危险的太阳光 

　　6亿年前，太阳像现在一样照射着地球，陆地上一片安静，没有鸟鸣没有花香，更没有狼虫虎豹，实际上，连成片的森林和草地都没有，荒芜的土地一片死寂，站在海边也看不见鱼群遨游鸥鸟飞翔，实际上，那时候的地球是个危险的星球，今天的人类回到当初，也难以生存，可能也会认为这是个荒芜的不宜居的星球。 

　　地球大气成分演化示意图，臭氧层大概在6亿年前初步形成，Ramstein，2011 

　　危险来自于头顶的天空，太阳光线直接照射地面和海洋，所到之处，几乎全无生命。那时候大气中的臭氧层还未形成，太阳光穿过大气层，其中的紫外线几乎未经阻拦和削弱，引起生命消亡的正是强烈的紫外线。 

　　太阳光包含了极为宽广的连续光谱，是多种不同波长的电磁光的混合，其中99.9%的能量集中在可见光、红外和紫外的波段区域，顾名思义，可见光是我们肉眼可以看见的光线，而紫外和红外都是肉眼不可见部分，正是肉眼不可见的紫外线对生命的存在造成巨大的挑战。 

　　太阳辐射的紫外线波长范围可以分为三个波段 

　　紫外线A（UVA，波长320~400nm）

　　紫外B（UVB，280nm~320nm）

　　紫外C（UVC，100nm~280nm）

　　波长越短，对生命的威胁和损坏越大。 

　　紫外线向短波方向的邻居是X射线，X射线照射生物体，可以使生物细胞破坏或坏死，所以医院里X胸透间有层层保护，并且照射从来都是短时瞬时，长期照射会引起机体生理和病理等的改变，最终导致死亡。 

　　与X射线相比较，紫外线照射是长期的，累计的效应非常强，在紫外C所照射之处，几乎没有生命。 

　　大气层顶和地表面的太阳光谱  

　　对人而言，紫外辐射过度暴露的主要健康风险： 

　　1. 太阳灼伤和皮肤的其他变化：太阳灼伤的引起皮肤变红、蜕皮、严重和疼痛的水泡

　　2. 眼晶状体白内障：眼晶状体浑浊导致视力下降及最终失明

　　3. 皮肤癌:紫外辐射造成集中非黑色素型的恶性皮肤肿瘤

　　4. 皮肤恶性黑素瘤：一种非常严重的癌症，可在过度暴露于太阳之后的许多年里发生。

　　紫外线辐射破坏皮肤细胞的DNA，过量的UV辐射可引起皮肤细胞基因变异和皮肤癌。 

　　世界卫生组织（WHO）和美国卫生及公共服务部（HHS）都把UV辐射作为致癌物来看待。UV辐射被看做是引起非黑素瘤细胞性皮肤肿瘤（NMSC）的主要原因，这一系列皮肤癌包括基底细胞癌（BCC）和鳞状细胞癌（SCC）。对于白色人种而言，UV辐射是皮肤恶性黑色素瘤的主要原因，这是皮肤癌里最致命的一种。 

　　UVB作用于皮肤表层，时间稍长，就会引起皮肤发红、晒伤、掉皮，诱发炎症，造成皮肤细胞的伤害。UVB容易损伤皮肤表皮层，是引起皮肤癌的关键因子。 

　　UVA穿透表皮的能力比UVB强，可以穿过表皮，到达皮肤真皮层，甚至皮下组织层，因此是引起皮肤晒黑、老化和起皱纹的主要辐射。晒黑的皮肤源自于紫外线对皮肤DNA的损伤，皮肤变黑主要是身体主动调节阻止进一步DNA损伤的策略，这些变化都是有可能引起皮肤癌。这是最近科学家才认识到的，UVA可能会在皮肤基底层（大多数皮肤该出现的区域）引起角质细胞（keratinocytes）的损伤，UVA可能对皮肤癌的发展也有促进作用，助于扩大UVB的影响，也是触发皮肤癌的因子。 

　　UVB是引起皮肤癌的关键因子，UVA的穿透能力比UVB强，扩大UVB的影响，甚至是触发皮肤癌的因子 

　　臭氧层保护伞 

　　地球生物比较幸运，在我们头顶有一层臭氧层的遮阳伞，大概在6亿年前，地球大气形成了可以有效保护生物的臭氧层，当时大气中氧气含量也只是现在大气氧含量的10%左右，尽管氧气稀薄，臭氧层薄弱，但是依然为生命提供了最基本的保证。 

　　生命终于可以从深海走向了浅海，从浅海走向了陆地，并迅速在陆地上繁盛起来，绿色植物疯狂占领了地球陆地的所有可能区域，强烈的光和作用吸收二氧化碳，释放氧气，大气中氧气含量逐渐增长起来，氧气浓度增加，通过光化学作用使得平流层的臭氧层浓度进一步提高。 

　　目前，臭氧层在平流层（10-50千米范围内），在20-30千米的大气中存在臭氧浓度最大区域，经过高层大气和臭氧层，100%的致命UVC被滤除，经过臭氧层，绝大多数(95%)具有危害性的UVB得到了滤除，只有少部分到达了地面，而UVA经过臭氧层，基本上不受影响，95%的UVA可以达到地球表面。 

　　100%UVC被滤除，95%UVB得到了滤除，95%的UVA可以达到地球表面 

　　随着臭氧浓度增加，臭氧层的保护作用增强，更多的致命性紫外线被挡在了臭氧层之外，地表越来越成为宜居之所，这为地球生物的繁盛创造了条件。 

　　在大约5.41亿年前，几乎突然地在短时间内出现了门类众多的生物，地球历史上第一次出现了生物繁荣的景象，在此之前地球上的主导生物是海洋里的三叶虫，而在此之后各种节肢、软体、腕足、环节、蠕形、海绵、脊索动物等大量出现，开启了地球上的生命大爆发阶段，从而地球生命一发不可收拾的进入快速演化阶段，这一过程被称为“寒武纪生命大爆发”。 

　　到4亿年左右的时候，海洋已经是鱼类的世界了，到3.8亿年左右的时候，海洋里出现了顶级掠食者—邓氏鱼（Dunkleosteus），这种鱼长达10米，长着液压钳般的嘴巴，一时绝无对手。 

　　蕨类植物开始走向陆地，两栖动物开始拓展生命空间，2.4亿年前恐龙横空出世，6500万年一颗小行星撞击墨西哥湾的犹卡坦半岛，恐龙灭绝，哺乳动物开始崛起，将近1000万年前，人类开始出现，8万年前人类走出非洲。 

　　邓氏鱼（Dunkleosteus），史前海洋顶级掠食动物，生活于3.6-3.8亿年前泥盆纪, 在距今3.59亿年的泥盆纪末突然绝灭 

　　回顾地球的历史，生命的演变是不断加速的，而这个加速的起点，很有可能就是6亿年前臭氧层的形成，生命开始离开深海开拓包括陆地和海洋的整个地球。 

　　随着飞行器和空间运载工具的成熟，人类开始想着开拓宇宙星辰。不知道最初生命浮出海洋表面时，是否像人类第一次太空飞行那么的激动呢？有无臭氧层，决定了生命的空间和形态。 

　　现代人类如果回到6亿年前，那时候大气中氧气含量低，人类一方面需要携带吸氧设备，另外一方面还需要全身的覆盖，才能抵御强大的紫外辐射，尽管存在液态水，温度可能合适，可能还是需要特殊的宇航服才能长期生存，并且需要花大力气改造地球大气层，或者等待数千万年~数亿年，让地球大气缓慢演化出臭氧层出来。 

　　即使有地球大气和臭氧层的保护，紫外线依然对健康构成极大的威胁，据世界卫生组织估计（《太阳紫外线辐射的全球疾病负担》Global burden of disease from solar ultraviolet radiation, 2006），每年有约200-300万人患非黑素瘤细胞性皮肤肿瘤（NMSC），大概有13.2万人患皮肤恶性黑色素肿瘤，每年大概有6.6万人死于皮肤恶性黑色素肿瘤和各种皮肤癌（包括鳞状细胞癌和基细胞癌）。大概有1200-1500万人因为白内障致盲，其中大概有20%是由于强太阳光辐射导致或者加剧的。 

　　紫外线辐射量的分布 

　　紫外线辐照强度因季节、位置和一天中的时间而变化，一天之中UVB辐射最大的时间是上午10点到下午2点之间，尤其是4月到10月份。 

　　紫外线辐射在夏季特别强，受UVB的过度照射后，皮肤容易产生红斑，表皮增厚并老化，甚至出现皮肤癌，受UVA的过度照射后，皮肤弹性降低，皱纹增加，老化加速，这些都属于不可复原的损伤，决不可等闲视之。 

　　紫外线不仅仅存在于直射的日光中，还存在于下垫面的反射光中，积雪的反照率最强为85%，沙滩为25%，水面为5%，绿地为3%，在日光下，人体收到日光和下垫面反射光的同时照射。 

　　阴天约有60%~80%的紫外线能穿透云层，到达地面，即使在雨天，还有20%~40%的紫外线威胁皮肤。尤其是在高海拔地区以及反照率比较高的地区（雪面、冰面），这些区域光线中80%被反射，因此相当于在皮肤上照射两次。 

　　紫外线随着海拔升高强度增大，海拔高度每上升300米，紫外线辐射强度增加4%，积雪覆盖的高山、雪原，由于强地表反射，紫外线对眼睛的危害较大，容易引起结膜炎、角膜炎、雪盲症等。 

　　中国地区紫外线辐射的分布（等值线），阴影表示紫外线辐射的年际变化变率 

　　在我国的紫外线辐射量分布图中，表现出两个主要特征： 

　　在太阳辐射最强的7月份，太阳直射北半球，青藏高原南部的辐射继续飙升，其辐射量会达到长江中下游的2倍以上，所以高原上的天空澄澈，但是也危机四伏。 

　　我国长江流域夏季雨水充沛，同时也云量大，对紫外线辐射有一定的遮挡作用，但是季风降水的特点是年际变化非常大，很有可能今年雨水充沛，明年同期则可能艳阳高照，所以在考察紫外线辐射的年际变率时，会发现长江流域是全国年际变率最大的区域，当某年天气晴好干旱的时候，这一区域的紫外辐射堪比两广和海南，当雨量多云层厚的时候，这一区域的平均辐射与东北相当，所以这一区域看天气预报很重要。 

　　保护伞的破损 

　　过去6亿年里，地球高等生物基本上是完全适应了地球上的环境，紫外线也在这些生物的生存中起到重要的作用。 

　　对人而言，适量照射紫外线，有助于促进维生素D的合成和钙质吸收，对佝偻病和软骨病有预防和治疗作用，对预防老年人骨质疏松症也有积极作用，所以年龄大了在暖阳下晒晒太阳也是应该的。 

　　另外紫外线有杀菌作用，可以直接杀灭病原体，所以大太阳下晾晒被褥成为南方潮湿和梅雨季间隙里最健康的事情。 

　　适当照射紫外线还有助于增强皮肤的耐晒能力，提高对紫外线的抵抗，对白癜风的治疗也有好处。另外还有报道认为紫外线可以促进皮下皮下瘀斑吸收，可以防治褥疮、冻疮，治疗营养不良性溃疡，另外适度照射紫外线还可以有促溶栓效果，有助于防治早期的血栓性闭塞性脉管炎等。所以紫外线也成为一种疗法（ultraviolet radiation therapy），利用紫外线照射来防治相关疾病。 

　　适量紫外线辐射有助于健康，过少和过量的紫外线辐射都对健康不利 

　　基于对臭氧层重要性的认识，国际社会在1987年9月16日在加拿大东部城市蒙特利尔签订了“蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书（Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）”（简称蒙特利尔议定书）。 

　　全球政府、企业和社会通力合作，对可以造成臭氧损耗的物质，主要是CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五项氟氯碳化物及三项哈龙（HALON，有溴的卤化烷）的生产做了严格的管制规定，这些物质主要是用作空调制冷、喷雾剂、灭火器等等，此项国际合作在随后不断扩大限制物质清单，并不断加强合作，签署了一系列补充协议和修正。 

　　今天看来，关于抑制臭氧损耗的国际合作可能是人类历史上最成功的国际合作，目前已经基本遏制住了臭氧损耗情况的恶化，并且已经有了“触底反弹”的迹象，据估计，臭氧恢复正常可能得到本世纪中叶以后。 

　　1979年至今南极臭氧洞面积（上）和中心最小数值（下），臭氧洞面积最大为2006年，中心数值最低为1994年，http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov 

中国区域夏季臭氧总量的变化趋势（1979-2001），阴影表示显著区域

　　中国区域紫外辐射的变化趋势

　　臭氧层的损耗必然引起紫外辐射量更多的到达地表面，在2006年的一项研究（Wei et al. 2006, AAS）揭示臭氧总量与紫外辐射呈负相关，即臭氧量减小时，紫外辐射量增加，反之当臭氧量增加时，紫外辐射量随之减小，这项研究揭示我国北方、中部和西南大部分地区紫外辐射量增加，这与臭氧量的损耗密不可分。 

　　另外一个方面，紫外辐射的变化受降水和云量的影响，当降水和云量增加时候，到达地表的紫外辐射量减少。在UV于降水云量和臭氧的关系中，越往东和南（降水越多的区域），越受降水和云量的影响，越往西和北（降水稀少的区域），越容易受臭氧变化的影响。 

　　中国区域夏季紫外辐射量的变化趋势（1979-2001），阴影表示显著区域，基本上长江以北紫外线辐射增加，长江以南紫外线辐射减小 

　　以华南地区为例，这一区域年平均降水超过1200mm，在1979-2001年期间，这一地区七月份的紫外线辐射量从259 mWm^-2，降低到了233 mWm^-2，降低了约10%。同期，这一地区臭氧量降低，降水量增加，同期的降水率从6mm d^-1，增加到了9.7 mm d^-1，几乎增加了47%，UV和臭氧之间的相关系数只有-0.21，而与降水之间的相关系数达到了-0.87，降水几乎解释了这一地区UV变率的75%。 

　　而到华中和江淮流域，降水量降低到了800-1000mm，降水与UV辐射之间的相关系数降低到了-0.74，降水只能解释UV变率的约50%左右。 

　　华南地区夏季臭氧总量、紫外线辐射和日平均降水量长期变化趋势 

　　由此看来，降水越多的地区，到达地表的紫外辐射越取决于天气和云量，云量增多降水增多，紫外辐射量受到阻挡，而云量减少晴天到来时候，紫外辐射量则会急剧增加，在这一区域，防晒功夫得做好，看天气预报和紫外线指数预报应该称为基本技能。 

　　预防太阳辐射 

　　人种的不同，东亚人黄色人种的和欧美的白色人种对紫外线辐射的敏感程度略有差别，白色人种对紫外线辐射的UVB波段更为敏感，欧美人喜欢日光浴，喜欢晒黑成小麦色，然而悲催的是，肤色还没有晒黑，皮肤已经被晒红晒伤了。 

　　与欧美人羡慕我们健康的小麦色相反，东亚的美女们喜欢白色肌肤，所谓“一白遮百丑”，但是黄色人种对UVA更为敏感，所以晒了太阳之后，更容易皮肤变黑变老，在日光下的这两种人，都觉得自己很受伤。 

　　与此对应，市场针对防晒开发出来各种各样的防晒产品，有些是基于物理的，有些是基于化学的，大多数是两者共同。 

　　基于物理的防晒产品主要是防晒产品里包含了一些不溶解的物质，这些物质能够反射紫外线，而基于化学的防晒产品则通过涂抹的乳液涂层吸收一部分紫外线。 

　　欧美人为了晒黑，则会选择把UVB吸收掉，而把引起皮肤晒黑的UVA保留，对于亚洲美女而言，选择防晒产品则需要全波段都反射或者吸收掉，这两种在防晒产品一般可以通过说明书看得出来，如果写着“ multi spectrum”、“ broad spectrum”或者“UVA/UVB protection ”，基本上都是提供UVA和UVB全覆盖，如果写着“UVB-Screening”，那很大可能是吸收掉UVB，让UVA可以把人晒黑，这是“日光浴党”的最爱。 

　　在防晒产品上，一般会印有防晒指数（sun protection factor，SPF），其含义是与不涂抹防晒产品相比，UVB需要多长时间可以使得皮肤晒红晒伤，涂抹一个SPF值为15的产品，与不涂抹任何防晒相比，需要15倍的时间才可以使得皮肤晒红晒伤，因此SPF数值15的产品能够滤掉93%的UVB，而一个SPF数值30的产品可以滤掉95%的UVB，如果SPF数值达到50，则98%的UVB被滤除了，各种皮肤癌研究机构推荐起码SPF数值达到15以上，才能提供基本的保护。 

　　当然以上是针对UVB，对于东亚妹子们更关注的把人晒黑的UVA，日本科学家最早研发出了专门针对UVA的防晒产品，并发明了相关的防晒指数PA Protection UVA)，防晒效果的高低以“+”来表示，引入最小持续性黑化量（Minimal  persistent  pigment  darkening  dose，MPPD ）的概念，与不涂抹任何防晒产品相比，PA+表示需要2-4倍的时间才可以达到最小持续性黑化量，而PA++则需要4~8倍的时间，PA+++表示需要8倍以上的时间，在我看来日本科学家发明的这个表达形式不够好，每次选择前需要先数加号，并且最多只有三个等级，远远满足不了爱美妹子们的希望，妹子们希望最好是十个加号以上啊。 

　　所以选择防晒产品，得看好上面注明的是SPF还是PA，如果只有SPF，那很有可能即使涂抹了SPF数值50的产品，也依然被晒黑，对东亚妹子来说，一定要认准SPF和PA+++的双重认证才好。 

　　根据欧睿国际的数据，近年来，防晒护理品总销售额超过了100亿美元，在拉美和亚太地区市场销售增长强劲有力，看来是个不错的市场领域。 

　　防止紫外线晒伤小tips 

　　以下tips来自于世界卫生组织（WHO）和国际皮肤癌基金会（Skin Cancer Foundation） 

1. 　　中午时分不要在太阳下暴露太久，尤其是中午10点到下午2点之间
2. 　　千万不要晒伤
3. 　　避免各种紫外灯，无论是晒黑美容还是消毒
4. 　　穿戴长袖衬衣、宽边戴遮阳帽和防紫外线的太阳镜
5. 　　使用宽波谱段保护（防UVA和UVB）的防晒产品，日常活动选用SPF指数为15或更高的防晒品，如果是户外活动比较多，则选择防水的、宽波谱段保护的防嗮产品，SPF指数在30或者以上。
6. 　　使用防晒产品时，脸、脖子、肩膀、胳膊等裸露在阳光下的部位需要仔细涂抹
7. 　　在户外活动前半个小时，给全身涂抹防晒产品，每个两个小时再涂抹一次。
8. 　　在室外工作、游泳、玩耍或者运动大汗淋漓之后，擦干皮肤后需要补抹防晒产品。
9. 　　新生儿不宜晒太阳，6个月以上婴儿应该有比较足够的遮阳和保护
10. 　　每个月从头到脚检查下皮肤，看有没有晒伤或者异常
11. 　　每年到专业皮肤检查机构做彻底检查

　　最后，

　　从健康角度，夏天防晒减少皮肤癌可能性；但从美丽角度来看，一白遮百丑，防晒是必须的。

本文作者为我所副研究员 魏科, 已获授权转载。如另需转载请联系作者本人。