Schutzmaßnahmen vor UV-Strahlung bei Arbeiten im Freien / 2 Messung und Bewertung der UV-Strahlung

[1] Brix et al.: Leitfaden Sonnenstrahlung, Fachverband für Strahlenschutz e. V., 2012.

2.1 Messverfahren

Vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) und dem Umweltbundesamt (UBA) wird seit 1993 ein UV-Messnetz betrieben, in dem die UV-Strahlung an den strahlenklimatologisch wichtigen Standorten in Deutschland kontinuierlich und spektral aufgelöst in Erdbodennähe gemessen wird. Die Eingangsoptik auf den Dächern der jeweiligen Messstellen ist horizontal ausgerichtet und erfasst sowohl die direkte solare UV-Strahlung als auch die diffus gestreute UV-Himmelsstrahlung (Globalstrahlung). Die Gesamtglobalstrahlung wird zusätzlich mit einem Pyranometer gemessen. Die Messung der solaren UV-Strahlung erfolgt im Bereich von 290 bis 400 nm. Damit werden sowohl der UV-A- als auch der UV-B-Bereich erfasst. Es werden auch kurzzeitige Veränderungen der UV-Strahlung (z. B. wechselhafte Bewölkung) berücksichtigt, da die Messungen im 6-min-Takt erfolgen.

Von April bis September werden außerdem für das nördliche, mittlere und südliche Deutschland 3-Tages-UV-Vorhersagen erstellt und öffentlich zugänglich gemacht.^[1]

Darüber hinaus wurde zur Beurteilung der realen örtlichen UV-Strahlung sowie der speziellen Arbeitsbedingungen vor Ort ein mobiles Messgerät "MUVI" entwickelt, das zur Ermittlung des UV-Indexes geeignet ist.^[2]

Schließlich wurden im Rahmen eines GENESIS-UV-Projektes^[3] mithilfe personengetragener Dosimeter im Zeitraum 2014 bis 2019 Langzeitmessungen an 969 aktiven Versuchspersonen aus 95 Berufen durchgeführt, um somit die Exposition gegenüber UV-Strahlen zeitabhängig zu ermitteln und auf diese Weise Halbstundenmittelwerte, monatliche Tagesmittelwerte und Jahresbelastungen zu bestimmen. Schlussfolgernd daraus konnten präventive Maßnahmen abgeleitet werden.

[1] Sonnenschutz – Messung der UV-Strahlung, www.haut.de.

[2] Ott et al.: MUVI – Ein mobiles Gerät zur Beurteilung der Gefährdungen durch solare Strahlung, Technische Sicherheit Bd. 1 (2011) 5, S. 50–53.

[3] GENESIS: Generation und Extraction System for individual exposure.

2.2 Bewertung

Wie bereits erwähnt, ist die Wirkung der solaren Strahlung stark von der Wellenlänge abhängig, mit der sie auf den menschlichen Organismus einwirkt. Sowohl für die Haut als auch das Auge ist der Bereich bis 300 nm besonders kritisch und fällt in Richtung des langwelligen Bereichs hinsichtlich der Bestrahlungsstärke relativ stark ab. Als weiterer Parameter ist die Einwirkdauer der solaren Strahlung zu berücksichtigen. Zur Bewertung der UV-Strahlung wird die Ausbildung eines Erythems herangezogen.^[1]

Zur Ausbildung eines solchen Erythems bedarf es bspw. bei langwelliger Strahlung eine mehr als 1.000-fach höhere spektrale Bestrahlungsstärke als bei kurzwelliger Strahlung. Deshalb ist die biologische Wirkung für jeder Wellenlänge zu ermitteln und zu beurteilen.

Auf dieser Grundlage wurde zur Beurteilung der Gefährdung solarer Strahlung der sog. globale solare UV-Index (UVI) eingeführt, der als dimensionslose Größe Iuv auf eine horizontale Empfangsfläche bezogen und definiert wird und nach folgender Gleichung berechnet werden kann:^[2]

• Iuv= ker ∫ E(λ) ser(λ) dλ, integriert über den Bereich von λ = 280–400 nm
• Iuv solarer UV-Index
• E(λ) solare Gesamtbestrahlungsstärke in W/m²
• ser(λ) spektrale Wirkungsfunktion für das Erythem nach CIE (1987)
• ker Konstante mit dem Wert 40 und der Dimension m²/W

Der Wertebereich des UV-Indexes bewegt sich zwischen 0 als Minimum im Winter und etwa 15 als Jahresmaximum in tropischen Breiten.

Die Ermittlung des UVI kann auf Basis von Messungen oder Modellrechnungen erfolgen. Für Messungen stehen 2 Verfahren zur Verfügung:

1. Messung der UV-Strahlung mithilfe eines Spektralradiometers und Berechnung des UVI gemäß o. g. Gleichung,
2. Messung der UV-Strahlung mit einem Breitbanddetektor mit integriertem Filter zur Bestimmung der Erythemwirkfunktion ser(λ) nach CIE (1987) und Direktanzeige der Werte für UVI.

Auf Basis von Modellrechnungen mit Strahlungsmodellen bzw. auf Grundlage statistischer Auswertungen vorhandener UV-Messdaten werden in Deutschland zzt. vom Deutschen Wetterdienst (DWD) 1-Tages-Vorhersagen und vom BfS 3-Tages-Vorhersagen getroffen.

[1] Erythem: mit bloßem Auge erkennbare Rötung der Haut, ausgelöst durch eine gesteigerte lokale Durchblutung des Hautgewebes.

[2] Mayer: Wie stark ist die UV-Strahlung – Der UV-Index, in: Baldermann/Jahraus/Bebuhr: UMID. Umwelt und Mensch, Themenheft UV-Strahlung, Sonne aber sicher – Informationsdienst Nr. 2/2012.