Vlastnosti ultrafialového záření závisí na vlnové délce a ultrafialové záření různých zdrojů se liší spektrem. Pojďme diskutovat o tom, které zdroje UV záření a jak je používat k maximalizaci baktericidního účinku při minimalizaci rizik nežádoucích biologických účinků.
Rýže. 1. Na fotografii není dezinfekce UVC zářením, jak si možná myslíte, ale nácvik používání ochranného obleku s detekcí luminiscenčních skvrn tréninkových tělesných tekutin v UVA paprscích. UVA je měkké ultrafialové a nemá baktericidní účinek. Mít zavřené oči je rozumné bezpečnostní opatření, protože širokospektrální UVA zářivka, kterou používáte, interferuje s UVB, což je škodlivé pro vaše oči (Zdroj: Simon Davis/DFID).
Vlnová délka viditelného světla odpovídá kvantové energii, při které je fotochemické působení teprve možné. Kvanta viditelného světla vyvolávají fotochemické reakce ve specifické fotosenzitivní tkáni – v sítnici.
Ultrafialové záření je neviditelné, jeho vlnová délka je kratší, frekvence a energie kvanta je vyšší, záření je tvrdší, rozmanitost fotochemických reakcí a biologických účinků je větší.
Ultrafialové záření se dělí na:
- Vlastnosti podobné viditelnému světlu dlouhovlnné/měkké/blízké UVA (400…315 nm);
- Střední tvrdost - UVB (315 ... 280 nm);
- Krátkovlnné / vzdálené / tvrdé - UVC (280 ... 100 nm).
Baktericidní účinek ultrafialového světla
Baktericidní účinek má tvrdé ultrafialové - UVC a v menší míře ultrafialové střední tvrdosti - UVB. Podle křivky baktericidní účinnosti je vidět, že jednoznačný baktericidní účinek má pouze úzký rozsah 230–300 nm, tedy asi čtvrtina rozsahu zvaného ultrafialové.
Rýže. 2 Křivky baktericidní účinnosti z []
Kvanta s vlnovými délkami v tomto rozsahu jsou absorbována nukleovými kyselinami, což vede k destrukci struktury DNA a RNA. Kromě baktericidních, tedy hubících bakterií, má tato řada virucidní (antivirové), fungicidní (antimykotické) a sporicidní (hubící spóry) účinky. Včetně viru SARS-CoV-2020 obsahujícího RNA, který způsobil pandemii v roce 2, je zabíjen.
Baktericidní účinek slunečního záření
Baktericidní účinek slunečního záření je relativně malý. Podívejme se na sluneční spektrum nad a pod atmosférou:
Rýže. 3. Spektrum slunečního záření nad atmosférou a na hladině moře. Nejtvrdší část ultrafialového spektra nedosahuje zemského povrchu (vypůjčeno z Wikipedie).
Za pozornost stojí nadatmosférické spektrum zvýrazněné žlutě. Kvantová energie levého okraje spektra supraatmosférických slunečních paprsků o vlnové délce menší než 240 nm odpovídá energii chemické vazby 5.1 eV v molekule kyslíku „O2“. Molekulární kyslík tato kvanta pohltí, chemická vazba se přeruší, vznikne atomární kyslík "O", který se spojí zpět do molekul kyslíku "O2" a částečně i ozonu "O3".
Sluneční supraatmosférické UVC vytváří ozón v horních vrstvách atmosféry, nazývané ozonová vrstva. Energie chemické vazby v molekule ozonu je nižší než v molekule kyslíku, a proto ozon absorbuje kvanta energie menší než kyslík. A pokud kyslík absorbuje pouze UVC, pak ozónová vrstva absorbuje UVC a UVB. Ukazuje se, že slunce na samém konci ultrafialové části spektra vytváří ozón a tento ozón pak absorbuje většinu tvrdého slunečního ultrafialového záření a chrání Zemi.
A nyní opatrně, věnujte pozornost vlnovým délkám a měřítku, spojme sluneční spektrum se spektrem baktericidního účinku.
Rýže. 4 Spektrum baktericidního účinku a spektrum slunečního záření.
Je vidět, že baktericidní účinek slunečního záření je nevýznamný. Část spektra schopná vykazovat baktericidní účinek je téměř úplně absorbována atmosférou. V různých obdobích roku a v různých zeměpisných šířkách je situace mírně odlišná, ale kvalitativně podobná.
Nebezpečí ultrafialového záření
Šéf jedné z hlavních zemí navrhl: "Abyste vyléčili COVID-19, musíte do těla dodat sluneční světlo." Germicidní UV však ničí RNA a DNA, včetně lidských. Pokud "dopravte sluneční světlo do těla" - člověk zemře.
Epidermis, především stratum corneum odumřelých buněk, chrání živou tkáň před UVC. Pod epidermální vrstvou proniká pouze méně než 1 % UVC záření [WHO]. Delší UVB a UVA vlnové délky pronikají hlouběji.
Kdyby neexistovalo sluneční ultrafialové záření, možná by lidé neměli epidermis a stratum corneum a povrch těla by byl hlenovitý jako u hlemýžďů. Ale protože se lidé vyvinuli pod sluncem, pouze povrchy chráněné sluncem jsou slizké. Nejzranitelnější je slizniční povrch oka, podmíněně chráněný před slunečním ultrafialovým zářením víčky, řasami, obočím, pohyblivostí obličeje a zvykem nedívat se do slunce.
Když se oční lékaři poprvé dozvěděli, jak vyměnit čočku za umělou, čelili problému popálení sítnice. Začali chápat důvody a zjistili, že živá lidská čočka pro ultrafialové záření je neprůhledná a chrání sítnici. Poté začali vyrábět umělé čočky neprůhledné vůči ultrafialovému záření.
Obraz oka v ultrafialových paprscích ilustruje opacitu čočky pro ultrafialové světlo. Neměli byste si osvětlovat své vlastní oko ultrafialovým světlem, protože se čočka časem zakalí, a to i kvůli dávce ultrafialového světla nahromaděného v průběhu let, a je třeba ji vyměnit. Využijeme proto zkušenosti odvážlivců, kteří zanedbali bezpečnost, posvítili si do očí ultrafialovou baterkou o vlnové délce 365 nm a výsledek umístili na YouTube.
Rýže. 5 Snímek z videa na YouTube kanálu Kreosan.
Oblíbené jsou luminiscenční 365 nm ultrafialové (UVA) svítilny. Koupeno dospělými, ale nevyhnutelně spadá do rukou dětí. Děti si svítí těmito baterkami do očí, pečlivě a dlouze zkoumají svítící krystal. Takovému jednání je žádoucí předcházet. Pokud je tomu tak, lze se ujistit, že katarakta ve studiích na myších je s jistotou způsobena UVB ozářením čočky, ale katarogenní účinek UVA je nestabilní.].
A přesto přesné spektrum působení ultrafialového záření na čočku není známo. A vzhledem k tomu, že šedý zákal je velmi opožděný efekt, je potřeba jistá dávka inteligence, abyste si předem nesvítili ultrafialovým světlem do očí.
Sliznice oka se pod ultrafialovým světlem poměrně rychle zanítí, nazývá se to fotokeratitida a fotokonjunktivitida. Sliznice zčervenají a v očích je pocit „písku“. Účinek po několika dnech odezní, ale opakované popálení může vést k zakalení rohovky.
Vlnové délky způsobující tyto účinky zhruba odpovídají funkci váženého rizika UV záření uvedené ve fotobiologické bezpečnostní normě [IEC 62471] a jsou zhruba stejné jako germicidní rozsah.
Rýže. 6 Akční spektra ultrafialového světla způsobující fotokonjunktivitidu a fotokeratitidu z [] a vážená funkce aktinického UV nebezpečí pro kůži a oči z [].
Prahové dávky u fotokeratitidy a fotokonjunktivitidy jsou 50-100 J/m2, tato hodnota nepřesahuje dávky používané k dezinfekci. Dezinfikovat sliznici oka ultrafialovým světlem, aniž by došlo k zánětu, nebude fungovat.
Erytém, tedy „úpal“ je nebezpečné ultrafialové v rozsahu do 300 nm. Podle některých zdrojů je maximální spektrální účinnost erytému při vlnových délkách kolem 300 nm []. Minimální dávka, která způsobí sotva znatelný erytém MED (Minimum Erythema Dose) pro různé typy pleti, se pohybuje od 150 do 2000 J/m2. Pro obyvatele středního pruhu lze za typickou hodnotu EDR považovat asi 200…300 J/m2.
UVB v rozsahu 280-320 nm, s maximem kolem 300 nm, způsobuje rakovinu kůže. Neexistuje žádná prahová dávka, větší dávka - vyšší riziko a účinek je opožděný.
Rýže. 7 křivek působení UV záření způsobujících erytém a rakovinu kůže.
Fotoindukované stárnutí kůže je způsobeno ultrafialovým světlem v celém rozsahu 200–400 nm. Existuje fotografie kamioňáka, který byl za jízdy vystaven slunečnímu ultrafialovému záření, hlavně z levé strany. Řidič měl ve zvyku jezdit se staženým oknem, ale pravou stranu jeho obličeje chránilo před slunečním ultrafialovým zářením čelní sklo. Rozdíl ve věkovém stavu kůže na pravé a levé straně je působivý:
Rýže. 8 Fotografie řidiče, který jel se staženým oknem řidiče po dobu 28 let [].
Pokud zhruba odhadneme, že se stáří kůže na různých stranách obličeje této osoby liší o dvacet let, a je to důsledek toho, že zhruba stejných dvacet let byla jedna strana obličeje osvětlena sluncem, a druhý nebyl, můžeme opatrně usuzovat, že den pod otevřeným sluncem je jeden den a stárne kůže.
Z referenčních údajů [] je známo, že ve středních zeměpisných šířkách v létě na přímém slunci se minimální erytémová dávka 200 J/m2 akumuluje za méně než hodinu. Porovnáním těchto čísel s učiněným závěrem lze vyvodit ještě jeden závěr - stárnutí pokožky při periodické a krátké práci s ultrafialovými lampami nepředstavuje významné nebezpečí.
Kolik ultrafialového světla je potřeba k dezinfekci
Počet přežívajících mikroorganismů na površích a ve vzduchu exponenciálně klesá s rostoucí dávkou ultrafialového záření. Například dávka, která zabije 90 % Mycobacterium tuberculosis, je 10 J/m2. Dvě takové dávky zabijí 99 %, tři dávky zabijí 99,9 % a tak dále.
Rýže. 9 Závislost podílu přežívajících Mycobacterium tuberculosis na dávce ultrafialového záření o vlnové délce 254 nm.
Exponenciální závislost je pozoruhodná v tom, že i malá dávka zabije většinu mikroorganismů.
Mezi těmi uvedenými v [] patogenní mikroorganismy nejodolnější vůči ultrafialové salmonele. Dávka, která zabije 90 % jeho bakterií, je 80 J/m2. Podle přehledu [Kowalski2020] je průměrná dávka, která zabije 90 % koronavirů, 67 J/m2. U většiny mikroorganismů však tato dávka nepřesahuje 50 J/m2. Pro praktické účely lze připomenout, že standardní dávka, která dezinfikuje s 90% účinností, je 50 J/m2.
Podle současné metodiky schválené ministerstvem zdravotnictví Ruska pro použití ultrafialového záření k dezinfekci vzduchu [] pro operační sály, porodnice atd. je požadována maximální účinnost dezinfekce „tři devítky“ nebo 99,9 %. Pro školní třídy, veřejné budovy atd. stačí „jedna devítka“, tedy 90 % zničených mikroorganismů. To znamená, že v závislosti na kategorii místnosti stačí jedna až tři standardní dávky 50...150 J/m2.
Příklad odhadu potřebné doby expozice: Řekněme, že potřebujete dezinfikovat vzduch a povrchy v místnosti o rozměrech 5 × 7 × 2,8 metru, k čemuž slouží jedna otevřená lampa Philips TUV 30W.
Technický popis lampy udává germicidní tok 12 W []. V ideálním případě jde celý proud striktně na dezinfikované plochy, ale v reálné situaci bude polovina proudu k ničemu, například nadměrně intenzivně osvětlí stěnu za lampou. Proto se budeme spoléhat na užitečný průtok 6 wattů. Celková ozařovaná plocha v místnosti je 35 m2 podlaha + 35 m2 strop + 67 m2 stěny, celkem 137 m2.
Průměrně dopadá tok baktericidního záření na povrch 6 W/137m2 = 0,044 W/m2. Za hodinu, tedy za 3600 sekund, dostanou tyto plochy dávku 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, nebo zaokrouhleně 150 J/m2. Což odpovídá třem standardním dávkám 50 J / m2 neboli „tři devítky“ - 99,9% baktericidní účinnost, tzn. požadavky na operační sál. A protože vypočtená dávka, než dopadla na povrch, prošla objemem místnosti, vzduch je dezinfikován s nemenší účinností.
Pokud jsou požadavky na sterilitu malé a stačí „jedna devítka“, je pro uvažovaný příklad zapotřebí třikrát kratší doba expozice – zaokrouhleno na 20 minut.
Ochrana před ultrafialovým zářením
Hlavním ochranným opatřením při UV dezinfekci je opustit prostory. Být blízko fungující UV lampy, ale pohled jinam nepomůže, slizniční oči jsou stále ozářeny.
Skleněné brýle mohou být částečným opatřením ochrany oční sliznice. Kategorické tvrzení „sklo nepropouští ultrafialové záření“ je nesprávné, do určité míry projde a různé značky skla se liší. Ale obecně platí, že s klesající vlnovou délkou klesá propustnost a UVC účinně propouští pouze křemenné sklo. Brýlová skla nejsou v žádném případě křemenná.
Můžeme s jistotou říci, že čočky brýlí s označením UV400 nepropouštějí ultrafialové záření.
Rýže. 10 Propustné spektrum brýlových skel s indexy UV380, UV400 a UV420. Obrázek z webu []
Ochranným opatřením je také použití zdrojů baktericidní řady UVC, které nevyzařují potenciálně nebezpečné, ale nejsou účinné pro dezinfekci, oblasti UVB a UVA.
UV zdroje
UV diody
Nejběžnější 365 nm ultrafialové diody (UVA) jsou určeny pro „policejní baterky“, které produkují luminiscenci k detekci kontaminantů, které jsou bez ultrafialového záření neviditelné. Dezinfekce takovými diodami není možná (viz obr. 11).
K dezinfekci lze použít krátkovlnné UVC diody s vlnovou délkou 265 nm. Náklady na diodový modul, který by nahradil rtuťovou germicidní lampu, jsou o tři řády vyšší než náklady na lampu, takže v praxi se taková řešení nepoužívají pro dezinfekci velkých ploch. Existují ale kompaktní přístroje na bázi UV diod pro dezinfekci malých ploch – nářadí, telefony, kožní léze atd.
Nízkotlaké rtuťové výbojky
Nízkotlaká rtuťová výbojka je standardem, podle kterého jsou srovnávány všechny ostatní zdroje.
Hlavní část energie záření par rtuti při nízkém tlaku v elektrickém výboji dopadá na vlnovou délku 254 nm, která je ideální pro dezinfekci. Malá část energie je vyzařována na vlnové délce 185 nm, což vytváří intenzivní ozón. A velmi malé množství energie je emitováno na jiných vlnových délkách, včetně viditelného rozsahu.
U běžných rtuťových zářivek s bílým světlem sklo baňky nepropouští ultrafialové záření emitované rtuťovými parami. Ale fosfor, bílý prášek na stěnách baňky, svítí ve viditelné oblasti působením ultrafialového záření.
UVB nebo UVA lampy jsou uspořádány podobně, skleněná baňka nepropouští vrcholy 185 nm a vrchol 254 nm, ale fosfor působením krátkovlnného ultrafialového záření nevyzařuje viditelné světlo, ale dlouhovlnné ultrafialové . Jedná se o průmyslové lampy. A protože spektrum UVA lamp je podobné slunci, používají se takové lampy i k opalování. Porovnání spektra s křivkou baktericidní účinnosti ukazuje, že není vhodné k dezinfekci používat UVB lampy a ještě více UVA.
Rýže. 11 Porovnání křivky germicidní účinnosti, spektra UVB lamp, spektra UVA opalovacích lamp a spektra 365nm diod. Spektra lamp jsou převzata z webu Americké asociace výrobců barev [].
Všimněte si, že spektrum UVA zářivky je široké a pokrývá rozsah UVB. Spektrum 365 nm diody je mnohem užší, toto je „poctivé UVA“. Pokud je UVA vyžadováno k vyvolání luminiscence pro dekorativní účely nebo k detekci kontaminace, je použití diody bezpečnější než použití ultrafialové zářivky.
Nízkotlaká UVC rtuťová baktericidní lampa se liší od zářivek tím, že na stěnách baňky není žádný fosfor a baňka propouští ultrafialové světlo. Hlavní čára 254 nm vždy prochází, zatímco čára generující ozón 185 nm může být ponechána ve spektru lampy nebo odstraněna skleněnou baňkou se selektivní propustností.
Rýže. 12 Dosah záření je uveden na označení UV lamp. Germicidní UVC lampu poznáte podle absence fosforu na baňce.
Ozon má další baktericidní účinek, ale je karcinogen, proto, aby se po dezinfekci nečekalo na zvětrávání ozónu, používají se lampy nevytvářející ozón bez čáry 185 nm ve spektru. Tyto lampy mají téměř dokonalé spektrum - hlavní linie s vysokou germicidní účinností 254 nm, velmi slabé záření v negermicidních ultrafialových oblastech a malé "signální" záření ve viditelné oblasti.
Rýže. 13. Spektrum nízkotlaké UVC rtuťové výbojky (poskytnuté časopisem lumen2b.ru) je kombinováno se spektrem slunečního záření (z Wikipedie) a křivkou baktericidní účinnosti (z ESNA Lighting Handbook []).
Modrá záře germicidních lamp vám umožňuje vidět, že rtuťová lampa svítí a funguje. Záře je slabá, což vytváří klamný dojem, že je bezpečné se na lampu dívat. Nemáme pocit, že UVC záření tvoří 35-40% celkového výkonu spotřebovaného lampou.
Rýže. 14 Malá část energie záření rtuťových par je ve viditelné oblasti a je viditelná jako slabá modrá záře.
Germicidní nízkotlaká rtuťová výbojka má stejnou patici jako běžná zářivka, ale je vyrobena z jiné délky, aby se germicidní výbojka nevkládala do běžných výbojek. Svítidlo pro germicidní lampu se kromě rozměrů vyznačuje tím, že všechny plastové díly jsou UV odolné, UV dráty jsou uzavřené, chybí difuzor.
Pro domácí germicidní potřeby autor používá 15W germicidní lampu, dříve používanou k dekontaminaci živného roztoku hydroponického zařízení. Jeho analog lze nalézt na poptávce "akvarijní uv sterilizátor". Při svícení lampy se uvolňuje ozón, což není dobré, ale hodí se to k dezinfekci např. bot.
Rýže. 15 Nízkotlaké rtuťové výbojky s paticemi různých typů. Obrázky z webu Aliexpress.
Středotlaké a vysokotlaké rtuťové výbojky
Zvýšení tlaku par rtuti vede ke komplikaci spektra, spektrum se rozšiřuje a objevuje se v něm více čar, včetně těch na vlnových délkách generujících ozón. Zavádění přísad do rtuti vede k ještě větší komplikaci spektra. Existuje mnoho druhů takových lamp a spektrum každé z nich je zvláštní.
Rýže. 16 Příklady spekter středotlakých a vysokotlakých rtuťových výbojek
Zvýšení tlaku snižuje účinnost lampy. Na příkladu značky Aquafineuv středotlaké výbojky v oblasti UVC vyzařují již 15-18 % spotřebované energie a ne 40 % jako nízkotlaké výbojky. A náklady na zařízení na watt toku UVC jsou vyšší [].
Snížení účinnosti a zvýšení nákladů na lampu je kompenzováno kompaktností. Například dezinfekce tekoucí vody nebo sušení laku nanášeného vysokou rychlostí v polygrafickém průmyslu vyžaduje kompaktní a výkonné zdroje, jednotkové náklady a účinnost nejsou důležité. Ale použití takové lampy k dezinfekci je nesprávné.
UV ozařovač z DRL hořáku a DRT lampy
Existuje „lidový“ způsob, jak relativně levně získat výkonný zdroj ultrafialového záření. Už se nepoužívají, ale 125 ... 1000 W bílé žárovky DRL se stále prodávají. V těchto lampách je uvnitř vnější baňky „hořák“ - vysokotlaká rtuťová lampa. Vyzařuje širokopásmové ultrafialové záření, které je zpožděno vnější skleněnou baňkou, ale způsobuje, že fosfor na jejích stěnách svítí. Pokud rozbijete vnější baňku a připojíte hořák k síti přes standardní škrticí klapku, získáte silný zářič širokopásmového ultrafialového záření.
Takovýto rukodělný zářič má nevýhody: nízkou účinnost oproti nízkotlakým výbojkám, velký podíl ultrafialového záření mimo baktericidní rozsah a po zhasnutí výbojky nemůžete nějakou dobu zůstat v místnosti, dokud se nerozpadne ozón resp. zmizí.
Ale výhody jsou nepopiratelné: nízká cena a vysoký výkon s kompaktními rozměry. Výhodou je také vytváření ozónu. Ozón dezinfikuje zastíněné povrchy, které nejsou vystaveny ultrafialovým paprskům.
Rýže. 17 Ultrafialový ozařovač vyrobený z DRL lamp. Fotografie je zveřejněna se svolením autora, bulharského zubaře používajícího tento iluminátor jako doplněk ke standardní germicidní lampě Philips TUV 30W.
Podobné zdroje ultrafialového záření pro dezinfekci ve formě vysokotlakých rtuťových výbojek se používají v ozařovačích typu OUFK-01 "Solnyshko".
Například u oblíbené výbojky DRT 125-1 výrobce nezveřejňuje spektrum, ale dokumentace uvádí tyto parametry: intenzita ozáření ve vzdálenosti 1 m od výbojky UVA - 0,98 W / m2, UVB - 0,83 W / m2, UVC – 0,72 W/m2, baktericidní tok 8 W a po použití je nutná ventilace místnosti od ozónu []. Na přímý dotaz, jaký je rozdíl mezi DRT výbojkou a DRL hořákem, odpověděl výrobce na svém blogu, že DRT má na katodách izolační zelený povlak.
Rýže. 18 Zdroj širokopásmového ultrafialového záření - výbojka DRT-125
Podle deklarovaných charakteristik je vidět, že spektrum je širokopásmové s téměř stejným podílem záření v měkkém, středním a tvrdém ultrafialovém, včetně tvrdého UVC, které vytváří ozón. Germicidní tok je 6,4 % příkonu, to znamená, že účinnost je 6krát menší než u nízkotlaké trubicové lampy.
Spektrum této lampy výrobce nezveřejňuje a internetem koluje stejný obrázek se spektrem jednoho z DRT. Původní zdroj není znám, ale energetický poměr v rozsahu UVC, UVB a UVA neodpovídá těm deklarovaným pro lampu DRT-125. U DRT se uvádí přibližně stejný poměr a ze spektra vyplývá, že energie UVB je mnohonásobně větší než energie UBC. A UVA je mnohem vyšší než UVB.
Rýže. 19. Spektrum vysokotlaké rtuťové obloukové lampy, nejčastěji ilustrující spektrum DRT-125 široce používaného pro lékařské účely.
Je jasné, že výbojky s různým tlakem a příměsí rtuti vyzařují poněkud odlišně. Rozumí se také, že neinformovaný spotřebitel má tendenci si nezávisle představovat požadované vlastnosti a vlastnosti produktu, získat důvěru na základě svých vlastních předpokladů a provést nákup. A zveřejnění spektra konkrétní lampy vyvolá diskuse, srovnání a závěry.
Autor kdysi koupil jednotku OUFK-01 s lampou DRT-125 a několik let ji používal k testování odolnosti plastových výrobků proti UV záření. Ozářil jsem dva produkty současně, z nichž jeden byl kontrolní z plastu odolného vůči UV záření, a sledoval, který rychleji žloutne. Pro takovou aplikaci není znalost přesného tvaru spektra nutná, důležité je pouze to, aby byl zářič širokopásmový. Ale proč používat širokopásmové ultrafialové, pokud je nutná dezinfekce?
Při jmenování OUFK-01 je uvedeno, že ozařovač se používá při akutních zánětlivých procesech. Tedy v případech, kdy pozitivní účinek dezinfekce kůže převyšuje možné poškození širokopásmovým ultrafialovým zářením. Je zřejmé, že v tomto případě je lepší použít úzkopásmové ultrafialové, bez vlnových délek ve spektru, které mají jiný než baktericidní účinek.
Dezinfekce vzduchu
Ultrafialové záření je považováno za nedostatečný prostředek pro dezinfekci povrchů, protože paprsky nemohou proniknout tam, kde proniká například alkohol. Ale ultrafialové světlo účinně dezinfikuje vzduch.
Při kýchání a kašlání se tvoří kapičky o velikosti několika mikrometrů, které visí ve vzduchu několik minut až několik hodin.]. Studie tuberkulózy ukázaly, že k infekci stačí jediná kapka aerosolu.
Na ulici jsme relativně v bezpečí díky obrovským objemům a pohyblivosti vzduchu, který dokáže rozptýlit a dezinfikovat případné kýchnutí časem a slunečním zářením. I v metru platí, že zatímco podíl nakažených je malý, celkový objem vzduchu na nakaženou osobu je velký a dobré větrání snižuje riziko šíření infekce. Nejnebezpečnějším místem během pandemie vzdušných chorob je výtah. Proto musí být ti, kteří kýchají, v karanténě a vzduch ve veřejných prostorách s nedostatečným větráním je potřeba dezinfikovat.
Recirkulátory
Jednou z možností dezinfekce vzduchu jsou uzavřené UV recyklátory. Pojďme diskutovat o jednom z těchto recirkulátorů - Dezar 7, známý tím, že je vidět i v kanceláři první osoby státu.
Popis recirkulátoru říká, že profoukne 100 m3 za hodinu a je určen k ošetření místnosti o objemu 100 m3 (cca 5 × 7 × 2,8 metru).
Schopnost dezinfikovat 100 m3 vzduchu za hodinu však neznamená, že vzduch v místnosti s kapacitou 100 m3 za hodinu bude ošetřen stejně efektivně. Upravený vzduch ředí špinavý vzduch a v této podobě znovu a znovu vstupuje do recirkulátoru. Je snadné sestavit matematický model a vypočítat účinnost takového procesu:
Rýže. 20 Vliv provozu UV recirkulace na počet mikroorganismů ve vzduchu v místnosti bez větrání.
Aby se snížila koncentrace mikroorganismů ve vzduchu o 90 %, musí recirkulátor pracovat déle než dvě hodiny. Pokud v místnosti není větrání, je to možné. Ale normálně tam nejsou žádné místnosti s lidmi a bez větrání. Např. [] předepisuje minimální průtok venkovního vzduchu pro větrání 3 m3 za hodinu na 1 m2 plochy bytu. Což odpovídá kompletní výměně vzduchu jednou za hodinu a dělá práci recirkulátoru zbytečnou.
Pokud vezmeme v úvahu model nikoli plného míchání, ale laminárních trysek, které procházejí po stanovené komplexní trajektorii v místnosti a jdou do ventilace, výhoda dezinfekce jedné z těchto trysek je ještě menší než u modelu plného míchání.
V každém případě není UV recirkulátor užitečnější než otevřené okno.
Jedním z důvodů nízké účinnosti recirkulátorů je, že baktericidní účinek je extrémně malý, pokud jde o každý watt UV toku. Paprsek prochází asi 10 centimetrů uvnitř instalace a poté se odráží od hliníku s koeficientem asi k=0,7. To znamená, že efektivní dráha paprsku uvnitř instalace je asi půl metru, poté je bez užitku absorbován.
Rýže. 21. Rámeček z videa na Youtube ukazující rozebrání recyklátoru. Germicidní lampy a hliníkový reflexní povrch jsou viditelné, odrážející ultrafialové záření mnohem hůře než viditelné světlo [].
Mnohonásobně účinnější je baktericidní lampa, která v ordinaci kliniky otevřeně visí na stěně a zapíná ji lékař podle rozpisu. Paprsky z otevřené lampy se pohybují několik metrů a nejprve dezinfikují vzduch a poté i povrchy.
Vzduchové ventilátory v horní části místnosti
Na nemocničních odděleních, kde se neustále nacházejí pacienti upoutaní na lůžko, se někdy používají UV instalace, které ozařují proudění cirkulujícího vzduchu pod stropem. Hlavní nevýhodou takových instalací je to, že mřížka, která zakrývá lampy, umožňuje průchod pouze paprskům, které jdou striktně jedním směrem, a absorbují více než 90 % zbytku toku bez přínosu.
Takovým ozařovačem můžete dodatečně foukat vzduch, abyste zároveň vytvořili recirkulátor, ale to se nedělá, pravděpodobně kvůli neochotě dostat na oddělení lapač prachu.
Rýže. 22 Podstropní UV ozařovač vzduchu, snímek z místa [].
Mříže chrání osoby v místnosti před přímým proudem ultrafialového záření, ale proud, který mříží prošel, dopadá na strop a stěny a je difúzně odražen, s odrazivostí asi 10 %. Místnost je naplněna všesměrovým ultrafialovým zářením a lidé dostávají dávku ultrafialového záření úměrnou době strávené v místnosti.
Recenzenti a autor
Recenzenti:
Artyom Balabanov, elektronický inženýr, vývojář UV vytvrzovacích systémů;
Rumen Vasilev, Ph.D., světelný inženýr, Interlux OOD, Bulharsko;
Vadim Grigorov, biofyzik;
Stanislav Lermontov, osvětlovač, Integrated Systems LLC;
Aleksey Pankrashkin, Ph.D., docent, inženýrství polovodičového osvětlení a fotonika, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, specialista na světelný design pro zdravotnická zařízení;
Vitaly Tsvirko, vedoucí laboratoře pro testování osvětlení běloruského TsSOT NAS
Autor: Anton Sharakshane, kandidát fyzikálních a matematických věd, světelný inženýr a biofyzik, První moskevská státní lékařská univerzita. JIM. Sechenov
reference
reference
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 ULTRAVIOLETOVÁ DEZINFEKCE VZDUCHU
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Fyzika optického záření a osvětlovací technika. Část 10 Fyzika optického záření a světelné techniky. Fotobiologicky aktivní záření. Velikosti, symboly a akční spektra
[ESNA] Příručka osvětlení ESNA, 9. vydání. vyd. Rea MS Illuminating Engineering Society of North America, New York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lampy a světelné systémy. Světelná biologická bezpečnost
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultrafialová citlivost, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[chemikálie Mitsui]
[Název]
[malovat]
[TUV]
[WHO] Světová zdravotnická organizace. Ultrafialové záření: Oficiální vědecký přehled účinků UV záření na životní prostředí a zdraví s odkazem na globální poškozování ozónové vrstvy.
[Dezar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Použití ultrafialového germicidního záření pro dezinfekci vzduchu v interiéru
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Vytápění, větrání a klimatizace.
Zdroj: www.habr.com