入秋之后，为啥还是建议每天防晒？
2020/9/8 17:00:00 中国科普博览

    

    本文来自中国科普博览大家族

     科学大院(ID：kexuedayuan)

     立秋之后，“马路煎蛋”的曝晒日子，变成了阴雨连绵的闷热日子，虽然可见的阳光减少了，但防晒仍然是必不可少的日常。糙汉子/糙妹子们不要以为这只是精致女孩该担心的事哦，防晒不止是为了不被晒黑，更是为了皮肤健康!

     为什么天凉了还要防晒？防晒到底是在防什么？防晒霜需要怎么挑？防晒还有啥有趣的新姿势？以上这些问题，一篇讲清楚!

    

     (图片来源：veer)

     Part. 1

     热=晒？你想得太简单!

     首先要明确的是，防晒防的是阳光中的紫外线(ultraviolet，UV)，“热”和“晒”并不会一直成正比，入秋之后，天气逐渐转凉，尽管温度降低、阴雨天气增多，紫外线强度却不一定会减弱。这正是多云、阴天或冬季同样也要防晒的理由。

     太阳辐射中，99.9%的能量集中在可见光、紫外线和红外线中，抛开其他因素讲，紫外线越强意味着太阳辐射越强，气温也就越高。但事情不会总是如此简单：例如有冷空气入侵时，降温会抵消掉一部分太阳辐射的升温效果，却抵消不掉“晒死人”的紫外线。除此之外，产生热效应的红外线(infrared，IR)也是使我们感到酷热难耐的原因之一。我们头顶的大气和云层对紫外线和红外线的阻挡程度不尽相同，加上不同天气的影响，“热”和“晒”并不会一直成正比。

    

     涂防晒和不涂防晒时，在可见光下和紫外光下的样子(图片来源：Wikipedia)

     夏季和冬季、清晨和午后的紫外线强度差异也与太阳高度角相关，太阳高度角越大，紫外线辐射水平也就越高，即使是阴天，紫外线辐射也不会完全被阻挡在外，仍有很大一部分紫外线会抵达我们的皮肤。早在2003年，中国科学院大气物理研究所的研究员白建辉、王庚辰和胡非就建立了一个简单的经验公式(Jianhui, B. et al., 2003)，用于计算阴天紫外线辐射水平。他们发现，1990年的北京，阴天时云层阻挡的紫外线强度还不到总体紫外线的一半。

     到了寒冷的冬天，紫外线强度虽然有所降低，但长期曝露在阳光下，皮肤总归会受到影响，特别是下雪的日子里，白得反光的雪也会反射大量紫外线到人的皮肤表面。

     所以，在多云或阴雨天，包括冬天，我们仍然需要防晒。

     Part. 2

     防晒到底在防啥

     紫外线会导致皮肤变黑、变老，甚至引发多种可怕的皮肤癌，防晒就是在防这些。

     按照波长的不同，紫外线可分为三种：长波紫外线UVA(波长315～400nm)、中波紫外线UVB(波长280～315nm)以及短波紫外线UVC(波长100～280nm)。

    

     紫外线成分示意图(图片来源：作者制作)

     波长越短，能量越强，破坏性也就越强，如果受到UVC的长期照射，机体的生理功能便会发生改变，以致最终死亡。好在我们的地球有臭氧层这把巨型“遮阳伞”，加上高层大气的双重保护，100%的致命UVC都被吸收阻拦，无法抵达地面。

     波长越长，穿透皮肤组织的能力就越强。穿越层层大气和臭氧的紫外线中，超过95%为长波紫外线UVA，剩下的则为中波紫外线UVB。

     UVA能穿透皮肤的表皮层(epidermis)到达真皮层(dermis)，甚至是皮下组织层，激活表皮中的黑色素细胞产生黑色素，这一过程也就是我们常说的“晒黑”。黑色素能吸收紫外线辐射，防止它对染色体造成损伤，但它的防护能力不是无穷无尽的：UVA能诱导许多化学物质产生高活性的化学中间体，例如羟基和氧自由基，因此长时间的UVA照射会使DNA的单链断裂，进而引发恶性黑色素瘤(malignant melanom，最致命的皮肤癌)、鳞状细胞癌(squamous cell carcinoma)等。

     恶性黑色素瘤的高发人群包括缺乏黑色素却喜欢美黑的白种人、在高空环境中作业的人、从北欧移民至澳大利亚的定居者(白色人种缺乏黑色素，而澳大利亚的紫外线辐射强度非常高，so……)等。

     除了皮肤癌这种严重的后果，UVA更为普遍的杀伤性就是加速皮肤老化了。如果长期暴露在阳光下，则很容易长出皱纹和老年斑，比同龄人更显老。

    

    司机常年受到单侧阳光照射，左右脸老化程度相差巨大。(图片来源：Gordon and Brieva, 2012)

     UVB的辐射量虽然没有UVA那么高，穿透皮肤的能力也没有那么强，杀伤力却也不可小觑，它是皮肤晒红晒伤的罪魁祸首。UVB和UVA常常团体作战：UVA破坏DNA的单链，UVB则能直接损伤DNA双链，还能在相邻的嘧啶碱基之间形成二聚体，诱导程序性细胞死亡或是DNA复制出错。

    

     长时间UVA和UVB照射下，会造成DNA损伤

     (图片来源：Wikimedia)

     Part. 3

     如何将防晒进行到底

     臭氧层为我们抵御了可怕的UVC，那么我们面对的最大敌人便是UVA和UVB了，由此我们便可以针对性的选择一些防晒手段。

     最有效的，当然还是把自己包成一个不漏风的粽子!硬防晒永远比防晒霜更能还你肤白貌美，在经得住热、闷、流汗、晕妆的情况下，请选择遮阳伞、遮阳帽、墨镜、口罩、手套、长袖、长裙或长裤(全套使用回头率更高哦)。

    

     “我听见了UVA和UVB的呼唤”(图片来源：http://www.xici.net/d233303816.html)

     经受不住密不透风的装备的裹挟，就老老实实选款有效的防晒霜吧。

     说到防晒霜，大家最先关注到的应该就是防晒指数SPF(sun protection factor)了。该指数与UVB有关，简单来说，SPF值越高，防晒能力越强；具体一点，“SPF X”表示的是按照推荐剂量使用该防晒霜后，UVB到达你的皮肤时会被削弱为原来的1/X。一般来说SPF 15就能满足大部分人通勤所需的日常防晒需求了(SPF值高于50的很可能是夸大宣传，还没有足够的证据表明有防晒霜的效果能高于SPF 50)。

     人们对于UVA的防护意识比UVB要弱得多，目前国际上还没有评估UVA防护效果的统一标准：亚洲的防晒霜采用的是PA分级系统(Protection Grade of UVA)，“+”越多，防护等级越高；美国采用的是“广谱” (Broad Spectrum)标注；英国和爱尔兰使用的则是星级评估系统(星星越多，防护等级越高)。

     防晒霜防晒手段又常常被分为物理防晒和化学防晒。

     物理防晒的原理在于“反弹”：反射或散射UV。主要的有效成分一般是无机化合物，性质比较稳定，可维持较长时间，包括氧化锌(ZnO，zinc oxide，阻隔波长290～700nm)、二氧化钛(TiO2，titanium dioxide，阻隔波长290～700nm)。这两种物质粒径较大，所以涂在脸上会白白的，容易显得油腻。

     化学防晒的原理在于“包容”：吸收UV。利用有机物吸收UV缓慢分解的性质，保护我们的皮肤细胞免受紫外线损害，有效成分包括二苯甲酮(benzophenone，吸收波长250～350nm)、对甲氧基肉桂酸辛酯(octyl methoxycinnamate，吸收波长290～320nm)、阿伏苯宗(avobenzone，吸收波长320～400nm)。

     防晒霜中有效成分的中英文都列出来啦，大家可以保存在手机上(也可以默默背下来)，下次选防晒的时候可以反过来忽悠导购员了!(你这个防晒霜里有对甲氧基肉桂酸辛酯么？有氧化锌二氧化钛二苯甲酮阿伏苯宗么？)

    

     (图片来源：veer)

     Part. 4

     脑洞严谨的防晒新姿势

     曾经有一项研究(Matta, M. et al. , 2019)曾引起多方关注，该研究发现防晒霜中的光防护成分(多为化学防晒成分)可能被人体吸收，进入血液循环。但这项研究的被试对象较少(只有 24 名)、防晒霜涂抹量过大(每天 4 次连续 4 天涂抹在 75% 的身体表面，这可不是一般人能做到的)，这个结论其实对普通人参考意义不大。

     另外还有研究显示TiO2纳米微粒可能会引起小鼠的呼吸道癌，但对人类致癌的证据并不充分；在许多水域中，研究者也已经检测到了防晒霜中的成分，有些甚至还出现在了鱼类中(涂防晒时还是尽量不要下海了，可以选择严实一点的泳衣嘛～)。

     防晒霜的成分似乎出现了某些健康隐患，虽说除了大量食用会导致安全问题(使用喷雾时注意紧闭双眼和嘴巴)，正常使用时我们基本不会受到影响，但科学家还是在兢兢业业地研发更安全的新型防晒产品。

     来自植物的超强防晒

     植物往往比动物接受的阳光更多，好在大自然选择了有效的筛选剂来保护植物。在拟南芥(Arabidopsis)植物中，叶片表皮中的芥子酰苹果酸酯(sinapoyl malate，SM)能通过超快速光致异构化(ultra-fast photoisomerization)将紫外线辐射散射到环境中，反应产生的顺式去质子化SM对紫外线的吸收能力仍非常强大，因此可以通过光质反应消耗掉辐射能量，阻止紫外线伤害植物细胞。

    

     植物防晒剂的光保护机制(图片来源：Luo et al., 2017)

     这种奇特的双重紫外线保护机制，由中国科学院大连化学物理研究所的韩克利研究员团队发现，相关研究成果(Luo, J. et al., 2017)发表在《物理化学快报》(Journal of Physical Chemistry Letters)上。来自植物的“天然防晒分子(夏天来了，如何科学地防晒？)”具有多种优点：生物相容性良好、可生物降解，再也不用担心污染海洋啦～

     反其道而行：修复DNA

     既然UVA和UVB会损伤我们的DNA，那有没有一种可能，让我们一方面能阻碍进一步损伤，一方面又能修复已有的DNA损伤呢？这样的新产品还真存在。

     虽说DNA修复酶是真实存在的，例如紫外核酸内切酶(UV endonuclease)、T4核酸内切酶、V(T4N5)光解酶(photolyase)，但将其加入防晒霜里，在皮肤上抹一抹、揉一揉，它们就能进入细胞吗？其实，光解酶的激活必须由光照完成，也就是暴露在阳光下时，光解酶才能修复晒太阳造成的DNA损伤。

     2000年的一项研究中(Stege, H. et al., 2000)，受试者臀部在接受UVB照射后，用光解酶处理DNA损伤，修复效果显著；2001年的一项III期临床试验中(Yarosh, D. et al., 2001)，使用T4N5脂质体润肤乳的受试者患皮肤癌的几率明显降低。

     唯一难以推广的原因，大概就是太贵了!100mL大概得350～420人民币，对于需要大量使用的消耗品来说，真让人望而却步。

     紫外检测随身贴

     为了避免某些人涂了也白涂、费时费力费钱还没效果的情况，研究人员贴心地研发了一种紫外线检测贴纸(Hacker, E. et al., 2019)，提醒大家及时补涂防晒霜。

    

    在贴纸的检测下，涂抹防晒和未涂抹防晒的差别(c)，以及几小时后有效成分降解后的情况(d)(图片来源：Hacker et al., 2019)

     毕竟很多人都会低估防晒霜的有效用量：推荐剂量为2毫克每平方厘米，也就是一张平均大小的脸需要涂抹体积为一块钱硬币那么多的防晒霜，若长期暴露在阳光下，每隔两个小时左右防晒霜的有效分子还会流失或分解，所以还得定时补涂(想要又白又嫩可真不容易)……

     希望研究者们能早点研发出类似防晒脸膜的产品，隔俩小时贴一张，造福广大精致男孩女孩。

     参考文献:

     1. cma.gov.cn (2017). 教你科学认识紫外线辐射. [online] Available at: http://www.cma.gov.cn/kppd/kppdsytj/201307/t20130710_219005.html [Accessed 8 Aug. 2019].

     2. Jianhui, B., Gengchen, W. and Fei, H. (2003). Ultraviolet radiation in overcast sky at the surface. Advances in Atmospheric Sciences, 20(6), pp.1007-1009.

     3. en.wikipedia.org. (2019). Ultraviolet. [online] Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet [Accessed 8 Aug. 2019].

     4. skincancer.org. (2013). UVA & UVB - SkinCancer.org. [online] Available at: https://www.skincancer.org/prevention/uva-and-uvb [Accessed 8 Aug. 2019].

     5. Gordon, J. and Brieva, J. (2012). Unilateral Dermatoheliosis. New England Journal of Medicine, 366(16), p.e25.

     6. Matta, M., Zusterzeel, R., Pilli, N., Patel, V., Volpe, D., Florian, J., Oh, L., Bashaw, E., Zineh, I., Sanabria, C., Kemp, S., Godfrey, A., Adah, S., Coelho, S., Wang, J., Furlong, L., Ganley, C., Michele, T. and Strauss, D. (2019). Effect of Sunscreen Application Under Maximal Use Conditions on Plasma Concentration of Sunscreen Active Ingredients. JAMA, 321(21), p.2082.

     7. Luo, J., Liu, Y., Yang, S., Flourat, A., Allais, F. and Han, K. (2017). Ultrafast Barrierless Photoisomerization and Strong Ultraviolet Absorption of Photoproducts in Plant Sunscreens. The Journal of Physical Chemistry Letters, 8(5), pp.1025-1030.

     8. Stege, H., Roza, L., Vink, A., Grewe, M., Ruzicka, T., Grether-Beck, S. and Krutmann, J. (2000). Enzyme plus light therapy to repair DNA damage in ultraviolet-B-irradiated human skin. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(4), pp.1790-1795.

     9. Yarosh, D., Klein, J., O'Connor, A., Hawk, J., Rafal, E. and Wolf, P. (2001). Effect of topically applied T4 endonuclease V in liposomes on skin cancer in xeroderma pigmentosum: a randomised study. The Lancet, 357(9260), pp.926-929.

     10. Hacker, E., Horsham, C., Ford, H., Hartel, G., Olsen, C., Pandeya, N. and Janda, M. (2019). UV detection stickers can assist people to reapply sunscreen. Preventive Medicine, 124, pp.67-74.

     文章来源：科学大院作者： 阿耳文章仅代表作者观点，不代表中国科普博览立场

    

    

    

    

    

    

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