Este documento analiza los efectos biológicos de la radiación solar en Urcuquí, Ecuador mediante la modelización de las irradiancias de efecto biológico. Calcula las irradiancias para seis efectos (daño al ADN, eritema, cáncer en ratones, cataratas, bilirrubina y efecto en plantas) y compara los valores entre los meses de mayor y menor irradiancia solar. También compara el Índice UV entre Urcuquí y Muisne, encontrando que los valores son más altos en Urc

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Modelización de las irradiancias de efecto biológico para Urcuquí y
comparación del Índice UV con respecto a Muisne, Ecuador
Salum GM*1, Regalado B2, García Molleja J3, Berrezueta C4, Guerrero L5, Minaya L6, Huaca J7
1gsalum@yachaytech.edu.ec, 2bregalado@yachaytech.edu.ec, jgarcia@yachaytech.edu.ec, lenin.guerrero@yachaytech.edu.ec,
chberrezueta@yachaytech.edu.ec, liceth.minaya@yachaytech.edu.ec
1-6 Escuela de Cs. Físicas y Nanotecnología, Universidad YachayTech, Ecuador
7 Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas, Universidad Técnica del Norte, Ecuador, jmhuaca@utn.edu.ec
Resumen
Conocer los efectos biológicos que el Sol tiene sobre los seres vivos es de suma importancia porque permite establecer los grados de respuesta de acción para
cada uno de estos efectos. Es por ello que este trabajo se centra en la zona de Urcuquí, la cual es una ciudad de Ecuador que se encuentra a 2248 m sobre el nivel
del mar y a latitud casi cero (0,433°N). Para llevar a cabo este estudio se empleó el cálculo de las irradiancias de efecto biológico del Sol. Se consideraron los
siguientes efectos biológicos: daño al ADN, eritema de la piel, cáncer de piel en ratones (como modelo del comportamiento de la piel humana), cataratas,
bilirrubina y acción en plantas. Asimismo, se calcularon dichas irradiancias para dos situaciones: mayor y menor irradiancia solar espectral, correspondientes a
los meses de septiembre y mayo. Debido a la inexistencia de las mediciones de estas irradiancias, se utilizaron modelizaciones de un trabajo anterior. Se
calcularon las irradiancias de efecto biológico y se determinó el aumento del riesgo solar entre ambos meses, encontrando un cociente de 1,21 para el caso de la
bilirrubina y una relación de 1,54 para el resto de los efectos analizados. Por último, se compararon los valores de Indice Ultravioleta para la ciudad de Urcuquí
(2248 m s.n.m.) y para la ciudad de Muisne (aproximadamente la misma latitud que Urcuquí pero a 100 m s.n.m.).
Evolución de irradiancia solar espectral modelizada para Urcuquí, donde
se representan las 3 evoluciones: en función de la longitud de onda, en
función del mes del año y su intensidad.
Una forma de analizar los efectos de la radiación solar sobre los seres
vivos es mediante la modelización de dichos efectos empleando curvas
matemáticas llamadas espectros de acción. Estas curvas muestran el
grado de respuesta que tiene el sustrato biológico a la radiación en cada
longitud de onda según el efecto biológico analizado.
Considerando el rango de 280 nm a 700 nm
(rangos visible, ultravioleta A, ultravioleta B)
existe una diferencia porcentual de 21,6%
entre los meses de mayo y septiembre de
2014.
Irradiancia solar espectral (Is(i,t)) del mes de septiembre en
Urcuquí, espectro de acción de cataratas (EA(i)) e
irradiancia biológica espectral de cataratas, Ib(i,t). El área
debajo de la curva de la irradiancia biológica espectral
muestra la irradiancia biológica de cataratas, Ib(t).
La irradiancia es fuertemente absorbida
por la piel en el proceso de la
bilirrubina, después sigue el proceso de
cáncer de piel, y siguiendo a este, las
acciones biológicas de eritema,
cataratas, acción en plantas y por último
el daño al ADN, en este mismo orden.
Se compararon el Índice UV (IUV) para Urcuquí y
Muisne, dos ciudades con prácticamente la misma latitud
pero diferente altitud. Se encontró que: IUVUrcuquí =
11,7 e IUVMuisne = 9,7 (una diferencia porcentual de
20,2%). Esto corresponde a una variación positiva con la
altura de 9,4 % por kilómetro.
La transmitancia atmosférica es mayor para Urcuquí. A
una longitud de onda de 300 nm, la diferencia porcentual
es de 30,6%, cayendo de 0,289 a 0,222. Esto estaría
mostrando la dependencia de la irradiancia ultravioleta
B con la altitud de la ciudad estudiada.
Conclusiones
Se calcularon diferentes acciones biológicas en Urcuquí y alrededores. La irradiancia biológica de bilirrubina resultó ser la más alta de las cinco analizadas y las
demás acciones biológicas poseen una fuerte influencia de la radiación UVB. También se ha mostrado que los valores, tales como el índice UV, son altos y que
prácticamente no varían a lo largo del año, a diferencia de lo constatado en otras latitudes por la Agencia Espacial Europea (UV Global Index,
http://www.temis.nl/uvradiation/UVindex.html) y el Servicio Meteorológico Nacional de Argentina (Índice UV, desarrollado por el Instituto de Física Rosario,
http://www.smn.gov.ar/#). Además, se ha concluido que no solo influyen en estos resultados la latitud ecuatorial, sino que la altitud sobre el nivel del mar
también juega un importante papel. Todo esto implica que deben tomarse precauciones a la hora de exponerse al Sol intenso urcuquireño. Los autores
recomiendan instalaciones con cubiertas y toldos especiales para las personas en general y para trabajadores en particular que han de exponerse varias horas a la
intemperie el uso de vestimenta larga, anteojos y cremas de alto factor solar.