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日光紫外线的生物效应一直是环境卫生学研究的重点。与紫外线引起的白内障等眼部疾病相比,学者们对紫外线诱发的皮肤癌这一致命性疾病更感兴趣;因此紫外线生物效应研究的重心更倾向于紫外线对皮肤的作用。但近年来,紫外线的眼部损伤作用逐渐成为焦点:西方的发达国家以白色人种为主,除了较高的皮肤癌患病率以外,他们又是白内障等多种紫外线相关眼部疾病的高危人群,白内障发病率日益增加;同时,沉重的医疗负担使得学者们的科研重心向紫外线的眼部损伤倾斜。除了白内障、翼状胬肉以及日光性角膜炎等已经证实与紫外线有明确因果关系的眼部疾病之外,部分流行病学证据表明一些更为严重的眼科疾病,如年龄相关黄斑蜕变和视网膜黑色素瘤等也与眼部的紫外线暴露密切相关。 此前的日光紫外线暴露测量往往侧重于紫外线的红斑效应,测量眼部紫外线暴露的研究较少,且大多也仅在温带或较高纬度地区进行,监测时最高的太阳高度角一般都不超过70度;而热带地区的太阳高度角可以达到90度。因此这些研究并不能全面的反映热带地区居民的眼部暴露状况。此外,紫外线暴露受多种环境因素的影响,如太阳高度角、季节、臭氧、气溶胶、云量、地面反射率等,而这些因素能对眼部紫外线暴露量产生多大影响尚未确定。 因此,本研究探索了沙滩和草地这两种常见地面的不同反射率对眼部紫外线暴露的影响。这两种反射背景是日常生活中常见的地面背景。虽然在人们的常规认知中已经了解,在反射率高的地面上紫外线暴露会更强,但具体的增强效应如何一直有待研究。而且沙滩和草地一般都是人们休闲娱乐的场地,每个人都有可能在休息时间接受该反射背景下的紫外线照射,因此相对于工地等背景下的职业紫外线暴露,在沙滩和草地上的紫外线暴露可能覆盖更广泛的人群,公共卫生学意义更重要。研究并对比这两种背景下的眼部紫外线暴露,计算相应的生物有效剂量,可以最终确定眼部紫外线暴露剂量和高危时段,从而为在这两种背景下活动的人群提供暴露信息参考,为未来制定科学的防护指导提供依据。 目的: 1、定量热带地区太阳直射时期的环境紫外线辐射量,并同步测量沙滩和草地上眼部紫外线暴露量。 2、确认先前研究发现的日间眼紫外线分布规律,并比较沙滩和草地背景下眼部紫外线暴露日间分布规律的异同。 3、比较沙滩和草地背景下眼部紫外线暴露的差异。 4通过计算眼部紫外线暴露的生物有效剂量确定热带地区的眼部暴露高危时段,为人们出行和制定科学防护指导提供参考。 方法: 考虑到前人研究因地理因素的原因很少测量全程太阳高度角下的眼部紫外线暴露,我们将监测地点定为处于北回归线以南的海南省三亚市(18.4°N,109.7°E,18m a.s.l)。由于三亚市处于热带,太阳直射时间位于5月和7月;而根据往年的气象数据,海南7月份台风较多而五月份多是晴天,因此我们选择于2013年5月11日、14日分别对沙滩和草地背景下的眼部紫外线暴露进行测量。以双通道光纤光谱仪和匀速电动转盘(转盘转动速度为1圈/分钟)为基础来构建旋转式紫外线暴露模型,用以测量眼部和环境紫外线暴露。每组监测从模拟人正面对太阳为监测起始点,转动测量30个数据,监测持续一分钟,即每隔6度测量一次。每组测量间隔10分钟。所有监测只在晴好天气下进行。如果测量前或测量中出现阴天则测量暂停,待天晴后重新开始。 收集原始监测数据后,由于其并非整波段的紫外线瞬时强度,因此需自主编写Visual basic程序,依托于Excel软件,采用内插法将原始数据转换为整波段的紫外线强度。以此为基础计算UVA、UVB和总紫外线强度(UVR)的积分值,并选择每个时间点的最大辐射值以及平均辐射值作为最终物理量强度结果。同时基于转换后的各个整波段的紫外线强度,根据ICNIRP给出的各波段不同生物效应权重,计算不同背景下紫外线UVB对角膜,结膜和晶体损伤的生物有效(biological effective UVB,UVBE)强度以及各单小时时间段的累积UVBE暴露剂量。最后以草地为基础,计算沙滩背景下UVA、UVB和UVBE的比值。 绘制UVA和UVB辐射强度随时间以及太阳高度角(SEA)变化的分布曲线,比较两种不同反射背景下眼部紫外线暴露随时间及SEA分布的异同。同时绘制眼部生物有效强度随时间变化的曲线,比较两种不同背景下眼部生物有效强度的差异。为了确定生物有效强度最大时所对应的SEA,我们应用WinBugs软件构建了回归模型,对两种不同背景下眼部生物有效强度数据进行Bayesian回归分析,确定了最大暴露量时的SEA。 结果: 1、沙滩眼部UVA、UVB和UVBE暴露都明显高于草地。 2、两种背景下眼部日光紫外线暴露随时间变化规律都是双峰分布,但峰值所出现的时间以及SEA皆不相同。Bayesian回归结果显示,UVBE在草地和沙滩背景下出现峰值的SEA分别为40度和53度。 3、两种背景下致角膜、结膜和晶体损伤的UVBE的比值在SEA大约为50度时出现峰值。 4、两种背景下,致角膜和晶体损伤的单小时累积UVBE剂量都超过了30J/m2。 结论: 1、眼部紫外线的日间分布规律在草地和沙滩两种反射背景下皆为双峰分布。 2、高反射率背景(沙滩)的眼部紫外线暴露明显高于低反射率(草地),沙滩眼紫外线日间暴露峰值出现的时间晚于草地眼部暴露峰值出现的时间。 3、热带地区在太阳直射时,日间单小时的眼部紫外线暴露累积剂量可能引起眼部损伤;相对于草地背景,SEA在50度左右时眼部风险最大。