El Sol emite una gran cantidad de energía a la Tierra, de la cual sólo entre un 6% a 7% corresponde a la radiación ultravioleta (UV). Esta radiación ultravioleta (UV) es una forma de energía radiante invisible que cubre el rango de longitudes de onda entre los 100 y los 400 nanómetros y usualmente es clasificada en tres categorías (constituida por longitudes de onda ascendentes que van desde el UV-C, UV-B y UV-A) de acuerdo con la longitud de onda (mientras más corta sea la longitud de onda de la radiación UV, biológicamente es más dañina):

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UV-A entre 320 y 400 nm 

UV-B entre 280 y 320 nm 

UV-C entre 100 y 280 nm

La radiación solar viaja a través de la atmósfera terrestre antes de llegar a la superficie y en este recorrido toda la radiación UV-C y el 90% de la UV-B es absorbida por gases como el ozono, vapor de agua, oxígeno y dióxido de carbono, mientras que, la radiación UV-A es débilmente absorbida.

Debido a lo anterior, la radiación UV que alcanza la superficie de la tierra está compuesta en gran parte por la radiación UV-A (95%) y en menor grado por la UV-B (5%). La radiación UV que alcanza la troposfera es el motor de todos los procesos fotoquímicos en las capas bajas de la atmósfera de la Tierra. Los fotones en la longitud de onda UV tienen el potencial de romper moléculas bastante estables en fragmentos muy reactivos (fotólisis) y, por lo tanto, iniciar cadenas de reacción que de otra manera serían poco probables o incluso imposibles.

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Las longitudes de onda más largas, la UV-A y UV-B se manifiestan en múltiples implicaciones sobre los procesos biológicos del planeta. En dosis apropiadas, estas longitudes de onda benefician ciertas funciones de los organismos vivos, pero en dosis excesivas y acumulativas sus consecuencias pueden ser muy perjudiciales

TIPOS DE RADIACIÓN UV Y SUS EFECTOS EN LA SALUD

En el ser humano, una exposición prolongada a la radiación solar UV puede producir efectos agudos y crónicos en la salud de la piel, los ojos y el sistema inmunitario. Las quemaduras solares son los efectos agudos más conocidos de la exposición excesiva a la radiación UV; a largo plazo, este daño acumulativo produce cambios a nivel celular en cada una de las diferentes capas de la piel, del tejido fibroso y de los vasos sanguíneos, que se puede traducir más tarde en el envejecimiento prematuro de la piel o en el peor de los casos en un cáncer, que se manifiesta con tumores, manchas, úlceras, lunares o masas. La radiación UV puede producir también reacciones oculares de tipo inflamatorio, como la queratitis actínica. Los efectos biológicos por la sobre exposición a la radiación UV, están asociados a graves daños en los sistemas vegetales por la alteración de las funciones clorofílicas y por ende disminución de las cosechas y el fitoplancton marino.

Existe una relación entre la energía de un fotón UV y las energías de ligadura de muchas moléculas químicas y biológicas, por ejemplo, la radiación UV de longitud de onda menor de 240 nm, rompe el enlace de la molécula de oxígeno (O₂) que posteriormente forma el ozono estratosférico; longitudes de onda cercanas a los 250 nm incrementan la absorción de UV por parte del ADN y otras moléculas intranucleares, es por esto que la radiación de 250 nm es usada como germicida (Caldwell, 1982).

Radiación UV-A

La radiación UV-A es la forma menos dañina de la radiación ultravioleta y es la que llega a la Tierra en mayores cantidades, pero presenta un menor peligro por ser menos energética y además es responsable del bronceado de la piel. Los rayos UV-A penetran en el tejido conectivo y son la causa fundamental de la inmunosupresión y causan lesiones crónicas inducidas por la luz, como el envejecimiento prematuro de la piel y su oscurecimiento. También son responsables de la formación de radicales libres y de reacciones tanto fototóxicas como fotoalérgicas (tales como las alergias solares denominadas fotodermatitis poliforme). Los radicales libres son compuestos químicos con electrones libres, que poseen una reactividad elevada y pueden dañar las células de la epidermis y la dermis. La radiación UV-A también puede dañar pinturas y plásticos que se encuentren a la intemperie.

Radiación UV-B

La Radiación UV-B llega a la Tierra muy atenuada por la capa de ozono y varía entre 280 y 320 nm. La radiación UV-B, que llega a la superficie de la Tierra es potencialmente dañina, ya que reduce el crecimiento de las plantas y la exposición humana prolongada a este tipo de radiación puede causar daños a la salud, tales como:

• Daños en la piel tan leves como una simple quemadura (eritema solar) o de tal gravedad como mutaciones en el ADN de las células cutáneas que pueden derivar en el cáncer de piel (Ver figura 2), el cual puede aparecer muchos años después de la exposición excesiva al Sol, ya que este tipo de radiación es absorbida por el ADN dérmico penetrando en las capas celulares más profundas de la epidermis. Cada año, se producen en el mundo entre 2 y 3 millones de casos de cáncer de piel no melánico y aproximadamente 132.000 casos de cáncer de piel melánico. Los cánceres de piel no melánicos se pueden extirpar y rara vez son mortales, pero los melanomas malignos contribuyen sustancialmente a la mortalidad en las poblaciones de piel clara. Este último tipo de cáncer está asociado a los lunares y es el tumor más letal de la piel porque posee una alta capacidad metastásica, es decir que estas células cancerígenas se pueden diseminar por otras partes del organismo. La radiación UV-B que es bastante energética puede causar daños celulares de carácter degenerativo, debido a que puede romper los enlaces de las moléculas del ADN, las cuales son portadoras moleculares de nuestro codificador genético.

• Reducción de la eficiencia del sistema inmunológico, aumentando el riesgo de infecciones y disminuyendo la eficacia de las vacunas, ya que, la radiación UV-B actúa como un agente inmunosupresor local, dañando a las células de Langerhans que son responsables de la presentación de antígenos en la epidermis; estas células de Langerhans reaccionan a la radiación UV emigrando de la epidermis.

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•  Cataratas (producidas cuando el cristalino, el cual enfoca la luz hacia la retina, se nubla). Entre 12 y 15 millones de personas padecen de ceguera causada por cataratas. Según estimaciones de la OMS, hasta un 20% de estos casos de ceguera pueden haber sido causados o haberse agravado por la exposición al Sol, especialmente en zonas cercanas al ecuador.
•  La exposición constante al Sol produce también pterigios (crecimiento de tejido fibroso sobre la córnea) y lesiones de retina con pérdida visual permanente.
•  Genera rugosidades en la piel, manchas claras y oscuras (llamadas hipopigmentaciones o hiperpigmentaciones) y daños a otras formas de vida.
• Puede provocar daños en la piel y en los ojos de los animales, además de cambios en los procesos de producción de los vegetales, entre otros efectos.

• La radiación UV-B también produce daños a materiales y equipos que se encuentren a la intemperie.

Los ácidos nucleicos y aromáticos de las células, son los que más absorben este tipo de radiación. El desarrollo del eritema (quemadura de la piel ocasionada por la radiación solar), acelera el daño por fotocarcinogénesis (cáncer de piel).

Cualquier persona está expuesta a la radiación UV-B proveniente del Sol y como esta radiación es bastante energética puede causar daños celulares de carácter degenerativo, debido a que puede romper los enlaces de las moléculas del ácido desoxirribonucleico - ADN, las cuales son portadoras moleculares de nuestro codificador genético.

Por último, la radiación UV-B también produce daños a materiales y equipos que se encuentren a la intemperie.

Radiación UV-C

Los rayos UV-C son la forma más dañina de toda la gama de rayos ultravioleta porque es muy energética, pero esta radiación es absorbida por el oxígeno y el ozono en la estratosfera y nunca llega a la superficie terrestre.

A pesar de todos los efectos negativos que produce la radiación UV, cantidades pequeñas de radiación UV son beneficiosas para personas y esenciales en la síntesis dérmica de la vitamina D; la radiación UV también se utiliza, bajo supervisión médica, para tratar varias enfermedades como el raquitismo, la psoriasis y el eczema.

Finalmente, se considera que la conducta de las personas con respecto al Sol es la causa principal del aumento de las tasas de cáncer de piel en las últimas décadas. El incremento de las actividades al aire libre y los nuevos hábitos al tomar el Sol, ocasionan a menudo una excesiva exposición a la radiación UV. A muchas personas les parece normal tomar el Sol de forma intensa; por desgracia, incluso los niños, los adolescentes y sus padres consideran que el bronceado es un símbolo de belleza y buena salud.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LOS NIVELES DE RADIACIÓN UV

Los niveles de radiación UV en la superficie dependen de varios factores: posición del Sol, altitud, latitud, cubrimiento de las nubes, cantidad de ozono en la atmósfera y reflexión terrestre (ver Figura 3).

Los niveles de radiación UV varían durante el día y a lo largo del año; los mayores se registran en el día cuando el Sol se encuentra en su máxima elevación, esto es entre las 10 a.m. y las 2 p.m.(cerca del 60% de la radiación UV es recibida a estas horas), mientras que, cuando el ángulo del Sol está más cercano al horizonte llega menos radiación UV a la superficie de la Tierra debido a que atraviesa una mayor distancia en la atmósfera y encuentra más moléculas de ozono, dando lugar a una mayor absorción. En zonas diferentes a los trópicos los máximos niveles se presentan en los meses de verano alrededor del mediodía. En los trópicos, los mayores niveles de radiación en el tope de la atmósfera, se presentan a principios de año generalmente, durante el perihelio (cuando la Tierra está más cerca al Sol) y los más bajos a mitad del año durante el afelio (cuando la Tierra está más alejada del Sol).

La radiación UV varía de acuerdo con la ubicación geográfica; sobre la zona ecuatorial (como en Colombia) los rayos solares inciden más directamente que en las latitudes medias, por ello, la radiación UV resulta ser más intensa en esa área.

La altitud también determina la cantidad de radiación UV que se recibe, debido a que en zonas de alta montaña es más delgada la capa atmosférica que deben recorrer los rayos solares, de manera que a mayor altitud mayor radiación UV. En promedio, por cada 1000 metros de incremento de la altitud, la radiación UV aumenta entre un 10% a un 12%.

Las nubes pueden tener un impacto importante en la cantidad de radiación UV que recibe la superficie terrestre, generalmente las nubes densas bloquean más UV que una nube delgada.

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La cobertura nubosa afecta la cantidad de radiación UV que llega a la superficie terrestre, ya que las gotas de agua y los cristales de hielo, actúan como excelentes difusores de radiación UV, mediante el fenómeno conocido como difusión Mie.

La contaminación trabaja en forma similar que las nubes, ya que la contaminación urbana reduce la cantidad de radiación UV que llega a la superficie de la Tierra.

El nivel de radiación UV que llega a la superficie de un lugar, está inversamente relacionado con la cantidad de ozono total en la atmósfera (especialmente en la región entre los 18 y los 40 km de altura, zona en la que se ubica la capa de ozono); a menor cantidad de ozono mayor radiación UV llega a la superficie. Por ello, las mayores cantidades de radiación UV se reciben en aquellas regiones en donde su contenido de ozono es menor. La zona con menor contenido de ozono total en el mundo es la tropical que comprende amplios sectores del norte y centro de Suramérica, el Atlántico tropical y el centro de África, donde se registran promedios por debajo de 240 UD. Colombia está incluida en esta zona, por lo tanto, está expuesta a altos niveles de radiación ultravioleta en superficie durante todo el año.

La radiación UV reflejada puede producir los mismos efectos que la que llega a la superficie. La nieve es la superficie que más refleja radiación UV, alcanzando hasta un 80%, mientras que el concreto refleja hasta un 12%, la arena seca de playa el 15% y el agua de mar el 25%.

UNIDADES DE MEDIDA

Para algunas bandas espectrales, como la visible y la ultravioleta se utilizan las siguientes unidades, en particular:

• Radiación visible o radiación activa en fotosíntesis (PAR, por sus siglas en inglés): instantánea (µE/cm²seg: donde E = Einsten) y la integrada (µEh/cm²).
• Radiación ultravioleta: instantánea (µW/cm²nm) y la integrada (µWh/cm²nm), en cada longitud de onda medida.

Tabla 1. Conversiones útiles para radiación visible y ultravioleta

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INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y RED NACIONAL DE MEDICIÓN

El IDEAM ha establecido una red nacional para la vigilancia y monitoreo de la radiación ultravioleta, con cinco estaciones convencionales de superficie en el país, ubicada en: Riohacha, Bogotá, Pasto, Leticia y San Andrés. Los lugares fueron escogidos por su posición geográfica representativa, tomando en cuenta las variaciones latitudinales a lo largo del territorio naciona

Estación                              Latitud                      Longitud                  Altura

Riohacha                                11° 32¿N                    72° 56¿W                        4 m

Bogotá                                     04° 42¿N                    74° 09¿W                   2546 m

Pasto                                      01° 11¿N                    77° 18¿W                   2580 m

Leticia                                     04° 33¿S                    69° 23¿ W                       84 m

Isla de San Andrés                 12° 35¿N                    81° 42¿W                         2 m

Cada estación cuenta con un espectrorradiómetro con cuatro rangos espectrales de medida de la radiación ultravioleta en las bandas UV-A, UV-B y la banda integral de la radiación activa en fotosíntesis (PAR, por sus siglas en inglés). El espectrorradiómetro utilizado es el ultravioleta Biospherical GUV-511 (ver Figura 4a), el cual cuenta con cinco canales de medida distribuidos así: UV-B (305 nm), UV-B (320 nm), UV-A (340 nm), UV-A (380 nm) y el rango entre 400 nm y 700 nm para la radiación visible o activa en fotosíntesis (PAR). Los instrumentos realizan medidas puntales en fracciones de segundo para cada canal de medida y las integra en intervalos de un minuto; las medidas luego se almacenan en valores máximos, integrales horarios y totales diarios.

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El espectroradiómetro físicamente consiste en un sensor de cinco canales a temperatura controlada, por medio de una interfase que también permite la comunicación con un computador personal. Este instrumento ha sido utilizado con éxito en todo el mundo bajo las más adversas condiciones climáticas, siendo considerado como un sistema de punta en el monitoreo a largo plazo de la radiación ultravioleta y la radiación fotosintéticamente activa del espectro solar.

La mayoría de las estaciones fueron instaladas en el año 1998, como se observa en la siguiente tabla, pero en la actualidad solo están funcionando las de Leticia y la  isla de San Andrés. Las otras estaciones, debido a diferentes circunstancias, han dejado de funcionar.

Tabla 2. Estaciones convencionales de radiación visible y ultravioleta

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El IDEAM también cuenta con 4 estaciones automáticas satelitales que miden radiación UVB, las cuales toman varias mediciones en el minuto, que posteriormente se agregan hasta el nivel horario y están ubicadas en:

Tabla 3. Estaciones automáticas satelitales de radiación ultravioleta

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Estas estaciones fueron instaladas en los años 2006 y 2007. La estación del Nevado Santa Isabel fue robada y dejo de funcionar.

El sensor UV en las estaciones satelitales es el UVB E 1.c de la empresa alemana ADOLF THIES GMBH & Co. KG.

RED NACIONAL DE SOLMÁFOROS

Teniendo en cuenta que la función principal de la Capa de Ozono es servir de escudo para absorber los rayos ultravioleta (UV) del Sol, los cuales han sido relacionados con efectos perjudiciales sobre la salud de los seres humanos, durante el año 2012 la Unidad Técnica Ozono (UTO) del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS), con el acompañamiento del IDEAM y del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), realizó una campaña nacional para difundir información concerniente a la capa de ozono y el índice UV (IUV) en Colombia.

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En junio de 2012, la UTO, en cooperación con el IDEAM y el PNUD, instaló el primer solmáforo en la ciudad de Bogotá, en el recinto ferial CORFERIAS. Asimismo, durante el mes de septiembre, como parte de la celebración del Día Internacional de la Preservación de la Capa de Ozono, se instalaron cinco (5) solmáforos en las ciudades de Cartagena, Cali, Medellín, Pereira y Pasto. Estos cinco solmáforos cuentan con un sistema de transmisión de datos de radiación UV e índice de radiación (IUV), que se espera envíen la información de los solmaforos a la sede del IDEAM en Bogotá D.C, entidad que se encargará de su mantenimiento, calibración y de la publicación de los datos a través de la Web.

La Red Nacional de Solmáforos de Colombia está conformada inicialmente por los siete (7) solmáforos que se incluyen en la Tabla 4. Seis de estos solmáforos fueron adquiridos a través del PNUD, en el marco de la implementación del Protocolo de Montreal, mientras que el séptimo fue instalado y donado al IDEAM por la empresa Scandinavia Pharma, como parte de su campaña de responsabilidad social.

Tabla 4.  Solmáforos instalados en Colombia

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¿Para qué sirve el Solmáforo? El Solmáforo es un dispositivo que además de permitir la medición instantánea de la radiación ultravioleta (UV, entre 280 y 390 nm), empleando sensores ópticos, entrega el índice UV mediante el uso del código internacional de colores definido por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Meteorológica Mundial (OMM), el PNUD y la Comisión Internacional de Protección contra la Radiación no Ionizante. El código de colores en el solmáforo hace muy sencillo alertar a la gente sobre la peligrosidad de la radiación ultravioleta y sirve para concientizarlos sobre la exposición saludable al Sol. A partir de este código, se pueden dar recomendaciones a la población sobre las medidas de protección necesarias, tal como se muestra en la Tabla 5, las cuales, están impresas en el pedestal de los solmáforos instalados en el país (ver Figura 5).

De acuerdo con el código de colores, cuando el solmáforo está en verde el riesgo de la exposición al Sol para la salud humana es bajo, cuando se encuentra en amarillo el riesgo es moderado, el color naranja indica un riesgo alto y necesidad de usar elementos de protección, como protector solar, gafas y sombrero. Los colores rojo y morado indican una alta radiación UV y un alto riesgo en la salud cuando las personas se exponen por un periodo prolongado al Sol, por lo que se recomienda mantenerse a la sombra.

Tabla 5. Categoría de exposición y medidas de protección recomendadas de acuerdo al IUV

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