紫外線對浮游動物（大型蚤）生長影響之探討   藍崇翰，何聖輝，許哲綸 中華醫事學院 生物科技研究所 環境生物組 中華民國九十四年十一月二十九日

前言 臭氧層的破洞 紫外線的暴露危害 紫外線B穿透地球的大氣層

臭氧生成 O2+UV(波長小於240nm)→O+O(產生氧原子) O +O2 →O3 (生成臭氧)

臭氧的破壞 氯原子破壞臭氧後產生一氧化氯 CI+O3→ClO+O2 一氧化氯和氧原子經下列反應，回復成為氯原子 CIO+O→CI+O2

電磁輻射光譜

非游離輻射的種類 非游離輻射包括: 紫外線 (ultraviolet, UV) 可見光 (visible light) 紅外線 (infrared, IR) 雷射 (laser): 包括紫外線、可見光和紅外線三種波段 微波 (microwave) 射頻 (radio frequency)或無線電波 非常低頻及極低頻電磁場 (very low frequency and extremely low frequency electric and magnetic fields, VLF and ELF)

Spectral bands for optical radiation

Optical radiation之度量單位 光度(irradiance) the dose rate in photobiology the radiant flux that crosses a given surface (receiver), divided by the surface area. W/m2 or mW/cm2 輻射暴露(radiant exposure) the photobiological dose of radiant energy J/ m2 or mJ/cm2 光譜光度(spectral irradiance) the irradiance within a narrow spectral band. W/ m3 or W/ m2/nm

紫外線 (Ultraviolet, UV) 為非游離輻射中頻率最高的輻射(或能量)的輻射。 來源: 主要為太陽光 波長範圍: 100 nm ~ 400 nm 由波長範圍大小，區分為三種紫外線: UVA (近紫外線) 波長範圍: 315 nm ~ 400 nm 可穿透空氣、石英、玻璃和水 UVB (中紫外線) 波長範圍: 280 nm ~ 315 nm 可穿透空氣和石英，但無法穿透玻璃 UVC (遠紫外線) 波長範圍: 100 nm ~ 280 nm 對所有介質的穿透力極低，為大氣的臭氧層吸收，鮮少到達地表。 波長小於 290 nm 為臭氧層吸收

人為的紫外線來源 水銀燈，日光燈，白熱光源 電焊 電弧眼(arc eye) 直視電弧焊接造成角膜炎 一些較具 UV 危害性的電焊製程包括: 鋁或鐵合金的氬金屬電弧電焊(argon-shielded gas-metal arc welding, GMAW) 鐵合金的氦鎢電弧電焊(helium-shielded gas tungsten arc welding, GTAW) 。 電腦顯示器 醫學及牙醫

人類的影響，包括皮膚癌的發生率增高 環境生物的生長也因暴露而受到抑制影響(Donat-Peter et al. , 2003) 紫外線抑制浮游生物生長，將造成地球整體食物鏈的影響,導致食物的短缺 (Soni and Joshi , 1996)

目標 本研究在針對於浮游動物對紫外線的暴露 利用紫外殺菌燈作為一種危害因子，對水生生物進行相關的研究探討 建立紫外線暴露危害的影響劑量 -確立紫外線危害 -紫外線暴露危害預測及風險評估

材料與方法 大型蚤之馴養 實驗綠藻水 紫外燈源管： 可攜式紫外燈源(SPECTROLINE Model ENF-280C, 115V, 60 Hz, .20 AMPS, Spectronic Corp.)兩段式（長波 與短波）燈管（圖1. A）。 直讀式紫外線偵測儀(UVX Radiometer)（圖1. B） 圖1. A) UV Lamp B) UVX Radiometer

紫外線燈源量測 儀器： 光源（氘燈，鹵素燈源）發生器：非游離輻射偵測感應器校正用。光譜分析偵測器（USB2000） 光源強度偵測器：包含感應偵測頭，光纖傳輸線，筆記電腦含偵測計量軟體

紫外線暴露實驗 不同齡期之大型蚤，置入內含30ml水中之量杯（半徑2公分） 紫外燈管距離上方十公分處暴露2.5，1，及0.5分鐘 （短波紫外光UVC） 暴露後將水蚤置於日光照射處靜置每小時觀察 以肉眼觀察水蚤活動力，以撥棒輕撥水面，水蚤不具游動力視為死亡，並於顯微鏡下觀察生態型式之異常現象

結果與討論 紫外燈源輻射劑量 表2. 紫外燈管(254 nm)距離10公分之輻射值及最大容許暴露時間。

輻射能量計算 測試杯半徑2公分，依暴露時間不同，距離10公分液面接受之紫外線輻射量，經轉換輻射照射能量(J = W * s)如下： J = 580.59 mW/cm2 * [(3.14) * (2)2 cm2]* (2.5 * 60 sec.) = 1.09 J J = 580.59 mW/cm2 * [(3.14) * (2)2 cm2]* (1.0 * 60 sec.) = 0.44 J J = 580.59 mW/cm2 * [(3.14) * (2)2 cm2]* (0.5 * 60 sec.) = 0.22 J 該輻射劑量為假設此紫外燈源持續照射時，強度不隨時間產生遞減，為一連續光源之輻射所計得之輻射能量。

表3. 可攜式UV254nm燈管暴露大型蚤不同輻射劑量後存活觀察表

圖2. 大型蚤第一、二及三齡期於不同劑量UVC暴露後之致死率。

圖3. 紫外線對大型蚤之劑量反 應曲線。 A）第1齡期 B）第2齡期 C）第3齡期 取暴露後第10，11小時。

表4. UV 254nm 對大型蚤之LD50

結 論 紫外線C輻射光源對大型蚤暴露後，依暴露劑量強度呈現劑量反應關係之影響。 暴露於暴露八小時後，各實驗組陸續死亡。 結 論 紫外線C輻射光源對大型蚤暴露後，依暴露劑量強度呈現劑量反應關係之影響。 暴露於暴露八小時後，各實驗組陸續死亡。 各輻射劑量實驗組（1.09、0.44 Joule及0.22 Joule）對齡期未具有明顯影響 大型蚤暴露於低劑量(0.22 Joule)時耐受性較高，而暴露高劑量(1.09 Joule)耐受性降低。 僅能選取暴露後第10及11小時之大型蚤存活數據，以統計軟體LD50數值。

未來研究方向 紫外線短波(254nm)對大型蚤暴露更短時間進行觀察。 進行急毒性與慢毒性之劑量推估。 以裸腹蚤進行相同實驗，比較不同品種之浮游動物對紫外線之影響。

進行小球藻紫外線暴露之生長影響探討。 進行浮游生物（含植物與動物）對紫外線暴露之生長影響探討。 濾食率與紫外線暴露相互影響關係之研究。 利用紫外線B輻射光源發射器，進行相關研究，以符合紫外線危害模式之推估。

敬請指教！