen: erhöhtes Krebsrisiko | DKFZ – Krebsinformationsdienst
Mineralische oder chemische Sonnencreme, parfumdreams
Sonnenschutz-/UV-Filter – Inhaltsstoffe/INCI: Stoffgruppe – haut.de
Sonnencremes im Test: Sicher in der Sonne – auch für wenig Geld | Stiftung Warentest

وبلاگ علوم و تکنولوژی رنگ