第一章 緒論
第一節 研究背景
第一節 研究背景
戶外活動是人們日常生活中重要的一環，尤其對從事戶外作業的工 作者更是如此。於戶外活動時，人體會持續地暴露於各種氣候因子之下 並受到顯著地影響。這些因子絕大部分為物理因子，例如日光、環境溫 度、濕度等，而這些物理因子亦會透過交互作用影響人體生理機能。當 過度暴露於極端環境時，人體生理機能會透過適當的反應以維持生理恆 定(homeostasis)與避免有害的健康效應發生。
日光，為戶外活動時，人體最容易與最直接接觸的物理因子之一。
抵達地表之陽光輻射主要由紅外線(infrared light, IR；佔 52.8%)、可見光 (visible light, VIS；38.9%)、以及紫外光(ultraviolet light, UV；8.3%)所組 成(1)。當日光照射至皮膚時，皮膚會因吸收光能量進而發生多種光化反 應。由於紫外線的波長短(100-400 nm)、能量高，因此對於皮膚生理反應 之誘發影響最劇(2)。穿透臭氧層到達地表的紫外線主要由 UVA (波長為 315-400 nm)與少量的 UVB (280-315 nm)所組成。其中 UVB 所造成的傷 害較 UVA 為高；過度日光曝曬的危害約有 80%源自 UVB(3)。UVB 到達 地表強度及可能造成的健康危害會受到不同環境因素之影響；圖1-1 所示 為大氣中可能影響紫外線傳遞的主要環境因素，以及過量暴露時所能造
圖1-1 大氣中影響紫外線傳遞之環境因子以及受紫外線暴露後可能產 生之潛在健康危害
臭氧層厚度 雲層覆蓋 緯度 季節變化 大氣污染物 存在量
達地表紫外線
皮膚黑色素瘤 皮膚之鱗狀細胞癌 皮膚之基底細胞癌 皮膚角質化
皮膚曬傷 皮質性白內障 翼狀贅片(眼翳) 角膜與結膜之鱗狀 細胞癌
成的健康影響。由於皮膚是身體最外層的組織，因此皮膚遭受紫外光暴 露而產生負面健康效應之機率亦遠高於其他器官，且若表皮遭受紫外線 過 度 曝 曬 時 會 產 生 不 同 的 異 常 皮 膚 生 理 反 應 ， 例 如 紅 斑 生 成 (erythema)(4)、表皮細胞異常增生(epidermal proliferation)(5, 6)、細胞凋亡 (apoptosis)(7, 8)、 黑 色 素 沈 澱(hyperpigmen-tation)(9)、 以 及 免 疫 抑 制 (immunosupprression)(10, 11, 12)等。
在過去數十年間人類密集的工業活動，如製造與使用氯氟碳化物 (chloroflurocarbons)等，所產生的污染物不斷消耗平流層(stratosphere)中的 臭氧(ozone)，使得因紫外線暴露所產生之皮膚健康危害風險日增。臭氧 層能吸收由日光輻射產生的 UVB 射線，是減少 UVB 直接穿透大氣層到 達地球表面的主要屏障(13)；若日光未經臭氧層過濾直接抵達地表，則可 能對地球上的生物產生危害，並增加人類罹患皮膚癌的可能性(14)。而在 戶外作業的工作者易遭受高劑量的紫外線暴露，是屬於高風險的暴露族 群。
除了日光之外，適宜的環境溫度與濕度是生物生長與維持生命的重 要環境要素。然而極端的溫濕度環境則會對人體造成熱危害(thermal stress)，尤其目前地球溫室效應情形日益嚴重，故高溫高濕環境暴露生成 之健康效應危害日增。當暴露於極端溫濕度時，人體會透過合適的生理 反應(如排汗、增加體循環)維持生理恆定與避免有害之健康效應發生(15)。
當人體無法負荷或透過生理機能釋放過多的熱量時，則可能會誘發熱暈 厥(heat syncope)、熱衰竭(heat exhaustion)、脫水與電解質流失(dehydration and loss of electrolytes)等現象，甚至於中暑(heat stroke)。熱危害普遍存在 於許多室外或室內的工作環境中，然而居住在熱帶與亞熱帶的居民，由 於已適應該區域之氣候環境，因此較難察覺熱危害及其可能產生的健康 傷害(16)。圖 1-2 呈現暴露於熱環境時人體相對應之生理效應與可能產生 之熱危害。當熱儲存比率(heat storage)大於 0 時，人體之核心溫度(core temperature)、皮膚血液流速(skin blood flow)與皮膚溫度(skin temperature) 會增加。若因皮膚血液流速增加而使得血管擴張過快，則會引起血壓下 降，進而導致腦部血流不足，產生熱暈厥或熱衰竭現象。人體常以增加 排汗量降低核心溫度與皮膚溫度。若長時間處於流汗的狀況，皮膚表皮 會產生汗疹(heat rash)；若排汗量太高，則水分與鹽份嚴重地流失，造成 脫 水 與 熱 痙 攣 。 因 大 量 或 長 時 間 的 排 汗 導 致 汗 腺 疲 勞(sweat gland fatigue)，或是因身體脫水後沒有適當地採取措施降低體溫，則體溫不斷 的上升，最終導致中暑現象的發生。
近年來，隨著自然環境不斷地改變，紫外線暴露與熱危害議題逐漸 地受到重視，鑑定與評估過度紫外線與熱危害暴露危害之方法亦因運而 生。傳統的方法著重於測量紫外線抵達地表之能量強度(如紫外線指數)(1) 與自然環境中大氣溫度與相對濕度之綜合影響(綜合溫度熱指數)(16)是否
圖1-2 暴露於熱環境時人體生理效應與可能產生之熱危害(15)
超出建議暴露標準，而非直接評估當人體暴露於此類環境時可能產生之 生理效應為何(如上述物理力之環境變化量與生理效應間之對應關係)，故 一般大眾難以確切明瞭其暴露所造成之健康風險。
評估到達地表之紫外線強度時，主要是以紫外光指數(Global Solar UV Index, UVI)表示(17)。UVI 為全球通用的日光紫外線曝曬指標與警示系 Commission on Illumination, CIE)參考作用光譜(action spectrum)所定義，
UVI 可表示為：
是輻射度加總時使用的波長區段。Ser(λ)為紅斑作用光譜；ker為一常數，
在日光照射情形下之適用值為40 m2/W。當實際監測與報導 UVI 時，通 常UVI 會以「暴露等級」(exposure category)再加區分。如表 1-1 所示，
暴露等級在設計上類似於危害等級，主要目的在連結曝曬程度資訊與可 使用的防護措施。
評估於環境中的熱能時，直接量測環境溫度與相對濕度是最便利與 直接的方法。然而，此種測量方法無法充分地量化熱危害的程度，且除 環境因子(如環境溫度、濕度、風速與輻射熱等)之外，熱危害程度亦會受 人體自身活動所產生之代謝淨熱值(metabolic cost)以及衣著量(clothing level)的影響(18)。因此，熱危害常以綜合溫度熱指數(Wet-Bulb Globe Temperature Index, WBGT)(16)進行評估。WBGT 表示環境中實際存在的熱 量，其不但考慮到環境溫度與濕度，也一併考慮日光輻射熱，以及空氣 溫度與風速所引起的熱對流效應。WBGT 計算方法可依室內(或無日曬情 形)與室外有日曬情況分別表示為(19)：
WBGTin = 0.7 Tnwb + 0.3 Tg (Eq.1-2) WBGTout = 0.7 Tnwb + 0.2 Tg + 0.1 Tdb (Eq.1-3)
Eqs.1-2 與 1-3 中 WBGTin及 WBGTout分別為室內與室外之 WBGT；Tnwb
為自然濕球溫度(natural wet bulb temperature)；Tg為黑球溫度(global
temp-表1-1 不同等級紫外線指數(Global Solar UV Index, UVI )與其對應之暴 露類型(等級)及世界衛生組織(World Health Organisation, WHO) 所建議之防護措施
UVI 數值 暴露等級 建議採取之防護措施
0, 1, 2 微量 使用防曬指數(sun protection factor, SPF) 15 之 防曬乳膏
3, 4 低量 SPF 15 之防曬乳膏與防曬衣物
5, 6 中量 SPF 15 之防曬乳膏、防曬衣物、抗 UVA/ UVB 之太陽眼鏡
7, 8, 9 高量 SPF 15 之防曬乳膏、防曬衣物、太陽眼鏡；且 盡量避免於10 am 至 4 pm 時直接照射到日光
10+ 過量 SPF 15 之防曬乳膏、防曬衣物、太陽眼鏡；且 避免於10 am 至 4 pm 時直接照射到日光
資料來源：WHO, 2002, Global Solar UV Index: a practical guide (18).
erature)；Tdb則為乾球溫度(dry bulb temperature)。以上單位可以攝氏或華 氏呈現。
綜合以上所述，UVI 與 WBGT 皆為主要危害警示工具之一，能傳達 給大眾當暴露於極端環境時，發生潛在危害之資訊。但UVI 與 WBGT 缺 乏以量化或半量化方式說明暴露於過量紫外線與極端溫濕度環境時人體 可能產生的有害健康效應，尤其是對皮膚可能構成的傷害，故資訊使用 者難以確切瞭解若未採用建議防護措施時可能產生的健康效應(如表 1-1 所臚列者)。再者，就作為危害警示工具而言，這些指數只考慮個別物理 力暴露強度的影響，如UVI 的紫外線強度、WBGT 中的濕熱環境因子，
而未考慮在相同戶外環境下紫外線與濕熱環境因子的綜合效應。是故，
目前的危害警示系統未能充分考量環境物理因子之交互作用對人體之影 響，也未能在警示中提供上述影響之說明。同時遭受紫外線與熱危害之 暴露時，人體生理機能之反應可以加成型態出現。因此，本研究將以皮 膚生理效應為主題，探討日光紫外線所引起之短期與長期皮膚生理變 化，以及在各種溫濕度組合下，皮膚生理變化之效應與趨勢，並觀察皮 膚受上述物理力影響之綜合效應為何。