UV-Strahlung in Solarien
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Empfehlung der Strahlenschutzkommission
1 Einleitung
2 Empfehlungen
2.1 Allgemeine Empfehlungen
2.2 Empfehlungen zum Schutz vor solarer UV-Strahlung
2.2.1 Schutz von Kindern vor UV-Strahlung
2.3 Empfehlungen zum Schutz des Menschen vor den Gefahren der UV-Strahlung in Solarien
2.4 Besondere Berücksichtigung der Vitamin-D-Problematik
Wissenschaftliche Begründung zur Empfehlung der Strahlenschutzkommission
1 Einleitung
2 Solare und künstliche UV-Strahlung
2.1 Definition optische Strahlung/UV-Strahlung
2.1.1 Optische Strahlung - eine Energieform im elektromagnetischen Spektrum
Abbildung 1: UV-Wellenlängenbereich als Teil der optischen Strahlung im elektromagnetischen Spektrum
Tabelle 1: Wellenlängenbereiche der UV-Strahlung
2.1.2 Emissionsspektren von UV-Strahlungsquellen
2.1.3 Charakterisierung von UV-Strahlung - Beziehungen, Größen, Symbole, Maßeinheiten
2.2 Physikalische Grundlage der photobiologischen Effekte von UV-Strahlung
2.2.1 Abhängigkeit der Bestrahlungsstärke vom Einfallswinkel
2.2.2 Wellenlängenabhängige Eindringtiefe von UV-Strahlung in Gewebe
Abbildung 2: Eindringtiefe von UV-Strahlung in die Haut
Abbildung 3: Genäherte In-vivo-Transmission (in %) in unterschiedlichen Gewebetiefen für verschiedene Wellenlängen
Tabelle 2: Eindringtiefe von UV-Strahlung in das Auge (Erwachsene)
Abbildung 4: Eindringtiefe von UV-Strahlung in das Auge
2.2.3 Wirkungsspektren - Beschreibung der Wellenlängenabhängigkeit der Strahlungswirkung
Abbildung 5: Normierte spektrale Wichtungsfunktionen sbiol(λ) für verschiedene photobiologische Prozesse
2.2.3.1 Veranschaulichung der Überlagerung von UV-Strahlungsspektrum und Wirkungsspektrum zur photobiologisch gewichteten Bestrahlungsstärke
Abbildung 6: UV-Strahlungsspektrum, spektrale Wichtungsfunktion und photobiologisch gewichtete UV-Wirksamkeit.
Abbildung 7: UV-Strahlungsspektrum, spektrale Wichtungsfunktion und photobiologisch gewichtete UV-Wirksamkeit für einen photodermatologischen UVB-Breitbandstrahler
2.2.3.2 MED, SED - individuelle Empfindlichkeit und Maßeinheit zur Bewertung der UV-Erythemwirkung
Tabelle 3: MED in Abhängigkeit von der anatomischen Lokalisation, bestimmt mit monochromatischer UV-Strahlung λ = 297 nm. Die Angaben wurden für dreizehn verschiedene, vermutlich hellhäutige Erwachsene gemacht
Tabelle 4: Standardisierte Richtwerte der minimalen Erythemdosis am Rücken für verschiedene Hauttypen (Daten aus DIN 5050-1:2010-01) als Her in J/m2 und SED
2.3 Solare UV-Strahlung
2.3.1 Sonnenspektrum
Abbildung 8: Strahlungsspektrum der Sonne
Abbildung 9: An einem wolkenlosen Sommertag gemessene Sonnenspektren.
Tabelle 5: Verhältnis UVa zu UVB und von UV zu UV + VIS bei verschiedenen Sonnenständen, berechnet aus den Spektren in Abbildung 9
2.3.2 Sonnenstand
Abbildung 10: Zeitzonen in Europa.
Tabelle 6: Im Jahresverlauf variierende Zeitpunkte der Sonnenhöchststände in verschiedenen Ländern der mitteleuropäischen Zeitzone
Abbildung 11: Links: Typischer Verlauf des UV-Index während eines Tages.
Rechts: Typischer Verlauf des UV-Index während des Jahres.
Tabelle 7: Zeiträume möglicher erhöhter Sonnenexpositionen in verschiedenen Ländern der mitteleuropäischen Zeitzone; berücksichtigt sind die geografische Lage der Länder, ihre Ost-West-Ausdehnung und die Variation der Uhrzeit des Sonnenhöchststands im Jahresverlauf
2.3.3 Solare UV-Einstrahlung und individuelle Personendosis
2.3.3.1 Methoden zur Ermittlung der photobiologisch wirksamen UV-Exposition
Abbildung 12: Messung solarer UV-Strahlung mittels (a) Spektroradiometer und (b) photobiologisch gewichtender Breitbandradiometer
Abbildung 13: Standorte für die Vermessung solarer terrestrischer UV-Strahlung in Deutschland
Abbildung 14: UV-Personendosimeter (links) und "4in1-Dosimeter" (rechts) zur Interkalibrierung bei der Erfassung der solaren photo-biologisch gewichteten UV-Exposition.
2.3.3.2 Ausmaß der solaren UV-Exposition der Bevölkerung in Urlaub, Freizeit und im Beruf
Tab. 8: Prozentualer Anteil der UV-Personendosen (ohne bzw. - wenn angegeben - mit Urlaubsexpositionen sowie mit Angabe des betrachteten Zeitraums) von Erwachsenen, Kindern und Jugendlichen bezogen auf die solare Immission auf eine horizontale Fläche
Tabelle 9: Innenbeschäftigte
Tabelle 10: Außenbeschäftigte
Tabelle 11: Kinder
Tabelle 12: Anzahl der Fälle pro Untersuchungsgruppe mit Personendosen
Abbildung 15: Mittlere UV-Personendosis von sieben Urlaubstagen in Relation zu einer Alltagswoche
2.4 Künstliche UV-Strahlungsquellen
3 Wirkung von UV-Strahlung
Abbildung 16: UV-Strahlung auf der Erdoberfläche. Während UVC vollständig von der Ozonschicht absorbiert wird, dringen UVB (teilweise) und UVa (fast vollständig) durch die Atmosphäre.
3.1 Biologische Wirkung von UV-Strahlung an der Haut
Abbildung 17: Schematischer Aufbau der menschlichen Haut.
3.1.1 Kinderhaut
Abbildung 18: Schematische Darstellung von Erwachsenenhaut und Kinderhaut.
Abbildung 19: Lokalisation der Stammzellregion (bulge region) im Vellushaar und Terminalhaar.
3.1.2 DNA-Schäden
Abbildung 20: Schematische Darstellung der häufigsten UV-induzierten DNA-Schäden.
3.1.3 Immunsuppression
3.1.4 Bräunung
Tabelle 13: Definition der Hauttypen
3.1.5 Lichtschwiele
3.1.6 Sonnenbrand (Inflammation, Erythema solare)
3.1.7 Vitamin D
3.1.7.1 Kutane Vitamin-D3-Synthese
Abbildung 21: Schematische Darstellung der Vitamin-D-Synthese
3.1.7.2 Der humane Vitamin-D-Stoffwechsel
3.2 Gesundheitliche Wirkung von UV-Strahlung und Langzeiteffekte an der Haut
3.2.1 Hautkrebs
Abbildung 22: Zeitlicher Verlauf der altersstandardisierten Inzidenzraten für das maligne Melanom in Deutschland, Europastandard (EASR)
Abbildung 23: Zeitlicher Verlauf der altersstandardisierten Inzidenzraten für nicht-melanozytären Hautkrebs (Plattenepithelkarzinome und Basalzellkarzinome) in Deutschland
Tabelle 14: Hochrechnung der Hautkrebsneuerkrankungen Deutschland 2012 (altersstandardisiert), (Katalinic 2015)
3.2.1.1 Basalzellkarzinom (BCC)
Abbildung 24: Basalzellkarzinom
3.2.1.2 Plattenepithelkarzinom (Spinozelluläres Karzinom, SCC)
Abbildung 25: Plattenepithelkarzinom
3.2.1.3 Malignes Melanom (MM)
Abbildung 26: Malignes Melanom (Skala in mm)
3.2.1.4 Risikofaktoren für Hautkrebs
Tabelle 16: Relative Risiken für das maligne Melanom (konstitutionell und erworben)
Tabelle 17: Relative Risiken für das Auftreten von BCC, SCC und MM bei unterschiedlichen Sonnenexpositionsmustern (Armstrong und Kricker 2001).
3.2.2 Bedeutung von Vitamin D
3.2.2.1 Die UV-Vitamin-D-Gesundheitsdiskussion
Abbildung 27: Die kutane Vitamin-D-Synthese kann nicht getrennt von den schädigenden Effekten der UV-Strahlung betrachtet werden, da sich die spektralen Wirkungsspektren überlagern.
Tabelle 18: 25(OH)D-Konzentrationen im Serum nach Alter und Geschlecht im Jahresmittel
3.2.2.2 Krankheitsrisiken im Zusammenhang mit dem Vitamin-D-Status
Tabelle 19: Zusammenfassung der Ergebnisse zur möglichen präventiven Wirkung von Vitamin D. Tabelle aus (DGE 2011)
3.2.3 Hautalterung
Abbildung 28: Chronisch UV-geschädigte Haut
3.2.4 Photodermatosen
3.2.4.1 Polymorphe Lichtdermatose
3.2.4.2 Phototoxische, photoallergische Reaktionen
3.3 Augenschäden
3.3.1 Das Kinderauge
3.3.2 Hornhautentzündung und Bindehautentzündung
Abbildung 29: Standardisierte Wirkungsspektren der Photokonjunktivitis und der Photokeratitis
3.3.3 Trübung der Augenlinse (Katarakt) durch UV-Strahlung
3.3.4 Andere Erkrankungen des Auges mit möglicher UV-Abhängigkeit
3.4 Zusammenfassende Bewertung
4 UV-Index
Abbildung 30: International konsentierte Empfehlungen zum UV-Schutz in Abhängigkeit vom UV-Index
5 Solarien
5.1 UV-Strahlertypen und Strahlerspektren
Abbildung 31: Typische in Solarien eingesetzte künstliche UV-Strahlungsquellen
5.2 Bauformen von Geräten zur kosmetischen Hautbräunung
6 Literatur
Anhang 1
Tabelle A1 Terminologie der Größen und Einheiten zur Charakterisierung der UV-Strahlung (abgeleitet von DIN EN 14255-4:2007, Tabelle 1)
Tabelle A1 Terminologie der Größen und Einheiten zur Charakterisierung der UV-Strahlung
Anhang 2
Orientierende Abschätzung solarer UV-Exposition ohne Messung
Tabelle A2-1: Leitfaden zur Bestimmung des minimalen Schutzniveaus für den Arbeitsplatz
Tabelle A2-2: Risikobewertungsfaktoren für die solar-exponierte Haut
Tabelle A2-3: Leitfaden zur Bestimmung des minimalen Schutzniveaus für den Arbeitsplatz
Tabelle A2-4: Risikobewertungsfaktoren für die solar-exponierten Augen
Anhang 3
Abschätzung des UV-Index mit Hilfe der Schattenregel
Tabelle A3-1: Abschätzung des UV-Index in Abhängigkeit vom Sonnenstand und der zugehörigen Schattenlänge bei wolkenlosem Himmel.
Anhang 4
In Deutschland 2005 verwendete Medikamente, von denen Berichte über Photosensibilisierung vorliegen