ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA RADIAÇÃO UV-B EM CAMPO GRANDE-MS

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1 ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA RADIAÇÃO UV-B EM CAMPO GRANDE-MS (1) Hamilton Germano Pavão (2) Roberto Ferreira dos Santos, (1) e Amaury de Souza. (2) Bolsista CAPES (1) Departamento de Física CCET UFMS. Cidade Universitária, S/N, Campo Grande MS, E- mail: pavao@dfi.ufms.br ABSTRACT At Brazil there occurs more of 100 thousand new cases of skin s cancer per year. One possible cause is the excessive exposition to harmful solar radiation. It appears therefore there is necessity to make an accompaniment of the amount of biologically efficient radiation that incises in Earth s surface. The band of ultraviolet radiation with wavelength between 100 and 400nm (nm = 10-9 m) is subdivide in three: the UV-A, between 400 and 320nm; UV-B, between 320 the 280nm; and UV-C, between 280 and 100nm. The UV-A radiation that is on Earth s surface is harmful to human health, while the more energetic band, the UV-C, is totally absorbed in Earth s atmosphere. By other side, high index of UV-B radiation, causes serious damages to environment, especially to the human being, as example: Cataracts to eyes, cancer and skin s sunburn and even deficiency of immunologic system. The objective of this work is to monitor and to study the UV-B radiation in Campo Grande-MS. The 501 UV-B biometer is equipment that makes measurements of the UV-B surface s radiation. It functions as follows: solar radiation incises on a filter that eliminates visible components, so that solar radiation becomes partially filtered after excitement of phosphor. Visible light emitted by phosphor is felt by GaAs diode, (Gallium Arsenate). The current produced by GaAs diode is therefore amplified and converted in frequency inside detector. Detector s temperature is converted in frequency too. The significant frequency of the detector is transmitted to the recorder that decodific and process the values of the UV-B radiation and temperature. The data have showing that the average daily variation of the dose UV-B radiation is characterized by exhibit maximum values of 3,5 MED/HR (Minimum Erythema Dose per hour) around the local noon and the minimum doses of 0,25 MED/HR at sunrise and sunset. The average seasonal variation of the UV-B radiation reaches minimum values from June to September and maximum from October to February, showing differences of until 35% between these periods. An interesting point to study is the UV-B scattered radiation component, whose contribution to the UV-B global intensity was observed to be of 45%. We Conclude that the monitoring UV-B radiation is indispensable to alert and to forewarn the population respecting excessive exposition, since it present high daily and seasonal variations. INTRODUÇÃO No Brasil, anualmente, ocorrem mais de 100 mil novos casos de câncer de pele, causado pela exposição à radiação solar UV. Diante deste fato, se faz necessário o monitoramento desta radiação biologicamente eficiente, que atinge a superfície da Terra. 949

2 A radiação ultravioleta, que atinge a superfície terrestre, com comprimento de onda entre 100 e 400 nm (nm = 10 9 m ) é subdividida em três tipos: UV-A, entre 400 e 320nm; UV-B, entre 320 a 280 nm e UV-C, entre 280 e 100nm. A radiação UV-A que atinge a superfície da Terra, é nociva à saúde humana, enquanto a faixa mais energética, a UV-C é totalmente absorvida na atmosfera. Por outro lado, altos índices de radiação UV-B, traz sérios prejuízos ao meio ambiente, principalmente aos seres humanos, como por exemplo: Cataratas nos olhos, câncer e queimaduras na pele e até mesmo suspensão do sistema imunológico. A radiação ultravioleta que chega à superfície da Terra tem aumentado em algumas regiões do planeta, nos últimos 15 anos, enquanto tem sido detectado uma diminuição da camada de ozônio. É de interesse científico o estudo da redução da camada de ozônio, pois o ozônio absorve radiação ultravioleta emitida pelo sol evitando assim seus efeitos nocivos na Terra. Conforme o exposto acima, surge a necessidade de se monitorar a radiação UV-B, com o objetivo de se determinar um índice de radiação, que indique a quantidade de radiação que alcança a superfície terrestre, para que o mesmo seja divulgado á população, alertando-a sobre os perigos de excessos ao sol. A dose de radiação a qual os seres vivos devem ser exposto depende da sensibilidade biológica de cada organismo. Cada tipo de pele humana em interação com a radiação UV-B comporta-se de maneira diferente para cada pessoa em relação ao tempo de exposição à radiação UV- B. Os diferentes tipos de pele e os respectivos efeitos, em relação à exposição solar são mostrados na tabela abaixo: FOTOTIPOS DE PELE COR DA PELE TIPO BRONZEADO Nunca bronzeia/sempre queima Muito branca, características de loiras e ruivas Desenvolve queimadura avermelhadas ocorre inchaço doloroso a pele queimada solta. Ás vezes bronzeia/em geral queima Morena clara Em geral queima; mostra aparência avermelhada Sempre bronzeia/ Raramente queima morena bem escura e negra Raramente queima; Em geral bronzeia/ Às vezes queima Morena escura Raramente queima; mostra velocidade de bronzeamento moderadamente rápida Tabela. 1: Efeitos causados por exposição excessiva a radiação UV-B para diferentes tipos de pele (Kirchhoff, 1995). Vários países vêm divulgando, desde 1994, os índices de radiação UV-B, o que é imprescindível para informar e precaver a população quanto a exposição solar excessiva. O Brasil comunga com os outros países pioneiros, a convicção de que a divulgação de um índice internacional, com base em medidas feitas por instrumentos adequados é uma necessidade que deverá trazer vários benefícios para a população. Apresentamos, neste trabalho, resultados do monitoramente da radiação UV-B, realizado em Campo Grande-MS ( latitude 19,25 0 ; longitude 54,45 0 ). MATERIAIS E METODOLOGIA O monitoramento da radiação UV-B de superfície tem sido realizado pelo Departamento de Física, da UFMS, desde Este monitoramento é realizado, utilizando-se um Biômetro, instalado nas imediações do campus universitário UFMS. 950

3 O seu princípio de detecção funciona da seguinte forma: a radiação solar incide sobre uma pequena redomo de vidro, que contém um filtro, que elimina as componentes visíveis; sendo a luz parcialmente filtrada. A radiação UV-B que passa pelo filtro, excita o fósforo, que emite luz que é detectada pelo diodo GaAs, (Arseneto de Gálio ). A corrente produzida pelo diodo GaAs é então amplificada e convertida para freqüência dentro do detector, sendo a temperatura do detetor, também convertida em freqüência. A freqüência significativa do detetor é transmitida para um gravador que decodifica e processa os valores da radiação UV-B e a temperatura. O diagrama abaixo mostra as principais etapas do detetor. Figura 1: Diagrama esquemático das principais etapas de funcionamento do detetor 501-UV biômetro. A radiação medida é ponderada com o espectro de ação de eritema de MCKinlay Diffey ( 1987), simulando a sensibilidade da pele humana à radiação UV-B. O tempo de integração geralmente utilizado é de 1 hora, e o resultado obtido é a dose de energia danosa à pele humana, em MED (Ezequiel 1999). RESULTADOS E DISCUSSÃO O espectro de irradiância da radiação UV na superfície da Terra é modificado por variações temporais, geográficas e por fatores meteorológicos ( Frederick et al 1989 ). O espectro de irradiância diminui por um fator de 2 a 3 com o decréscimo do comprimento de onda de 400 para 320 nm, e diminui rapidamente, por três ordem de grandeza ou mais, de 320 nm para 290 nm. Os dados obtidos com o biômetro, têm mostrado que em Campo Grande MS, a variação da intensidade média diurna da dose de radiação UV-B é caracterizada por apresentar valores máximos em torno do meio dia local, 3,5 MED ( Mínima Dose Eritematosa ) e doses mínimas ao nascer e ao por do sol, 0,25 MED. 951

4 Dose eritematosa UV-B ( MED ) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Hora local Figura.2 : Média horária da dose eritematosa da radiação UV-B para o período de medidas de 60 meses. Um outro aspecto é que a intensidade de radiação UV-B que atinge um determinado ponto na superfície da Terra depende de sua posição geométrica em relação ao sol, que define o ângulo solar zenital, como mostra a figura 3. Dose eritematosa UV-B ( MED ) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 01/07/99 01/12/99 0, Hora local Figura. 3: Média horária de radiação UV-B para os dias 01/ 07 / 99 e 01 / 12 / 99. Através da figura 3, observa-se que a posição do sol em relação ao ponto de observação é um fator predominante que influência consideravelmente na quantidade de radiação UV-B incidente na superfície terrestre. A média diurna da radiação UV-B é 5 vezes maior para os dias do mês de dezembro em comparação aos dias do mês de julho. Isto representa um acréscimo de 35% de radiação UV-B para os máximos horários 12: 00h. A variação média sazonal da intensidade de radiação UV-B é significativamente diferente para localidades com latitude menor do que 23,5 0. Este é o caso de Campo Grande - MS, onde a variação apresenta dois máximos, caracterizados pela proximidade do sol nos meses de verão. Deve-se notar que uma das variáveis mais importante na determinação da radiação UV-B, é o comportamento da camada de ozônio local, pois o ozônio atenua parte da radiação UV-B. 952

5 Dose eritematosa UV-B ( MED ) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Meses Figura. 4: Mostra a variação média sazonal da intensidade de radiação UV-B em Campo Grande MS. Conforme mostra a figura 4, a variação sazonal da radiação UV-B atinge valores mínimos durante os meses de julho a setembro e máximos durante os meses de outubro a fevereiro. CONCLUSÃO Dados têm mostrado que a radiação UV-B em Campo Grande-MS atinge valores máximos diários por volta do meio dia local, onde registros revelam que a intensidade de radiação alcança valores máximos de 5 MED próximo do meio dia. As médias horários para os meses que apresentam maiores e menores intensidade de radiação apresentam diferença de até 5 vezes para os respectivos máximos. Por outro lado, os dados de radiação UV-B têm mostrado uma variação sazonal, ou seja, durante os meses de junho e julho a radiação UV-B atinge valores mínimos e valores máximos durante os meses de dezembro a fevereiro. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS V.W.J.H. Kirchhoff, Ozônio e Radiação UV-B, Transtec Editorial, V.W.J.H. Kirchhoff,. Introdução à Geofísica Espacial, São Paulo: Nova Stela, Editora Universidade de São Paulo, V.W.J.H. Kirchhoff, Geoquímica de média e baixa atmosfera: Impactos Ambientais pôr deterioração da camada de ozônio, Geochim Brasiliensis, 2 (1) p:41-52, V.W.J.H. Kirchhoff, Queimadas na Amazônia e efeito estufa, Editora Contexto,

6 V.W.J.H. Kirchhoff, Curso de Aeronomia básica, INPE, São José dos Campos, SP, Brasil. V.W.J.H. Kirchhoff, Variações temporais da Concentração de ozônio de superfície, Revista Brasileira de Geofísica, 1988, Vol. 6 (1), 3-8. Ezequiel Echer, Observações da radiação ultravioleta solar tipo B em banda larga, Dissertação de mestrado em Geofísica Espacial, orientada pelo Dr. V.W.J.H. Kirchhoff, INPE, São José dos Campos, Félix de la Cruz Zamorano Banda, Observações da radiação UV-B em Punta Arenas - Chile e efeitos do buraco na camada de ozônio, Dissertação de mestrado em Geofísica Espacial, orientada pelo Dr. V.W.J.H. Kirchhoff, INPE, São José dos Campos, Abril de