Двуликий ультрафиолет: польза или вред?
2 июня 2013
На протяжении нескольких тысячелетий бледная и светлая кожа являлась не только атрибутом красоты, но и признаком высокого социального статуса. Многие века аристократки прятались от солнечных лучей под легкими тканями и зонтиками, а также отбеливали свои лица всевозможными средствами, включая ядовитые свинцовые белила. Ведь загорелая кожа считалась уделом низшего сословия — людей, которые целыми днями вынуждены были трудиться под палящим солнцем. Но времена менялись, и в начале 20-х годов прошлого века произошел переворот в сознании представительниц слабого пола — легендарная Коко Шанель ввела моду на загар. Загорелая кожа стала символом красоты и привлекательности, достатка и состоятельности своих обладательниц, которые могут себе позволить пляжный отдых даже в холодное время года. И с тех пор светлая кожа ассоциируется с нездоровой бледностью, болезненностью, бедностью...
Однако далеко не все то, что модно — полезно для здоровья. Солнце весьма коварно, и его лучи на самом деле не такие уж ласковые и безобидные, как может показаться на первый взгляд. Ультрафиолетовое (УФ) солнечное излучение, которое дарит нашей коже великолепный загар, может стать причиной онкологических заболеваний. Поэтому очень важно знать, где находится эта тонкая грань между пользой и вредом ультрафиолета. В поисках ответов мы обратились к специалисту по УФ радиации, доктору географических наук, ведущему научному сотруднику метеорологической обсерватории МГУ Наталье Евгеньевне Чубаровой.
Н.Е. Чубарова. Фотография из личного архива
— Уважаемая Наталья Евгеньевна, невидимая для человеческого глаза УФ радиация оказывает весьма заметное влияние на каждого из нас. Однако ее воздействие носит не только позитивный, но и негативный характер. Как поймать момент, когда кончается полезное действие ультрафиолета и начинается вредное?
— Перед тем как ответить на ваш вопрос, я хотела бы обратить внимание на то, что УФ излучение очень разное. В зависимости от длины волны и биологического воздействия различают три области УФ радиации: область С (длина волны 100–280 нм), область В (280–315 нм) и область А (315–400 нм). Самое коротковолновое УФ излучение области С наиболее опасно, так как оно разрушает молекулы белка. К счастью, благодаря озоновому слою, эти лучи полностью поглощаются в стратосфере и не достигают земной поверхности. Кстати, УФ излучение области С само порождает свою гибель. Разбивая двухатомные молекулы кислорода на атомы, оно дает возможность превратиться им в трехатомный кислород, то есть в озон. А озон, в свою очередь, поглощает УФ радиацию, избавляя нас тем самым от ее вредного воздействия.
Что касается излучения в более длинноволновой УФ области спектра, то оно в той или иной степени также поглощается озоном. Однако если лучи, с длинами волн короче 315 нм доходят до земной поверхности в незначительном количестве, то более длинные лучи поступают к нам почти полностью. Это хорошо видно на графике распределения спектральной энергетической освещенности (синяя кривая). И вот тут-то начинается самое любопытное, так как наибольшим биологическим действием обладает вовсе не длинноволновое УФ излучение области А, которого много, а излучение области В, которого мало. На графике это показано красной кривой, демонстрирующей спектральное распределение биологически активной радиации, максимум которой лежит в пределах 305–315 нм.
Синяя кривая — распределение спектральной энергетической освещенности; красная кривая — распределение биологически активной радиации. Из архива Н.Е. Чубаровой
— Получается, что наши организмы наиболее чувствительны к той УФ радиации, которая поступает на земную поверхность лишь в незначительных дозах... И как же она влияет на нас, в чем заключено ее биологическое действие?
— Это излучение активно воздействует на наши глаза, кожу, иммунную систему. При этом его влияние весьма неоднозначно! С одной стороны, УФ излучение области В вызывает заболевания глаз (катаракту), солнечные ожоги, сильнейшее покраснение кожи — эритему. Кстати, именно поэтому эту радиацию называют еще эритемной. Эта же радиация становится причиной сбоев в работе иммунной системы, провоцируя тем самым различные онкологические заболевания, среди которых меланома — одна из агрессивных форм рака.
Меланома © National Cancer Institute
С другой стороны, нельзя не отметить положительного воздействия УФ радиации области В на организм. Именно она синтезируют необходимые для нашего здоровья витамины группы D, которые предупреждают развитие таких заболеваний как рахит, остеопороз и некоторые виды рака.
— То есть одни и те же лучи вызывают как благотворный, так и явно противоположный эффект? Как же оценить, какая доза радиации будет нам полезна, а какая вредна?
— Тут, как говорится, все хорошо в меру... Для понимания степени опасности УФ излучения обычно используются, так называемые, УФ индексы, которые оцениваются по величине эритемной радиации. Эти индексы представляют собой безразмерные величины, которые меняются обычно от 0 до 11, но в редких случаях в высокогорных районах могут превышать 20. Также УФ индексы применяются для оценки пороговых значений благоприятного воздействия УФ радиации на организм. Естественно, что пороговые значения будут меняться в зависимости от типа кожи. Вообще, всего выделяют шесть типов кожи: от первого — наиболее светлого, — до шестого — наиболее темного. К первому типу относятся люди с кельтским типом кожи, за ними следуют светлокожие европейцы, затем темные европейцы. Четвертый тип — средиземноморский, пятый — индонезийский, и, наконец, шестой — афроамериканский.
© Varina and Jay Patel | Shutterstock.com
— Каковы же эти индексы для жителей Европейской территории России?
— Коренные жители Европейской части России относятся в основном ко второму фототипу. Для этого типа кожи при УФ индексе со значением выше 3 уже требуется защита от УФ лучей. А при значениях выше 8 уровень УФ радиации считается очень высоким и, следовательно, опасным для здоровья! Кстати, эти индексы можно прогнозировать. На Западе и в США прогнозы погоды сопровождаются такой информацией. У нас в Гидрометцентре в настоящее время тоже дается прогноз УФ индекса, правда пока он имеет статус экспериментального.
— Очевидно, что на приход УФ радиации влияет высота солнца над горизонтом. А какие еще параметры воздействуют на УФ индекс? Что необходимо учитывать для составления прогноза?
— В первую очередь на УФ радиацию влияют три фактора: содержание озона в атмосфере, облачность, а также количество тропосферных аэрозолей — естественных и промышленных примесей. Чем больше в атмосфере озона, облаков и аэрозолей, которые поглощают УФ излучение, тем меньше радиации достигает земной поверхности, и тем ниже значение УФ индекса. Что касается озона, то его количество естественным образом меняется в течение года. В наших широтах в среднем наблюдается максимум его содержания весной, а минимум — осенью. К тому же время от времени озоновый слой настолько истончается, что появляются, так называемые, озоновые дыры. Конечно, это не дыры, а области, где концентрация озона снижена, и его толщина, приведенная к нормальным условиям, составляет менее 220 единиц Добсона. Для сравнения, до 1979 года эта толщина в среднем по земному шару была порядка 330 единиц Добсона.
Озоновая дыра над Арктикой и частью Европейской территории России. Из архива Н.Е. Чубаровой
— Мы часто слышим в средствах массовой информации, что озоновые дыры возникают над Антарктидой и Арктикой. Почему именно над полюсами?
— Дело в том, что во время длительной полярной ночи при низких температурах воздуха в стратосфере образуются полярно-стратосферные облака. Когда же, наконец, выглядывает солнышко, то на поверхности облачных частичек начинаются активные фотохимические реакции — происходит каталитический цикл разрушения озона. Кстати, эти озоновые дыры иногда смещаются и в умеренные широты. Так, в прошлом году в конце марта — начале апреля над Центральным регионом России была зафиксирована арктическая дыра! В эти же дни было отмечено максимальное значение УФ индекса за весь период наблюдений в Москве для этого времени года. Из этого следует, что эритемная радиация весьма чувствительна к изменениям в озоновом слое. К примеру, если взять УФ индекс на антарктической станции Палмер, то до 1990 года его значения были сопоставимы с цифрами, характерными для высоких широт. Начиная с 1990 года над Антарктидой стали появляться озоновые дыры, и для весенних месяцев индекс увеличился в 3 раза, превысив значения для субтропического климата Калифорнии!
УФ индекс: зеленая кривая — в Сан-Диего, Калифорния; красная кривая — на антарктической станции Палмер после 1990 года, красный пунктир — до 1990 года; синяя кривая — на Аляске. Из архива Н.Е. Чубаровой
— Выходит, что озоновый слой является основной преградой для вредоносной УФ радиации?
— С одной стороны, это так, с другой стороны, огромную роль играет также облачность и аэрозоли. Причем в наших широтах на первое место выходит именно облачность, которая прекрасно ослабляет УФ излучение. И чем больше оптическая плотность облаков, тем меньше эритемной радиации поступает на земную поверхность. Однако тут еще все зависит от типов и видов облачности, так как разные облака обладают различными оптическими свойствами. Также имеет значение и степень покрытия неба облаками — бывает, что при наличии небольшого количества облаков определенного типа, наблюдается, наоборот, рост УФ радиации. Это происходит за счет эффектов переотражения от боковых граней облаков и роста рассеянной составляющей радиации. В целом же, облачность уменьшает приток УФ лучей. Если говорить о Европейской территории России, то, начиная с 1980-х годов, тут наблюдается уменьшение повторяемости оптически плотных облаков, что приводит к увеличению поступления эритемной радиации!
— А как насчет аэрозоля? Каким образом он воздействует на эритемную радиацию, и насколько ощутим его вклад в изменение УФ индекса?
— Влияние аэрозоля очень сложно оценить, ведь разные виды атмосферных примесей оказывают различное воздействие на радиацию. Например, крупные частички морской соли практически нейтрально ослабляют все солнечное излучение, включая УФ диапазон. А вот какой-нибудь дымовой аэрозоль способен ослабить поступление УФ радиации почти на 100 %, то есть он сведет ее поступление к нулю! Правда, тут все зависит еще от оптической толщины аэрозольного слоя. В целом влияние аэрозоля на эритемную радиацию, конечно, несопоставимо с озоновым и облачным фактором. Однако время от времени именно аэрозоль играет главную роль. Взять хотя бы крайне засушливые летние сезоны 1972, 2002 и 2010 годов, когда, в результате пожаров, многие регионы Европейской России были окутаны дымовой завесой.
© Alexander Demianchuk | Reuters
Что касается промышленного аэрозоля, то, начиная с 1980-х годов, его количество сокращается. Все дело в том, что с конца 1980-х в качестве топлива вместо угля во всем мире все больше стал использоваться газ и продукты переработки нефти. За счет этого снизились выбросы оксида серы, который влияет на формирование сульфатного аэрозоля. Ну и как следствие, атмосфера стала более чистой и прозрачной для УФ излучения. Кстати, в прошлом году в Москве по данным метеорологической обсерватории МГУ было зафиксировано минимальное значение содержания аэрозоля за весь период наблюдений! И это, несмотря на огромное количество автомобилей в нашем городе.
Ослабление радиации в зависимости от оптической толщины аэрозольного слоя (темно-фиолетовым цветом обозначена эритемная радиация). Из архива Н.Е. Чубаровой
— Получается, чем меньше в воздухе аэрозолей, тем хуже мы защищены от ультрафиолета! В каком-то смысле нам даже выгодно, чтобы этих промышленных аэрозолей становилось больше...
— С точки зрения эритемной радиации — да! Однако нужно понимать, что у всех плюсов есть свои минусы, — и загрязненная атмосфера крайне негативно влияет на наше здоровье. Поэтому надо быть очень осторожными с подобными заявлениями, а то их поймут буквально. Я как-то давала интервью одному солидному изданию... В результате напечатали, что, оказывается, очень полезно скрываться от ультрафиолетовых лучей, лежа под выхлопной трубой! Мне это потом долго припоминали в научном сообществе. Но вернемся к теме нашей беседы... Сейчас складывается такая ситуация, что на Европейской территории России все три фактора работают на увеличение поступления эритемной радиации к земной поверхности. Истончение озонового слоя, уменьшение повторяемости оптически плотных облаков и аэрозоля влечет за собой рост УФ индекса. Это хорошо подтверждается и данными измерений биологически активной радиации в Метеорологической обсерватории МГУ и результатами модели реконструкции.
Тренд УФ радиации по данным измерений и модели реконструкции. Из архива Н.Е. Чубаровой
— А в каких вообще пределах варьируется этот индекс в Центральной России?
— По данным метеорологической обсерватории МГУ в Москве, в зависимости от сезона года, в среднем УФ индекс меняется от 0 в зимние месяцы до 4 летом. Однако максимальные значения, которые когда-либо были здесь зафиксированы, превышали 7! Как я уже говорила, для второго типа кожи комфортными признаются условия, когда УФ индекс не переходит через значение 3. Это так называемый порог возникновения эритемы, когда кожа начинает краснеть после пребывания на солнце в течение часа. Кстати, легкое покраснение кожи является первой фазой загара. А вот при избыточной дозе УФ радиации возникают ожоги, и чем больше индекс, тем больше шансов получить серьезные повреждения кожи. Для Московского региона этот эритемный порог в среднем превышен в июне и июле примерно с 11 до 15 часов и в августе в околополуденное время. Однако при определенных, «опасных», условиях УФ индексы могут превышать указанный порог, в период, начиная с конца марта по сентябрь.
— А как же быть с витамином D? Какая нужна доза ультрафиолета, чтобы он синтезировался?
— Мы можем приблизительно оценить порог образования витамина D по величине эритемной радиации. Этот порог составляет всего 20%-25% от минимальной эритемной дозы, вызывающей покраснение кожи. То есть для получения необходимой дозы витамина, нам не обязательно покрываться загаром, а вот степень открытости поверхности тела играет как раз большое значение! В Центральном регионе России достаточное для выработки витамина D количество УФ радиации приходит с середины марта по октябрь. Повторюсь, что это касается лиц с фототипом 2, а вот афроамериканцы только в июне—июле смогут получить в наших широтах необходимую для синтеза витамина D радиацию, а в более северных районах (начиная с 67° широты) даже летом витамин D в их коже не образуется. Темная кожа просто не восприимчива к таким малым дозам. Поэтому афроамериканцы в наших широтах сильнее страдают от последствий недостатка витамина D — нервно-мышечных расстройств, проблем с костной тканью, некоторых форм рака.
Климатология УФ индекса в Москве с указанием пороговых значений образования эритемы (красная линия) и витамина D (зеленая линия): а) средние условия; б) максимальные значения. Из архива Н.Е. Чубаровой
— В этом смысле разумнее жить в тех широтах, где мы родились и где долгое время жили наши предки. За многие века и тысячелетия они смогли приспособиться к условиям обитания.
— Совершенно верно! В связи с этим хочу сказать, что в Австралии и Новой Зеландии самый большой процент заболеваемости раком кожи среди белых мигрантов из Европы. За те 100–200 лет, что они там живут, их кожа просто не успела адаптироваться к высоким уровням УФ излучения. Ведь восприимчивость к раку зависит от способности кожи вырабатывать меланин, который и защищает ее от вредного воздействия УФ радиации. У коренных жителей тропических стран — людей с пятым и шестым фототипом — кожа изначально содержит достаточное количество меланина, поэтому они намного реже страдают от меланомы. Нам же стоит несколько раз подумать, прежде чем отправляться на постоянное место жительства в тропики, а тем более в Южное полушарие, где дозы УФ радиации еще выше, чем в Северном!
— А с чем же связано это различие между обоими полушариями?
— Во-первых, тут играет роль астрономический фактор: летом Южного полушария, когда поступление солнечной радиации максимально, Земля находится в перигелии, то есть ближе к Солнцу. А чем меньше расстояние между нашей планетой и Солнцем, тем больше радиации поступает на поверхность. Во-вторых, в Южном полушарии несколько меньше содержание стратосферного озона, что увеличивает поступление УФ радиации области В. И, в-третьих, в Южном полушарии в целом меньше различных аэрозольных частиц. Вообще, все это очень сложно и находится в стадии изучения, но факт остается фактом: если сравнить количество УФ на одной и той же широте в Южном и Северном полушариях, то в Новой Зеландии приход УФ радиации на 40% выше, чем, например, в Японии и заметно выше, чем в Европе!
— Давайте вернемся в наше полушарие, оно как-то роднее. Возможно ли, основываясь на результатах расчета УФ индекса, как-то оценить, где комфортнее всего находиться в тот или иной сезон года?
— Да, конечно, нами проводятся такие исследования. Если рассматривать обеспеченность местности УФ лучами при ясном небе, то в июле практически вся территория России получает избыточное количество УФ радиации. Естественно, чем южнее, тем выше доза излучения. Так что в летние месяцы ехать куда-то за дополнительной дозой УФ облучения бессмысленно — его и у нас в избытке. А вот в январе почти на всей территории России наблюдается острый дефицит УФ радиации и, как следствие, нехватка витамина D. Поэтому в зимние месяцы желательно как-то восполнять его нехватку. Можно поехать, например, в теплые страны, учитывая при этом тот факт, что в тропиках уровень УФ радиации опасен для нас даже в январе. Зимой самые оптимальные условия для людей с типом кожи 2 наблюдаются на юге Испании, Италии... Хотя, конечно, людям хочется больше тепла, чем его может предоставить Южная Европа в это время года.
Ресурсы ультрафиолетовой радиации при ясном небе для второго типа кожи: 1) январь (белый и голубой цвет — дефицит, зеленый — оптимум); 2) июль (желтое, оранжевое и красное — переизбыток). Из архива Н.Е. Чубаровой
— Зимой, действительно, хочется много солнца, ведь мы так устаем за эти длинные месяцы от почти постоянной темноты и холода. Многие спасаются в соляриях. Что вы думаете об этом?
— Как вам сказать... Тут надо понимать, что к естественной солнечной радиации человек на протяжении тысячелетий все же как-то адаптировался. Что касается соляриев, то тут возникает очень много вопросов. Важно знать, какие лампы использованы в солярии, совпадает ли их спектр со спектром солнечного излучения. Насколько стабильно работают эти лампы, и как часто проводятся мероприятия по их калибровке. Если же спектр излучения ламп хоть немного сдвинут в ту или иную сторону, то это может нанести вред организму. Причем сразу мы не почувствуем этого негативного воздействия, последствия облучения могут аукнуться лет через 10, а то и 20. Не случайно ведь в последнее время наблюдается рост заболеваемости меланомой. Это страшное онкологическое заболевание в какой-то степени провоцируется и чрезмерным пребыванием в соляриях, и привычкой часами загорать на солнце. К сожалению, когда люди попадают в жаркие субтропические и тропические страны, они быстро забывают, что их кожа совершенно не приспособлена к таким агрессивным солнечным ваннам.
Рост числа заболевших раком кожи. Из архива Н.Е. Чубаровой
— А как же всевозможные защитные кремы, лосьоны, гели?
— Да, конечно, сейчас существует масса различных кремов от воздействия эритемных лучей, и пользоваться ими нужно, но, увы, рост числа заболевших раком кожи говорит сам за себя... Я этим не хочу сказать, что бывать на солнце вредно. Совсем наоборот — в небольших дозах солнце нам просто необходимо, так как при дефиците его лучей страдает наше физическое и психоэмоциональное состояние! Тут главное знать меру и свой порог чувствительности к УФ излучению. Особенно если на теле много родинок и есть предрасположенность к онкологическим заболеваниям.
— Наталья Евгеньевна, огромное вам спасибо за яркий «ультрафиолетовый» рассказ! Надеюсь, что даже самые ярые сторонники соляриев и длительного возлежания под палящим солнцем, прислушаются к вашим словам и станут бережнее относиться к своему здоровью. (Тем более что последние три десятка лет отмечается увеличение прихода к поверхности Земли УФ радиации.) Иначе, спустя годы, изнуренная солнцем кожа может жестоко отомстить своему хозяину, спровоцировав опасную злокачественную опухоль — меланому! Именно поэтому нужно очень разумно подходить к путешествиям в жаркие страны. Не случайно ведь Скандинавия является родиной блондинов со светлой кожей, а Африканский континент исторически населен людьми с темным цветом кожи.
