Les propriétés de l'ultraviolet dépendent de la longueur d'onde et l'ultraviolet provenant de différentes sources a un spectre différent. Nous discuterons des sources de lumière ultraviolette et de la manière de les utiliser afin de maximiser l'effet bactéricide tout en minimisant les risques d'effets biologiques indésirables.
Riz. 1. La photo ne montre pas une désinfection aux rayons UVC, comme on pourrait le penser, mais un entraînement à l'utilisation d'une combinaison de protection avec détection de taches luminescentes d'entraînement des fluides corporels aux rayons UVA. Les UVA sont des ultraviolets doux et n'ont pas d'effet bactéricide. Fermer les yeux est une mesure de sécurité raisonnable, car le large spectre des lampes fluorescentes UVA utilisées chevauche les UVB, qui sont nocifs pour la vue (source Simon Davis/DFID).
La longueur d’onde de la lumière visible correspond à l’énergie quantique à laquelle l’action photochimique devient possible. Les quanta de lumière visible excitent des réactions photochimiques dans un tissu photosensible spécifique : la rétine.
L'ultraviolet est invisible, sa longueur d'onde est plus courte, la fréquence et l'énergie du quantum sont plus élevées, le rayonnement est plus intense et la variété des réactions photochimiques et des effets biologiques est plus grande.
L'ultraviolet diffère par :
- UVA à longueur d'onde longue/doux/proche (400...315 nm) dont les propriétés sont similaires à celles de la lumière visible ;
- Dureté moyenne - UVB (315...280 nm) ;
- Ondes courtes/ondes longues/dures – UVC (280…100 nm).
Effet bactéricide de la lumière ultraviolette
Un effet bactéricide est exercé par la lumière ultraviolette dure - UVC et, dans une moindre mesure, par la lumière ultraviolette moyennement dure - UVB. La courbe d'efficacité bactéricide montre que seule une plage étroite de 230...300 nm, soit environ un quart de la plage appelée ultraviolet, a un effet bactéricide évident.
Riz. 2 Courbes d'efficacité bactéricide de []
Les quanta ayant des longueurs d'onde dans cette gamme sont absorbés par les acides nucléiques, ce qui conduit à la destruction de la structure de l'ADN et de l'ARN. En plus d'être bactéricide, c'est-à-dire tuant les bactéries, cette gamme a des effets virucides (antiviraux), fongicides (antifongiques) et sporicides (tuant les spores). Cela inclut la destruction du virus à ARN SARS-CoV-2020, à l’origine de la pandémie de 2.
L'effet bactéricide du soleil
L'effet bactéricide de la lumière solaire est relativement faible. Regardons le spectre solaire au-dessus et au-dessous de l'atmosphère :
Riz. 3. Spectre du rayonnement solaire au-dessus de l'atmosphère et au niveau de la mer. La partie la plus dure de la gamme ultraviolette n’atteint pas la surface de la terre (emprunté à Wikipédia).
Il convient de prêter attention au spectre au-dessus de l'atmosphère surligné en jaune. L'énergie quantique du bord gauche du spectre des rayons solaires supra-atmosphériques d'une longueur d'onde inférieure à 240 nm correspond à une énergie de liaison chimique de 5.1 eV dans la molécule d'oxygène « O2 ». L'oxygène moléculaire absorbe ces quanta, la liaison chimique est rompue, l'oxygène atomique « O » se forme, qui se combine à nouveau en molécules d'oxygène « O2 » et, partiellement, d'ozone « O3 ».
Les UVC solaires supra-atmosphériques forment de l’ozone dans la haute atmosphère, appelée couche d’ozone. L'énergie de liaison chimique dans une molécule d'ozone est inférieure à celle d'une molécule d'oxygène et, par conséquent, l'ozone absorbe des quanta d'énergie inférieurs à ceux de l'oxygène. Et tandis que l’oxygène n’absorbe que les UVC, la couche d’ozone absorbe les UVC et les UVB. Il s'avère que le soleil génère de l'ozone à l'extrême limite de la partie ultraviolette du spectre, et cet ozone absorbe ensuite la majeure partie du rayonnement ultraviolet dur du soleil, protégeant ainsi la Terre.
Maintenant, en faisant attention aux longueurs d'onde et à l'échelle, nous allons combiner le spectre solaire avec le spectre d'action bactéricide.
Riz. 4 Spectre d'action bactéricide et spectre de rayonnement solaire.
On constate que l’effet bactéricide du soleil est insignifiant. La partie du spectre capable d'exercer un effet bactéricide est presque entièrement absorbée par l'atmosphère. À différents moments de l'année et sous différentes latitudes, la situation est légèrement différente, mais qualitativement similaire.
Danger ultraviolet
Le dirigeant d’un des grands pays a suggéré : « pour guérir le COVID-19, il faut faire entrer la lumière du soleil à l’intérieur du corps ». Or, les UV germicides détruisent l’ARN et l’ADN, y compris ceux humains. Si vous « envoyez la lumière du soleil à l’intérieur du corps », la personne mourra.
L'épiderme, principalement la couche cornée des cellules mortes, protège les tissus vivants des UVC. Sous la couche épidermique, seulement moins de 1 % des rayons UVC pénètrent [OMS]. Les ondes UVB et UVA plus longues pénètrent à de plus grandes profondeurs.
S'il n'y avait pas de rayonnement ultraviolet solaire, peut-être que les gens n'auraient pas d'épiderme ni de couche cornée, et que la surface du corps serait muqueuse, comme celle des escargots. Mais depuis que les humains ont évolué sous le soleil, seules les surfaces protégées du soleil sont muqueuses. La plus vulnérable est la surface muqueuse de l'œil, protégée de manière conditionnelle du rayonnement ultraviolet solaire par les paupières, les cils, les sourcils, la motricité faciale et l'habitude de ne pas regarder le soleil.
Lorsqu’ils ont appris pour la première fois à remplacer le cristallin par un cristallin artificiel, les ophtalmologistes ont été confrontés au problème des brûlures de la rétine. Ils ont commencé à comprendre les raisons et ont découvert que le cristallin humain vivant est opaque à la lumière ultraviolette et protège la rétine. Après cela, les lentilles artificielles ont également été rendues opaques à la lumière ultraviolette.
Une image de l’œil aux rayons ultraviolets illustre l’opacité du cristallin à la lumière ultraviolette. Vous ne devez pas éclairer votre propre œil avec de la lumière ultraviolette, car avec le temps, la lentille devient trouble, notamment en raison de la dose de lumière ultraviolette accumulée au fil des années, et doit être remplacée. Par conséquent, nous utiliserons l'expérience de personnes courageuses qui ont négligé la sécurité, ont braqué une lampe de poche ultraviolette d'une longueur d'onde de 365 nm dans leurs yeux et ont publié le résultat sur YouTube.
Riz. 5 Extrait d'une vidéo de la chaîne Youtube « Kreosan ».
Les lampes de poche ultraviolettes induisant une luminescence avec une longueur d'onde de 365 nm (UVA) sont populaires. Ils sont achetés par des adultes, mais tombent inévitablement entre les mains des enfants. Les enfants dirigent ces lampes de poche vers leurs yeux et regardent attentivement et longuement le cristal lumineux. Il est conseillé d'empêcher de telles actions. Si cela se produit, vous pouvez être rassuré : les cataractes observées dans les études chez la souris sont causées de manière fiable par l'irradiation UVB du cristallin, mais l'effet catarogène des UVA est instable.].
Pourtant, le spectre exact de l’action de la lumière ultraviolette sur le cristallin est inconnu. Et étant donné que la cataracte est un effet très retardé, vous avez besoin d’une certaine intelligence pour ne pas projeter de lumière ultraviolette dans vos yeux à l’avance.
Les muqueuses de l'œil s'enflamment relativement rapidement sous l'effet des rayons ultraviolets, on parle alors de photokératite et de photoconjonctivite. Les muqueuses deviennent rouges et une sensation de « sable dans les yeux » apparaît. L'effet s'estompe au bout de quelques jours, mais des brûlures répétées peuvent entraîner une opacification de la cornée.
Les longueurs d'onde provoquant ces effets correspondent approximativement à la fonction de risque UV pondérée donnée dans la norme de sécurité photobiologique [IEC 62471] et approximativement à la plage germicide.
Riz. 6 Spectres de rayonnement ultraviolet provoquant une photoconjonctivite et une photokératite de [] et une fonction pondérée du risque UV actinique pour la peau et les yeux provenant de [].
Les doses seuils pour la photokératite et la photoconjonctivite sont de 50 à 100 J/m2, cette valeur ne dépasse pas les doses utilisées pour la désinfection. Il ne sera pas possible de désinfecter la membrane muqueuse de l'œil avec de la lumière ultraviolette sans provoquer d'inflammation.
L'érythème, c'est-à-dire les « coups de soleil », est dangereux en raison du rayonnement ultraviolet allant jusqu'à 300 nm. Selon certaines sources, l'efficacité spectrale maximale de l'érythème se situe à des longueurs d'onde d'environ 300 nm.]. La dose minimale provoquant un érythème à peine perceptible MED (Minimum Erythema Dose) pour différents types de peau varie de 150 à 2000 J/m2. Pour les résidents de la zone médiane, un DER typique peut être considéré comme une valeur d'environ 200...300 J/m2.
Les UVB dans la gamme de 280 à 320 nm, avec un maximum autour de 300 nm, provoquent le cancer de la peau. Il n’y a pas de dose seuil ; une dose plus élevée signifie un risque plus élevé et l’effet est retardé.
Riz. 7 courbes d'action UV provoquant des érythèmes et des cancers de la peau.
Le vieillissement cutané photoinduit est provoqué par le rayonnement ultraviolet dans toute la gamme de 200 à 400 nm. Il existe une photographie bien connue d'un chauffeur de camion qui a été exposé aux rayons ultraviolets solaires principalement sur le côté gauche pendant qu'il conduisait. Le conducteur avait l'habitude de conduire avec la vitre baissée, mais le côté droit de son visage était protégé des rayons ultraviolets du soleil par le pare-brise. La différence dans l'état de la peau lié à l'âge des côtés droit et gauche est impressionnante :
Riz. 8 Photo d'un conducteur qui a conduit avec la vitre baissée pendant 28 ans [].
Si l'on estime approximativement que l'âge de la peau des différents côtés du visage de cette personne diffère de vingt ans et cela est une conséquence du fait que pendant approximativement les mêmes vingt années, un côté du visage a été éclairé par le soleil, et l'autre Ce n’était pas le cas, nous pouvons conclure avec prudence qu’une journée au soleil est une journée et fait vieillir la peau.
À partir des données de référence [] on sait qu'aux latitudes moyennes, en été, sous le soleil direct, la dose érythémateuse minimale de 200 J/m2 s'accumule plus rapidement qu'en une heure. En comparant ces chiffres avec la conclusion tirée, nous pouvons tirer une autre conclusion : le vieillissement cutané lors de travaux périodiques et de courte durée avec des lampes ultraviolettes ne constitue pas un danger significatif.
Quelle quantité de lumière ultraviolette est nécessaire pour la désinfection ?
Le nombre de micro-organismes survivants sur les surfaces et dans l’air diminue de façon exponentielle avec l’augmentation de la dose de rayonnement ultraviolet. Par exemple, la dose qui tue 90 % des mycobactéries tuberculeuses est de 10 J/m2. Deux de ces doses tuent 99 %, trois doses tuent 99,9 %, etc.
Riz. 9 Dépendance de la proportion de Mycobacterium tuberculosis survivants sur la dose de rayonnement ultraviolet à une longueur d'onde de 254 nm.
La dépendance exponentielle est remarquable dans la mesure où même une petite dose tue la plupart des micro-organismes.
Parmi ceux répertoriés dans [] micro-organismes pathogènes, Salmonella est la plus résistante aux rayons ultraviolets. La dose qui tue 90 % de ses bactéries est de 80 J/m2. Selon la revue [Kowalski2020], la dose moyenne qui tue 90 % des coronavirus est de 67 J/m2. Mais pour la plupart des micro-organismes, cette dose ne dépasse pas 50 J/m2. Pour des raisons pratiques, rappelons que la dose standard qui désinfecte avec une efficacité de 90 % est de 50 J/m2.
Selon la méthodologie actuelle approuvée par le ministère russe de la Santé pour l'utilisation du rayonnement ultraviolet pour la désinfection de l'air [] une efficacité de désinfection maximale de « trois neuf » ou 99,9 % est requise pour les salles d'opération, les maternités, etc. Pour salles de classe, bâtiments publics, etc. « un neuf » suffit, soit 90 % des micro-organismes détruits. Cela signifie que, selon la catégorie de la pièce, une à trois doses standard de 50...150 J/m2 suffisent.
Un exemple d'estimation du temps d'irradiation nécessaire : disons qu'il est nécessaire de désinfecter l'air et les surfaces d'une pièce mesurant 5 × 7 × 2,8 mètres, pour laquelle une lampe ouverte Philips TUV 30W est utilisée.
La description technique de la lampe indique un flux bactéricide de 12 W []. Dans un cas idéal, la totalité du flux va strictement aux surfaces à désinfecter, mais dans une situation réelle, la moitié du flux sera gaspillée sans bénéfice, par exemple, elle éclairera le mur derrière la lampe avec une intensité excessive. On comptera donc sur un débit utile de 6 watts. La surface totale irradiée dans la pièce est de 35 m2 au sol + 35 m2 au plafond + 67 m2 aux murs, soit un total de 137 m2.
En moyenne, le flux de rayonnement bactéricide tombant sur la surface est de 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. En une heure, soit en 3600 secondes, ces surfaces recevront une dose de 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, soit environ 150 J/m2. Ce qui correspond à trois doses standards de 50 J/m2 ou « trois neuf » - 99,9% d'efficacité bactéricide, soit exigences de la salle d’opération. Et comme la dose calculée, avant de tomber en surface, traversait le volume de la pièce, l'air était désinfecté avec non moins d'efficacité.
Si les exigences en matière de stérilité sont faibles et que « un neuf » suffit, pour l'exemple considéré, il faut trois fois moins de temps d'irradiation - environ 20 minutes.
Protection UV
La principale mesure de protection lors de la désinfection aux ultraviolets est de quitter la pièce. Être à proximité d'une lampe UV en état de marche, mais détourner le regard n'aidera pas : les muqueuses des yeux sont toujours irradiées.
Les lunettes en verre peuvent constituer une mesure partielle pour protéger les muqueuses des yeux. L’affirmation catégorique selon laquelle « le verre ne transmet pas le rayonnement ultraviolet » est incorrecte ; dans une certaine mesure, c’est le cas, et différentes marques de verre le font de différentes manières. Mais en général, à mesure que la longueur d’onde diminue, la transmission diminue et les UVC ne sont transmis efficacement que par le verre de quartz. Les verres de lunettes ne sont en aucun cas du quartz.
Nous pouvons affirmer avec certitude que les verres de lunettes marqués UV400 ne transmettent pas de rayonnement ultraviolet.
Riz. 10 Spectre de transmission des verres de lunettes avec indices UV380, UV400 et UV420. Image du site Web []
Une autre mesure de protection consiste également à utiliser des sources de la gamme bactéricide UVC qui n'émettent pas de gammes potentiellement dangereuses, mais non efficaces pour la désinfection, UVB et UVA.
Sources ultraviolettes
Diodes UV
Les diodes ultraviolettes (UVA) de 365 nm les plus courantes sont conçues pour les « lampes de poche de police » qui produisent une luminescence pour détecter les contaminants invisibles sans ultraviolet. La désinfection avec de telles diodes est impossible (voir Fig. 11).
Pour la désinfection, des diodes UVC à ondes courtes d'une longueur d'onde de 265 nm peuvent être utilisées. Le coût d'un module à diodes qui remplacerait une lampe bactéricide au mercure est trois fois plus élevé que le coût de la lampe. Par conséquent, dans la pratique, de telles solutions ne sont pas utilisées pour désinfecter de grandes surfaces. Mais des appareils compacts utilisant des diodes UV apparaissent pour la désinfection de petites surfaces – instruments, téléphones, lésions cutanées, etc.
Lampes au mercure basse pression
La lampe au mercure basse pression est la norme à laquelle toutes les autres sources sont comparées.
La majeure partie de l'énergie de rayonnement de la vapeur de mercure à basse pression dans une décharge électrique tombe sur la longueur d'onde de 254 nm, idéale pour la désinfection. Une petite partie de l'énergie est émise à une longueur d'onde de 185 nm, qui génère intensément de l'ozone. Et très peu d’énergie est émise aux autres longueurs d’onde, y compris dans le domaine visible.
Dans les lampes fluorescentes au mercure à lumière blanche conventionnelles, le verre de l'ampoule ne transmet pas le rayonnement ultraviolet émis par la vapeur de mercure. Mais le phosphore, une poudre blanche sur les parois du flacon, brille dans le domaine visible sous l'influence du rayonnement ultraviolet.
Les lampes UVB ou UVA sont conçues de la même manière, l'ampoule en verre ne transmet pas le pic de 185 nm et le pic de 254 nm, mais le phosphore sous l'influence du rayonnement ultraviolet à ondes courtes n'émet pas de lumière visible, mais de l'ultraviolet à ondes longues. radiation. Ce sont des lampes à usage technique. Et comme le spectre des lampes UVA est similaire à celui du soleil, ces lampes sont également utilisées pour le bronzage. La comparaison du spectre avec la courbe d'efficacité bactéricide montre que l'utilisation de lampes UVB et surtout UVA pour la désinfection est inappropriée.
Riz. 11 Comparaison de la courbe d'efficacité bactéricide, du spectre d'une lampe UVB, du spectre d'une lampe bronzante UVA et du spectre d'une diode 365 nm. Spectres de lampes tirés du site Web de l'American Paint Manufacturers Association [].
A noter que le spectre d’une lampe fluorescente UVA est large et couvre la gamme des UVB. Le spectre de la diode 365 nm est beaucoup plus étroit, c'est un « UVA honnête ». Si les UVA sont nécessaires pour produire une luminescence à des fins décoratives ou pour détecter des contaminants, l'utilisation d'une diode est plus sûre que l'utilisation d'une lampe fluorescente ultraviolette.
Une lampe bactéricide au mercure UVC basse pression diffère des lampes fluorescentes en ce sens qu'il n'y a pas de phosphore sur les parois de l'ampoule et que l'ampoule transmet la lumière ultraviolette. La raie principale de 254 nm est toujours transmise, et la raie de 185 nm génératrice d'ozone peut être laissée dans le spectre de la lampe ou supprimée par une ampoule en verre à transmission sélective.
Riz. 12 La plage d'émission est indiquée sur l'étiquetage des lampes ultraviolettes. Une lampe germicide UVC se reconnaît à l’absence de phosphore sur l’ampoule.
L'ozone a un effet bactéricide supplémentaire, mais est cancérigène, c'est pourquoi, afin de ne pas attendre que l'ozone s'érode après la désinfection, des lampes non génératrices d'ozone sans la raie de 185 nm dans le spectre sont utilisées. Ces lampes ont un spectre presque idéal - une ligne principale avec une efficacité bactéricide élevée de 254 nm, un rayonnement très faible dans les plages ultraviolettes non bactéricides et un petit rayonnement « signal » dans la plage visible.
Riz. 13. Le spectre d'une lampe au mercure UVC basse pression (fourni par le magazine lumen2b.ru) est combiné avec le spectre du rayonnement solaire (de Wikipédia) et la courbe d'efficacité bactéricide (d'après ESNA Lighting Handbook []).
La lueur bleue des lampes germicides vous permet de voir que la lampe au mercure est allumée et fonctionne. La lueur est faible, ce qui donne l’impression trompeuse qu’il est sécuritaire de regarder la lampe. Nous ne pensons pas que le rayonnement dans la gamme UVC représente 35 à 40 % de la puissance totale consommée par la lampe.
Riz. 14 Une petite fraction de l’énergie de rayonnement de la vapeur de mercure se situe dans le domaine visible et est visible sous la forme d’une faible lueur bleue.
Une lampe au mercure bactéricide à basse pression a la même base qu'une lampe fluorescente ordinaire, mais elle est d'une longueur différente afin que la lampe bactéricide ne soit pas insérée dans des lampes ordinaires. La lampe pour lampe bactéricide, en plus de ses dimensions, se distingue par le fait que toutes les pièces en plastique sont résistantes aux rayons ultraviolets, que les fils des rayons ultraviolets sont recouverts et qu'il n'y a pas de diffuseur.
Pour les besoins bactéricides de la maison, l'auteur utilise une lampe bactéricide de 15 W, utilisée auparavant pour désinfecter la solution nutritive d'une installation hydroponique. Son analogue peut être trouvé en recherchant « stérilisateur uv pour aquarium ». Lorsque la lampe fonctionne, de l'ozone est libéré, ce qui n'est pas bon, mais est utile pour désinfecter, par exemple, les chaussures.
Riz. 15 Lampes au mercure basse pression avec différents types de culot. Images du site Aliexpress.
Lampes au mercure moyenne et haute pression
Une augmentation de la pression de vapeur de mercure conduit à un spectre plus complexe : le spectre s'élargit et davantage de raies y apparaissent, y compris aux longueurs d'onde génératrices d'ozone. L'introduction d'additifs dans le mercure conduit à une complexité encore plus grande du spectre. Il existe de nombreuses variétés de ces lampes et le spectre de chacune est spécial.
Riz. 16 Exemples de spectres de lampes au mercure moyenne et haute pression
L'augmentation de la pression réduit l'efficacité de la lampe. En prenant comme exemple la marque Aquafineuv, les lampes UVC moyenne pression émettent 15 à 18 % de la consommation électrique, et non 40 % comme les lampes basse pression. Et le coût de l’équipement par watt de flux UVC est plus élevé [].
La diminution du rendement et l'augmentation du coût de la lampe sont compensées par sa compacité. Par exemple, la désinfection de l'eau courante ou le séchage du vernis appliqué à grande vitesse lors de l'impression nécessitent des sources compactes et puissantes ; le coût spécifique et l'efficacité sont sans importance. Mais il est incorrect d'utiliser une telle lampe pour la désinfection.
Irradiateur UV composé d'un brûleur DRL et d'une lampe DRT
Il existe un moyen « populaire » d'obtenir une source ultraviolette puissante à un prix relativement peu coûteux. Elles ne sont plus utilisées, mais des lampes DRL à lumière blanche de 125...1000 XNUMX W sont toujours vendues. Dans ces lampes, à l'intérieur du flacon extérieur se trouve un « brûleur » - une lampe au mercure à haute pression. Il émet une lumière ultraviolette à large bande, qui est bloquée par l'ampoule extérieure en verre, mais fait briller le phosphore sur ses parois. Si vous cassez le flacon extérieur et connectez le brûleur au réseau via une self standard, vous obtiendrez un puissant émetteur ultraviolet à large bande.
Un tel émetteur fait maison présente des inconvénients : faible rendement par rapport aux lampes basse pression, une grande proportion de rayonnement ultraviolet se situe en dehors de la plage bactéricide et vous ne pouvez pas rester dans la pièce pendant un certain temps après avoir éteint la lampe jusqu'à ce que l'ozone se désintègre ou disparaisse.
Mais les avantages sont également indéniables : un faible coût et une puissance élevée dans un format compact. L'un des avantages est la génération d'ozone. L'ozone désinfectera les surfaces ombragées qui ne sont pas exposées aux rayons ultraviolets.
Riz. 17 Irradiateur ultraviolet fabriqué à partir de lampes DRL. La photo est publiée avec l'autorisation de l'auteur, un dentiste bulgare, utilisant cet irradiateur en complément de la lampe bactéricide standard Philips TUV 30W.
Des sources ultraviolettes similaires pour la désinfection sous forme de lampes à mercure à haute pression sont utilisées dans les irradiateurs de type OUFK-01 « Solnyshko ».
Par exemple, pour la lampe populaire « DRT 125-1 », le fabricant ne publie pas le spectre, mais fournit les paramètres dans la documentation : intensité d'irradiation à une distance de 1 m de la lampe UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, débit bactéricide 8 W, et après utilisation, une ventilation de la pièce à l'ozone est nécessaire []. En réponse à une question directe sur la différence entre une lampe DRT et un brûleur DRL, le fabricant a répondu dans son blog que la DRT avait un revêtement vert isolant sur les cathodes.
Riz. 18 Source ultraviolette à large bande - Lampe DRT-125
D’après les caractéristiques indiquées, il est clair que le spectre est à large bande avec une part presque égale de rayonnement dans l’ultraviolet doux, moyen et dur, y compris les UVC durs générateurs d’ozone. Le flux bactéricide représente 6,4% de la consommation électrique, soit un rendement 6 fois inférieur à celui d'une lampe tubulaire basse pression.
Le fabricant ne publie pas le spectre de cette lampe, et la même image avec le spectre de l'un des DRT circule sur Internet. La source d'origine est inconnue, mais le rapport énergétique dans les gammes UVC, UVB et UVA ne correspond pas à ceux déclarés pour la lampe DRT-125. Pour le DRT, un rapport approximativement égal est indiqué et le spectre montre que l'énergie UVB est plusieurs fois supérieure à l'énergie UBC. Et dans les UVA, il est plusieurs fois plus élevé que dans les UVB.
Riz. 19. Spectre d'une lampe à arc au mercure haute pression, qui illustre le plus souvent le spectre du DRT-125, largement utilisé à des fins médicales.
Il est clair que les lampes ayant des pressions différentes et des additifs au mercure émettent de manière légèrement différente. Il est également clair qu'un consommateur non informé est enclin à imaginer de manière indépendante les caractéristiques et propriétés souhaitées d'un produit, à acquérir une confiance basée sur ses propres hypothèses et à effectuer un achat. Et la publication du spectre d'une lampe particulière suscitera des discussions, des comparaisons et des conclusions.
L'auteur a acheté un jour une installation OUFK-01 avec une lampe DRT-125 et l'a utilisée pendant plusieurs années pour tester la résistance aux UV des produits en plastique. J'ai irradié deux produits en même temps, dont un témoin en plastique résistant aux ultraviolets, et j'ai regardé lequel jaunissait le plus rapidement. Pour une telle application, la connaissance de la forme exacte du spectre n’est pas nécessaire ; il est seulement important que l’émetteur soit à large bande. Mais pourquoi utiliser la lumière ultraviolette à large bande si une désinfection est nécessaire ?
Le but de OUFK-01 indique que l'irradiateur est utilisé pour les processus inflammatoires aigus. C'est-à-dire dans les cas où l'effet positif de la désinfection de la peau dépasse les dommages possibles du rayonnement ultraviolet à large bande. Évidemment, dans ce cas, il est préférable d'utiliser des ultraviolets à bande étroite, sans longueurs d'onde dans le spectre ayant un effet autre que bactéricide.
Désinfection de l'air
La lumière ultraviolette est considérée comme un moyen insuffisant pour désinfecter les surfaces, car les rayons ne peuvent pas pénétrer là où, par exemple, pénètre l'alcool. Mais la lumière ultraviolette désinfecte efficacement l’air.
Lors des éternuements et de la toux, des gouttelettes de plusieurs micromètres se forment, qui restent en suspension dans l'air pendant plusieurs minutes à plusieurs heures []. Des études sur la tuberculose ont montré qu’une seule goutte d’aérosol suffit à provoquer une infection.
Dans la rue, nous sommes relativement en sécurité grâce aux énormes volumes et à la mobilité de l'air, qui, avec le temps et le rayonnement solaire, peut disperser et désinfecter tout éternuement. Même dans le métro, même si la proportion de personnes infectées est faible, le volume total d'air par personne infectée est important et une bonne ventilation réduit le risque de propagation de l'infection. L’endroit le plus dangereux lors d’une pandémie de maladie aéroportée est un ascenseur. Par conséquent, ceux qui éternuent doivent être mis en quarantaine et l’air des espaces publics mal ventilés doit être désinfecté.
Recirculateurs
L’une des options de désinfection de l’air consiste à utiliser les recycleurs UV fermés. Parlons de l'un de ces recirculateurs - "Dezar 7", connu pour être vu même dans le bureau de la première personne de l'État.
La description du recirculateur indique qu'il souffle 100 m3 par heure et est conçu pour traiter une pièce d'un volume de 100 m3 (environ 5 × 7 × 2,8 mètres).
Cependant, la capacité de désinfecter 100 m3 d’air par heure ne signifie pas que l’air d’une pièce de 100 m3 par heure sera traité aussi efficacement. L'air traité dilue l'air sale et, sous cette forme, il pénètre encore et encore dans le recirculateur. Il est facile de construire un modèle mathématique et de calculer l'efficacité d'un tel processus :
Riz. 20 L'influence du fonctionnement d'un recirculateur UV sur le nombre de micro-organismes dans l'air d'un local sans ventilation.
Pour réduire de 90 % la concentration de micro-organismes dans l'air, le recirculateur doit fonctionner pendant plus de deux heures. S'il n'y a pas de ventilation dans la pièce, cela est possible. Mais il n’y a normalement pas de pièces avec des personnes et sans ventilation. Par exemple, [] prescrit un débit d'air extérieur minimum pour la ventilation de 3 m3 par heure pour 1 m2 de surface d'appartement. Cela correspond à un remplacement complet de l'air une fois par heure et rend inutile le fonctionnement du recirculateur.
Si l'on considère le modèle non pas de mélange complet, mais de jets laminaires qui parcourent une trajectoire complexe et constante dans la pièce et entrent dans la ventilation, l'avantage de désinfecter l'un de ces jets est encore moindre que dans le modèle de mélange complet.
De toute façon, un recirculateur UV n’est pas plus utile qu’une fenêtre ouverte.
L'une des raisons de la faible efficacité des recirculateurs est que l'effet bactéricide est extrêmement faible en termes de chaque watt de flux UV. Le faisceau parcourt environ 10 centimètres à l'intérieur de l'installation, puis est réfléchi par l'aluminium avec un coefficient d'environ k = 0,7. Cela signifie que le trajet effectif du faisceau à l’intérieur de l’installation est d’environ un demi-mètre, après quoi il est absorbé sans bénéfice.
Riz. 21. Extrait d'une vidéo YouTube montrant le démantèlement du recycleur. Des lampes germicides et une surface réfléchissante en aluminium sont visibles, qui réfléchissent le rayonnement ultraviolet bien pire que la lumière visible [].
Une lampe bactéricide, accrochée ouvertement au mur d'un bureau de clinique et allumée par un médecin selon un horaire, est bien plus efficace. Les rayons d’une lampe ouverte parcourent plusieurs mètres, désinfectant d’abord l’air puis les surfaces.
Irradiateurs d'air en partie haute de la pièce
Dans les services hospitaliers où des patients alités sont constamment présents, des unités UV sont parfois utilisées pour irradier les flux d'air en circulation sous le plafond. Le principal inconvénient de telles installations est que la grille recouvrant les lampes ne laisse passer que les rayons strictement dans une seule direction, absorbant sans bénéfice plus de 90 % du flux restant.
Vous pouvez en outre souffler de l'air à travers un tel irradiateur pour créer en même temps un recirculateur, mais cela n'est pas fait, probablement en raison de la réticence à avoir un accumulateur de poussière dans la pièce.
Riz. 22 Irradiateur d'air UV monté au plafond, image du site [].
Les grilles protègent les personnes présentes dans la pièce du flux direct du rayonnement ultraviolet, mais le flux qui traverse la grille atteint le plafond et les murs et est réfléchi de manière diffuse, avec un coefficient de réflexion d'environ 10 %. La pièce est remplie de rayonnement ultraviolet omnidirectionnel et les personnes reçoivent une dose de rayonnement ultraviolet proportionnelle au temps passé dans la pièce.
Réviseurs et auteur
Réviseurs:
Artyom Balabanov, ingénieur en électronique, développeur de systèmes de durcissement UV ;
Rumen Vasilev, Ph.D., ingénieur éclairage, OOD « Interlux », Bulgarie ;
Vadim Grigorov, biophysicien ;
Stanislav Lermontov, ingénieur éclairage, Complex Systems LLC ;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., professeur agrégé, ingénierie de l'éclairage des semi-conducteurs et photonique, INTECH Engineering LLC ;
Andrey Khramov, spécialiste de la conception d'éclairage pour les établissements médicaux ;
Vitaly Tsvirko, chef du laboratoire d'essais d'éclairage "TSSOT NAS de Biélorussie"
Auteur: Anton Sharakshane, Ph.D., ingénieur éclairage et biophysicien, première université médicale d'État de Moscou. EUX. Sechenov
références
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Source: habr.com