Impact of school outdoor environment upon pupils’ physical activity and sun exposure across ages and seasons

Abstrakt

Bakgrund och syfte: Bristen på fysisk aktivitet bland barn är utbredd i västvärlden. Vidare beror den övervägande delen av all hudcancer på en överexponering för solens ultravioletta strålning (UV) tidigt i livet. Kombinationen av tillräcklig fysisk aktivitet och lagom sol utan fara för brännskada (då även vitamin D kan bildas) spritt över dagen är väsentligt för allmänt välbefinnande och skeletthälsa, speciellt hos växande barn och ungdomar. Men långa, schemalagda skoldagar för med sig mindre fri rörlighet och utevistelse vilket kan äventyra chanserna att få lång, sammanhängande fysisk aktivitet och lagom sol. Hur utemiljön på skolorna inverkar på skolbarns fysiska aktivitet har studerats men inte i kombination med solexponering under skoldagen hos barn i olika åldrar under ett helt läsår som omfattar flera olika årstider. Det övergripande syftet med denna avhandling var att med tvärsnittsstudier över läsåret undersöka den inverkan som utemiljöerna på svensk obligatorisk grundskola har på grundskoleelevers fysiska aktivitet och solexponering under olika årstider. Material och metod: Utemiljöernas inverkan på fysisk aktivitet och solexponering under fri rörlighet under rast, schemalagd tid inklusive skolämnet idrott och hälsa studerades hos 196 elever i åldrarna 7-15 år (2a, 5e och 8e klass) vid fyra olika grundskolor i södra Sverige och mellersta Sverige 5 dagar i rad under september, mars och maj. Actigraph GT3X+ accelerometrar användes for att mäta fysisk aktivitet, och för att skilja på utetid och innetid som ett komplement till okulär observation. Faktorer som kunde påverka fysisk aktivitet under skoltid (uttryckt som genomsnittliga dagliga accelerometer counts, samt olika intensiteter i den fysiska aktiviteten), mättes per årstid, dag, klass och kön. För
individuell bedömning av UV-strålning som varje elev utsattes för (joule per exponerad m2 hud), fästes ytterst på elevernas högra axel en polysulfondosimeter som bars hela veckan under skoltid. Elevernas individuella UV-exponering sattes i relation till all tillgänglig UV-strålning under utetiden och uttrycktes som fraktionen av totala tillgängliga UV-strålningen i skolans utemiljöer. Dessa skiljde sig betydligt åt genom skugga, vegetation, och omgivande stadslandskap och kvantifierades som procent av fri himmel med fiskögonoptik. Enkäter och dagböcker användess för att kontrollera för faktorer som kunde påverka resultaten. Resultat: Överlag genererade fri rörlighet de högsta accelerometer värdena för medel-och högintensiv fysisk aktivitet, och tillsammans med idrott och hälsa undervisningen stod denna för 50% av accelerometer värdena som härrörde från medel- och högintensiv fysisk aktivitet fastän fri rörlighet och idrott och hälsa undervisningen bara stod för 25% av skoltiden. Årstid, ålder, kön och väder påverkade både fysisk aktivitet och solexponering. Under bistert väder i mars minskade både fysisk aktivitet och solexponering, speciellt bland flickorna och de äldre eleverna. Under alla årstider låg både fysisk aktivitet och solexponering högre hos elever i andra klass jämfört med eleverna i 5:e och 8:e klass. Under september och mars inverkade lek på idrottsplan positivt på både fysisk aktivitet och solexponering (svag men potentiellt tillräcklig för att bilda vitamin D). Speciellt bland 2:a och 5:eklassarna och under september fanns en utpräglad sådan interaktion mellan attributen i den fysiska miljön och nivån av fysisk aktivitet och solexponering. I maj förekom överexponering för UVstrålning, fastän grönområden med träd och buskar och lekställningar i grönskans närhet skyddade mot riskabel överexponering för sol och främjade fysisk aktivitet på medel- och högintensiv nivå. Konklusioner: Mer tid ute under alla årstider skulle öka möjligheterna för skolbarn att nå upp till rekommenderade nivåer av fysisk aktivitet. På 56:e breddgraden under höst och vår finns det utrymme för längre utevistelse och för lek under öppen himmel utan risk för överexponering av sol. Uteaktiviteter i sådana miljöer bör därför uppmuntras. Under senvåren vid långvarig utevistelse bör det finnas tillgång till solskyddande miljöer för de yngsta eleverna i form av vegetation och/eller skuggande konstruktioner (t.ex. träd, buskar, tak) som lockar till lek.

Impact of school outdoor environment upon pupils’ physical activity and sun exposure across ages and seasons

Background and aims: Among children, the lack of physical activity (PA) is widespread in developed countries. Further, the majority of all skin cancers depend on an overexposure to solar ultraviolet radiation (UVR) in early life. The combination of sufficient PA and suberythemal UVR exposure (potentially sufficient for vitamin D production) dispersed over the day is vital to general wellbeing and bone health, especially in growing children and adolescents. However, long regulated school days entail less free mobility and outdoor stay, which may jeopardize the opportunities for cohesive intense physical activity (PA) and suberythemal UVR exposure. The impact of the school outdoor environment upon schoolchildren’s PA has been studied but not in combination with the exposure to UVR from the sun during the school day in children of different ages during one academic year containing different seasons. The overall aim for this thesis was to examine the crosssectional impact of outdoor environments at compulsory school level in different seasons upon PA and solar UVR exposure in Swedish pupils.

Material and Methods: The impact of school outdoor environment upon pupils’ physical activity and UVR exposure during free-mobility, scheduled time and physical education (PE) were studied in 196 pupils aged 7-15 years (grades 2, 5, and 8) at four schools in mid-southern Sweden during 5 consecutive days each in September, March and May. Actigraph GT3X+ Activity monitors were used for PA assessments and for separation of indoor from outdoor stay, supplementary to ocular observation. Predictors for PA during school stay, expressed as mean daily accelerometer counts and time in different PA intensities were measured per season, day, grade and gender. For individual assessment of erythemally effective UVR (joule per exposed m2 of the skin), a polysulphone film dosimeter badge was pinned to the top of the pupils’ right shoulders and worn during school-time during the entire week. Their individual UVR exposures were related to and expressed as fractions of total available ambient UVR in the schools’ outdoor environments which differed considering amount of shade, vegetation, and peripheral city-scape quantified as percentage of free sky view calculated by fish-eye photography. Questionnaires and diaries were applied to control for confounders.

Results: Overall, free-living PA outdoors generated the highest mean accelerometer counts for moderate and vigorous physical activity (MVPA), and together with outdoor physical education contributed with 50% of total mean accelerometer counts though representing only 25% of the total school time. Season, age, gender and weather had an impact on both PA and UVR exposure, with less PA and UVR exposure. In March, in inclement weather both PA and UVR exposure dropped, especially among older pupils and girls. During all seasons both MVPA counts and UVR exposures were significantly higher among 2nd graders vs. 5th and 8th graders. In September and March play at sport fields had a positive impact on pupils’ PA and suberythemal sun exposure (potentially sufficient for vitamin D production). Among 2nd and 5th graders and in September this interaction between attributes of the physical environment and level of PA and UVR exposure was pronounced. In May overexposure to UVR did occur, though green settings with trees and shrubs and fixed play equipment close to the greenery protected from hazardous UV exposure and promoted high levels of MVPA.

Conclusions: More time outdoors, at all seasons, would favorably increase school children´s chances of reaching recommended levels of PA. There is a potential for prolonged suberythemal outdoor stay for play in open areas during fall and early spring at Lat.56oN. Outdoor activities in such settings should therefore be encouraged. In late spring, long outdoor exposures of the youngest pupils warrant UVR-protective outdoor environment. Access to vegetation and/or shaded structures (e.g. trees, bushes, roofs) attractive for play should be provided for.