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Cos´è la Radiazione UltraVioletta

 

La radiazione ultravioletta (radiazione UV) è quella porzione dello spettro elettromagnetico di lunghezze d´onda comprese tra 100 e 400 nm (nanometri) o, equivalentemente, tra 0,1 e 0,4 micron. Verso le lunghezze d´onda maggiori, la radiazione UV confina con la luce visibile di lunghezza d´onda più corta, percepita dall´uomo come viola, da cui la denominazione "radiazione ultravioletta".

 

La radiazione UV è suddivisa in tre bande di differenti lunghezze d´onda chiamate UVA, UVB e UVC. Le esatte lunghezze d´onda in base alle quali vengono definite le tre bande variano a seconda degli specifici ambiti di studio. La suddivisione più utilizzata è però la seguente:

 

UVA: 400-315 nm

UVB: 315-280 nm

UVC: 280-100 nm

 

Le sorgenti di radiazione ultravioletta 

Sorgenti naturali. La sorgente naturale più importante è sicuramente il sole. Come tutti i corpi a temperature elevate, anche il sole emette una ampio spettro di onde elettromagnetiche che spaziano dall´infrarosso all´ultravioletto. Tale emissione è legata alla trasformazione dell´energia termica prodotta dalle numerose reazioni nucleari e chimiche che avvengono all´interno e sulla superficie della stella, in energia radiante.

L´atmosfera terrestre, tramite processi di assorbimento e diffusione, agisce come un filtro rispetto alle radiazioni provenienti dal sole. In particolare:

  • la radiazione UVC (la più dannosa per la vita a causa del suo alto contenuto energetico) viene completamente assorbita dall´ozono e dall´ossigeno degli strati più alti dell´atmosfera;
  • la radiazione UVB viene anch´essa in buona parte assobita, ma una non trascurabile percentuale (circa il 15-20%) riesce a raggiungere la superificie terrestre;
  • la radiazione UVA riesce in buona parte (circa il 55-60%) a ragiungere a superficie terrestre.   

In sintesi, la radiazione UV che raggiunge la superfice terrestre è circa il 9% (circa 120 Wm-2) della radiazione solare al top dell´atmosfera ed è distribuita tra UVA (90%) ed UVB (10%).

 

Sorgenti artificiali. Le sorgenti artificiali sono di svariati tipi e ambiti di applicazione. Tra le più diffuse, ricordiamo le lampade germicide che sono usate per assicurare la sterilità di utensili e ambienti ospedalieri. Esse sono costituite da tubi di vetro al quarzo riempiti con una miscela gassosa di argon e vapori di mercurio a bassa pressione, attraverso i quali viene indotta una scarica elettrica. A differenza dello spettro solare, lo spettro di emissione di queste lampade è costituito da righe discrete, in corrispondenza alle frequenze di diseccitazione degli atomi di mercurio soggetti alla scarica elettrica. Per le lampade a mercurio la riga principale, che comprende da sola l´80% dell´energia emessa, si trova a 254 nm. Essa è vicinissima alla lunghezza d´onda di massimo assorbimento del DNA, a 260 nm, e questo spiega la particolare efficacia di queste lampade nell´indurre effetti di sterilizzazione.

Un altro utilizzo delle lampade UV, oggi molto comune, è negli istituti di estetica per favorire l´abbronzatura. In questo caso la lampada deve essere opportunamente schermata per eliminare le componenti nocive e permettere la fuoriuscita della sola radiazione UVA che è quella ad effetto abbronzante.

In campo artigianale ed industriale infine è frequente l´uso di saldatrici ad arco elettrico ed anche di alcuni laser che operano a lunghezze d´onda comprese nell´ultravioletto.

 

Che cosa influenza la radiazione ultravioletta sulla terra

La frazione di radiazione ultravioletta che raggiunge la superficie terrestre è influenzata da vari fattori. Tra questi i più importanti sono:

  • Copertura nuvolosa. La copertura nuvolosa, se spessa, può bloccare la radiazione UV. Una nuvolosità fine o intervallata permette il passaggio quasi totale della radiazione UV. Se la nuvolosità è costituita da nubi isolate tipiche di condizioni di bel tempo, è possibile che la radiazione UV che raggiunge il suolo in un certo punto sia addirittura maggiore che in condizioni di cielo sereno.
       
  • Ozono. L´ozono assorbe la radiazione UV. Maggiori quindi sono le concentrazioni di ozono, minore è la quantità di radiazione che raggiunge il suolo. Esso è presente sia nella troposfera (strato di atmosfera compreso tra il suolo e 10 km di quota) che nella stratosfera (strato di atmosfera compreso tra 10 e 40 km di quota). I livelli di ozono troposferico possono variare a seconda dell´ora del giorno, da giorno a giorno e da stagione a stagione. Diverso è il discorso per l´ozono stratosferico che è caratterizzato da variazioni molto più lente e in parte legate a mutazioni indotte dall´uomo. Si è infatti ormai certi che la riduzione dello strato di ozono stratosferico osservata negli ultimi decenni sia causata dai composti del fluoro, del cloro e del bromo, gas denominati Clorofluorocarburi (CFC) e Idrofluoruri (HCFC). Tali gas, prodotti ed immessi in atmosfera dall´uomo, sono capaci di distruggere le molecole di ozono anche a distanza di molti anni data la loro stabilità. Il primo effetto della distruzione dello strato di ozono è un aumento della radiazione UVB di origine solare che raggiunge la bassa atmosfera e la superficie terrestre. Grazie ai provvedimenti adottati a livello internazionale il problema della riduzione dello strato di ozono è in via di soluzione.  
         
  • Altitudine. La radiazione UV aumenta di circa il 10-12% ogni 1000 m a causa del minore spessore dell´atmosfera.  
      
  • Ora del giorno, latitudine e stagione. L´elevazione del sole è la causa comune dell´influenza dell´ora del giorno, della latitudine e della stagione sulla quantità di radiazione UV che raggiunge il suolo. Come per l´altitudine, il diverso assorbimento della radiazione UV è legato al diverso spessore dello strato di atmosfera che i raggi solari si trovano ad attraversare prima di raggiungere il suolo. I valori massimi di radiazione UV si registrano di conseguenza ai tropici, in estate e verso mezzogiorno.  
      
  • Caratteristiche della superficie. Per valutare i valori di esposizione dell´uomo alla radiazione UV si deve tener conto, oltre che della radiazione che arriva direttamente dall´atmosfera, anche di eventuali contributi dovuti a fenomeni di riflessione che dipendono dalle caratteristiche della superficie: i prati, il suolo nudo e l´acqua riflettono meno del 10% della radiazione incidente, la sabbia arriva ad un 25%, mentre la neve può arrivare anche all´80%.