As propiedades do ultravioleta dependen da lonxitude de onda, e o ultravioleta de diferentes fontes ten un espectro diferente. Discutaremos que fontes de luz ultravioleta e como usalas para maximizar o efecto bactericida minimizando os riscos de efectos biolóxicos non desexados.
Arroz. 1. A foto non mostra a desinfección con radiación UVC, como se podería pensar, senón a formación no uso dun traxe protector coa detección de puntos luminiscentes de fluídos corporais adestrados en raios UVA. UVA é un ultravioleta suave e non ten un efecto bactericida. Pechar os ollos é unha precaución de seguridade razoable, xa que o amplo espectro de lámpadas fluorescentes UVA utilizadas se solapan cos UVB, o que é prexudicial para a vista (fonte Simon Davis/DFID).
A lonxitude de onda da luz visible corresponde á enerxía cuántica na que se fai posible a acción fotoquímica. Os cantos de luz visible excitan reaccións fotoquímicas nun tecido fotosensible específico: a retina.
O ultravioleta é invisible, a súa lonxitude de onda é máis curta, a frecuencia e enerxía do cuántico é maior, a radiación é máis dura e a variedade de reaccións fotoquímicas e efectos biolóxicos é maior.
O ultravioleta difire en:
- Lonxitude de onda longa/suave/preto dos UVA (400...315 nm) similares en propiedades á luz visible;
- Dureza media - UVB (315...280 nm);
- Onda curta/onda longa/dura – UVC (280…100 nm).
Efecto bactericida da luz ultravioleta
Un efecto bactericida é exercido pola luz ultravioleta dura - UVC, e en menor medida pola luz ultravioleta media-dura - UVB. A curva de eficiencia bactericida mostra que só un rango estreito de 230...300 nm, é dicir, preto dunha cuarta parte do rango chamado ultravioleta, ten un claro efecto bactericida.
Arroz. 2 Curvas de eficiencia bactericida de []
Os cuantos con lonxitudes de onda neste rango son absorbidos polos ácidos nucleicos, o que leva á destrución da estrutura do ADN e do ARN. Ademais de ser bactericida, é dicir, matar bacterias, esta gama ten efectos virucidas (antiviral), funxicidas (antifúngicos) e esporicidas (matando esporas). Isto inclúe matar o virus de ARN SARS-CoV-2020, que causou a pandemia de 2.
O efecto bactericida da luz solar
O efecto bactericida da luz solar é relativamente pequeno. Vexamos o espectro solar por riba e por debaixo da atmosfera:
Arroz. 3. Espectro da radiación solar sobre a atmosfera e a nivel do mar. A parte máis dura do rango ultravioleta non chega á superficie da terra (prestado da Wikipedia).
Paga a pena prestar atención ao espectro superior atmosférico resaltado en amarelo. A enerxía cuántica do bordo esquerdo do espectro dos raios solares supraatmosféricos cunha lonxitude de onda inferior a 240 nm corresponde a unha enerxía de enlace químico de 5.1 eV na molécula de osíxeno "O2". O osíxeno molecular absorbe estes cantos, rómpese o enlace químico, fórmase o osíxeno atómico "O", que se combina de novo en moléculas de osíxeno "O2" e, parcialmente, ozono "O3".
O UVC solar supraatmosférico forma ozono na parte superior da atmosfera, chamado capa de ozono. A enerxía de enlace químico nunha molécula de ozono é menor que nunha molécula de osíxeno e, polo tanto, o ozono absorbe cantidades de menor enerxía que o osíxeno. E mentres o osíxeno só absorbe UVC, a capa de ozono absorbe UVC e UVB. Resulta que o sol xera ozono no bordo mesmo da parte ultravioleta do espectro, e este ozono absorbe entón a maior parte da radiación ultravioleta dura do sol, protexendo a Terra.
Agora, con coidado, prestando atención ás lonxitudes de onda e escala, combinaremos o espectro solar co espectro de acción bactericida.
Arroz. 4 Espectro de acción bactericida e espectro da radiación solar.
Pódese ver que o efecto bactericida da luz solar é insignificante. A parte do espectro capaz de exercer un efecto bactericida é case completamente absorbida pola atmosfera. En diferentes épocas do ano e en diferentes latitudes a situación é lixeiramente diferente, pero cualitativamente semellante.
Perigo ultravioleta
O líder dun dos grandes países suxeriu: "para curar o COVID-19, cómpre levar a luz solar dentro do corpo". Non obstante, o UV xermicida destrúe o ARN e o ADN, incluídos os humanos. Se "entrega a luz solar dentro do corpo", a persoa morrerá.
A epiderme, principalmente o estrato córneo das células mortas, protexe o tecido vivo dos UVC. Por debaixo da capa epidérmica, só penetra menos do 1% da radiación UVC [OMS]. As ondas UVB e UVA máis longas penetran a maiores profundidades.
Se non houbese radiación ultravioleta solar, quizais a xente non tería a epiderme e o estrato córneo, e a superficie do corpo sería mucosa, como a dos caracois. Pero dado que os humanos evolucionaron baixo o sol, só as superficies protexidas do sol son mucosas. A máis vulnerable é a superficie mucosa do ollo, protexida condicionalmente da radiación ultravioleta solar polas pálpebras, as pestanas, as cellas, a motricidade facial e o hábito de non mirar o sol.
Cando aprenderon por primeira vez a substituír o cristalino por outro artificial, os oftalmólogos enfrontáronse ao problema das queimaduras da retina. Comezaron a comprender as razóns e descubriron que a lente humana viva é opaca á luz ultravioleta e protexe a retina. Despois diso, as lentes artificiais tamén se fixeron opacas á luz ultravioleta.
Unha imaxe do ollo en raios ultravioleta ilustra a opacidade da lente á luz ultravioleta. Non debes iluminar o teu propio ollo con luz ultravioleta, xa que co paso do tempo a lente vólvese turbia, incluso debido á dose de luz ultravioleta acumulada ao longo dos anos, e debe ser substituída. Por iso, utilizaremos a experiencia de persoas valentes que descoidaron a seguridade, fixeron brillar unha lanterna ultravioleta a unha lonxitude de onda de 365 nm nos seus ollos e publicaron o resultado en YouTube.
Arroz. 5 Fotograma dun vídeo da canle de Youtube “Kreosan”.
As lanternas ultravioleta que inducen luminiscencia cunha lonxitude de onda de 365 nm (UVA) son populares. Son comprados por adultos, pero inevitablemente caen en mans dos nenos. Os nenos brillan estas lanternas nos seus ollos e miran con coidado e durante moito tempo o cristal brillante. É recomendable evitar este tipo de accións. Se isto ocorre, podes asegurarte de que as cataratas nos estudos con ratos son causadas de forma fiable pola irradiación UVB do cristalino, pero o efecto cataróxeno dos UVA é inestable.].
Non obstante, descoñécese o espectro exacto de acción da luz ultravioleta sobre a lente. E tendo en conta que as cataratas son un efecto moi retardado, necesitas algo de intelixencia para non facer brillar luz ultravioleta nos teus ollos con antelación.
As membranas mucosas do ollo inflámanse relativamente rapidamente baixo a radiación ultravioleta, isto chámase fotoqueratite e fotoconjuntivite. As membranas mucosas vólvense vermellas e aparece unha sensación de "area nos ollos". O efecto desaparece despois duns días, pero as queimaduras repetidas poden provocar que a córnea se nubra.
As lonxitudes de onda que causan estes efectos corresponden aproximadamente á función de perigo UV ponderada indicada na norma de seguridade fotobiolóxica [IEC 62471] e aproximadamente a mesma que o rango xermicida.
Arroz. 6 Espectros de radiación ultravioleta que causan fotoconxuntivite e fotoqueratite de [] e unha función ponderada do perigo UV actínico para a pel e os ollos de [].
As doses límite para a fotoqueratite e a fotoconjuntivite son 50-100 J/m2, este valor non supera as doses utilizadas para a desinfección. Non será posible desinfectar a membrana mucosa do ollo con luz ultravioleta sen causar inflamación.
O eritema, é dicir, "queimaduras solares", é perigoso debido á radiación ultravioleta no rango de ata 300 nm. Segundo algunhas fontes, a eficiencia espectral máxima do eritema está a unhas lonxitudes de onda duns 300 nm.]. A dose mínima que provoca un eritema apenas perceptible MED (Dose mínima de eritema) para diferentes tipos de pel oscila entre 150 e 2000 J/m2. Para os veciños da zona media, un DER típico pódese considerar un valor duns 200...300 J/m2.
UVB no rango de 280-320 nm, cun máximo de arredor de 300 nm, causa cancro de pel. Non hai unha dose límite; unha dose máis alta significa un maior risco e o efecto retrasa.
Arroz. 7 curvas de acción UV que causan eritema e cancro de pel.
O envellecemento da pel fotoinducido é causado pola radiación ultravioleta en todo o rango de 200...400 nm. Hai unha coñecida fotografía dun camioneiro que estivo exposto á radiación ultravioleta solar principalmente no lado esquerdo mentres conducía. O condutor tiña o costume de conducir coa xanela do condutor baixada, pero o lado dereito da súa cara estaba protexida da radiación ultravioleta do sol polo parabrisas. A diferenza na condición relacionada coa idade da pel dos lados dereito e esquerdo é impresionante:
Arroz. 8 Foto dun condutor que conduciu coa ventanilla baixada durante 28 anos [].
Se estimamos aproximadamente que a idade da pel dos diferentes lados do rostro desta persoa difire en vinte anos e isto é consecuencia de que durante aproximadamente os mesmos vinte anos un lado da cara estivo iluminado polo sol e o outro. non foi, podemos concluír con cautela que un día ao sol aberto é un día e envellece a pel.
A partir de datos de referencia [] sábese que en latitudes medias no verán baixo o sol directo, a dose eritemática mínima de 200 J/m2 acumúlase máis rápido que nunha hora. Comparando estas cifras coa conclusión extraída, podemos extraer outra conclusión: o envellecemento da pel durante o traballo periódico e a curto prazo con lámpadas ultravioleta non é un perigo significativo.
Canta luz ultravioleta se necesita para a desinfección?
O número de microorganismos que sobreviven nas superficies e no aire diminúe exponencialmente co aumento da dose de radiación ultravioleta. Por exemplo, a dose que mata o 90% de Mycobacterium tuberculosis é de 10 J/m2. Dúas doses desas matan o 99%, tres doses matan o 99,9%, etc.
Arroz. 9 Dependencia da proporción de Mycobacterium tuberculosis sobrevivente da dose de radiación ultravioleta a unha lonxitude de onda de 254 nm.
A dependencia exponencial é notable xa que ata unha pequena dose mata a maioría dos microorganismos.
Entre os que figuran en [] microorganismos patóxenos, a Salmonella é a máis resistente á radiación ultravioleta. A dose que mata o 90% das súas bacterias é de 80 J/m2. Segundo a revisión [Kowalski2020], a dose media que mata o 90% dos coronavirus é de 67 J/m2. Pero para a maioría dos microorganismos esta dose non supera os 50 J/m2. Para efectos prácticos, pode lembrar que a dose estándar que desinfecta cun 90% de eficacia é de 50 J/m2.
Segundo a metodoloxía actual aprobada polo Ministerio de Sanidade ruso para o uso da radiación ultravioleta para a desinfección do aire [] Requírese unha eficiencia máxima de desinfección de “tres nove” ou 99,9 % para quirófanos, maternidades, etc. Para aulas escolares, edificios públicos, etc. "un nove" é suficiente, é dicir, o 90% dos microorganismos destruídos. Isto significa que, segundo a categoría da habitación, son suficientes de unha a tres doses estándar de 50...150 J/m2.
Un exemplo de estimación do tempo de irradiación necesario: digamos que é necesario desinfectar o aire e as superficies dunha sala de 5 × 7 × 2,8 metros, para o que se utiliza unha lámpada aberta Philips TUV 30W.
A descrición técnica da lámpada indica un fluxo bactericida de 12 W []. Nun caso ideal, todo o fluxo vai estritamente ás superficies que se están a desinfectar, pero nunha situación real, a metade do caudal desperdiciarase sen beneficio, por exemplo, iluminará a parede detrás da lámpada cunha intensidade excesiva. Polo tanto, contaremos cun caudal útil de 6 vatios. A superficie total irradiada da sala é de 35 m2 de piso + 35 m2 de teito + 67 m2 de paredes, total 137 m2.
De media, o fluxo de radiación bactericida que cae sobre a superficie é de 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. Nunha hora, é dicir, en 3600 segundos, estas superficies recibirán unha dose de 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, ou aproximadamente 150 J/m2. O que corresponde a tres doses estándar de 50 J/m2 ou "tres nove" - 99,9% de eficiencia bactericida, é dicir. requisitos do quirófano. E xa que a dose calculada, antes de caer á superficie, atravesaba o volume da sala, o aire desinfectouse con non menos eficacia.
Se os requisitos de esterilidade son pequenos e "un nove" é suficiente, para o exemplo considerado, necesítase tres veces menos tempo de irradiación, aproximadamente 20 minutos.
Protección UV
A principal medida de protección durante a desinfección ultravioleta é abandonar a habitación. Estar preto dunha lámpada UV que funciona, pero mirar para outro lado non axudará; as membranas mucosas dos ollos aínda están irradiadas.
Os lentes de vidro poden ser unha medida parcial para protexer as membranas mucosas dos ollos. A afirmación categórica "o vidro non transmite radiación ultravioleta" é incorrecta; ata certo punto si, e as diferentes marcas de vidro fano de diferentes xeitos. Pero, en xeral, a medida que a lonxitude de onda diminúe, a transmitancia diminúe e os UVC son transmitidos de forma efectiva só polo vidro de cuarzo. As lentes de anteojos non son de cuarzo en ningún caso.
Podemos dicir con seguridade que as lentes de lentes marcadas UV400 non transmiten radiación ultravioleta.
Arroz. 10 Espectro de transmisión de gafas con índices UV380, UV400 e UV420. Imaxe do sitio web []
Tamén é unha medida de protección o uso de fontes de rango bactericida UVC que non emitan potencialmente perigosas, pero non eficaces para a desinfección, rangos UVB e UVA.
Fontes ultravioleta
diodos UV
Os díodos ultravioleta (UVA) de 365 nm máis comúns están deseñados para "lanternas de policía" que producen luminiscencia para detectar contaminantes que son invisibles sen ultravioleta. A desinfección con tales díodos é imposible (ver figura 11).
Para a desinfección pódense utilizar díodos UVC de onda curta cunha lonxitude de onda de 265 nm. O custo dun módulo de diodos que substituiría unha lámpada bactericida de mercurio é tres ordes de magnitude superior ao custo da lámpada, polo que na práctica tales solucións non se usan para desinfectar grandes áreas. Pero están aparecendo dispositivos compactos que usan díodos UV para a desinfección de pequenas áreas: instrumentos, teléfonos, lesións cutáneas, etc.
Lámpadas de mercurio de baixa presión
A lámpada de mercurio de baixa presión é o estándar co que se comparan todas as outras fontes.
A parte principal da enerxía de radiación do vapor de mercurio a baixa presión nunha descarga eléctrica recae na lonxitude de onda de 254 nm, ideal para a desinfección. Unha pequena parte da enerxía emítese a unha lonxitude de onda de 185 nm, que xera intensamente ozono. E moi pouca enerxía emítese noutras lonxitudes de onda, incluíndo o rango visible.
Nas lámpadas fluorescentes de mercurio de luz branca convencionais, o vidro da lámpada non transmite radiación ultravioleta emitida polo vapor de mercurio. Pero o fósforo, un po branco nas paredes do matraz, brilla no rango visible baixo a influencia da luz ultravioleta.
As lámpadas UVB ou UVA están deseñadas dun xeito similar, a lámpada de vidro non transmite o pico de 185 nm e o pico de 254 nm, pero o fósforo baixo a influencia da radiación ultravioleta de onda curta non emite luz visible, senón ultravioleta de onda longa. radiación. Son lámpadas con fins técnicos. E dado que o espectro das lámpadas UVA é semellante ao do sol, tales lámpadas tamén se usan para o bronceado. A comparación do espectro coa curva de eficiencia bactericida mostra que o uso de lámpadas UVB e especialmente UVA para a desinfección é inadecuado.
Arroz. 11 Comparación da curva de eficiencia bactericida, o espectro dunha lámpada UVB, o espectro dunha lámpada de bronceado UVA e o espectro dun díodo de 365 nm. Espectros de lámpadas tomados do sitio web da American Paint Manufacturers Association [].
Teña en conta que o espectro dunha lámpada fluorescente UVA é amplo e abrangue o rango UVB. O espectro do díodo de 365 nm é moito máis estreito, isto é "UVA honesto". Se se precisa UVA para producir luminiscencia con fins decorativos ou para detectar contaminantes, usar un díodo é máis seguro que usar unha lámpada fluorescente ultravioleta.
Unha lámpada bactericida de mercurio UVC de baixa presión difire das lámpadas fluorescentes en que non hai fósforo nas paredes da lámpada e a lámpada transmite luz ultravioleta. A liña principal de 254 nm sempre se transmite, e a liña de 185 nm que xera ozono pódese deixar no espectro da lámpada ou eliminarse mediante unha lámpada de vidro con transmisión selectiva.
Arroz. 12 O rango de emisión indícase na etiquetaxe das lámpadas ultravioleta. Unha lámpada xermicida UVC pódese recoñecer pola ausencia de fósforo na lámpada.
O ozono ten un efecto bactericida adicional, pero é un carcinóxeno, polo tanto, para non esperar a que o ozono se erosione despois da desinfección, utilízanse lámpadas que non forman ozono sen a liña de 185 nm no espectro. Estas lámpadas teñen un espectro case ideal: unha liña principal cunha alta eficiencia bactericida de 254 nm, unha radiación moi débil nos intervalos ultravioleta non bactericidas e unha pequena radiación de "sinal" no rango visible.
Arroz. 13. O espectro dunha lámpada de mercurio UVC de baixa presión (proporcionada pola revista lumen2b.ru) combínase co espectro da radiación solar (de Wikipedia) e a curva de eficiencia bactericida (de ESNA Lighting Handbook []).
O brillo azul das lámpadas xermicidas permíteche ver que a lámpada de mercurio está acesa e funciona. O brillo é débil, e isto dá a impresión enganosa de que é seguro mirar a lámpada. Non pensamos que a radiación no rango UVC represente o 35...40% da potencia total consumida pola lámpada.
Arroz. 14 Unha pequena fracción da enerxía de radiación do vapor de mercurio está no rango visible e é visible como un débil resplandor azul.
Unha lámpada de mercurio bactericida de baixa presión ten a mesma base que unha lámpada fluorescente normal, pero está feita dunha lonxitude diferente para que a lámpada bactericida non se insira nas lámpadas comúns. A lámpada para a lámpada bactericida, ademais das súas dimensións, distínguese polo feito de que todas as pezas de plástico son resistentes á radiación ultravioleta, os fíos do ultravioleta están cubertos e non hai difusor.
Para as necesidades bactericidas domésticas, o autor utiliza unha lámpada bactericida de 15 W, utilizada anteriormente para desinfectar a solución nutritiva dunha instalación hidropónica. O seu análogo pódese atopar buscando "esterilizador UV de acuario". Cando a lámpada funciona, despréndese ozono, o que non é bo, pero é útil para desinfectar, por exemplo, os zapatos.
Arroz. 15 Lámpadas de mercurio de baixa presión con varios tipos de base. Imaxes do sitio web de Aliexpress.
Lámpadas de mercurio de media e alta presión
Un aumento da presión de vapor de mercurio leva a un espectro máis complexo; o espectro se expande e aparecen máis liñas nel, incluso nas lonxitudes de onda que xeran ozono. A introdución de aditivos no mercurio leva a unha complexidade aínda maior do espectro. Hai moitas variedades de tales lámpadas, e o espectro de cada unha é especial.
Arroz. 16 Exemplos de espectros de lámpadas de mercurio de media e alta presión
O aumento da presión reduce a eficiencia da lámpada. Usando a marca Aquafineuv como exemplo, as lámpadas UVC de media presión emiten un 15-18% do consumo de enerxía, e non o 40% como lámpadas de baixa presión. E o custo do equipo por vatio de fluxo UVC é maior [].
A diminución da eficiencia e o aumento do custo da lámpada compénsase pola súa compacidade. Por exemplo, a desinfección da auga corrente ou o secado do verniz aplicado a alta velocidade na impresión requiren fontes compactas e potentes; o custo e a eficiencia específicos non teñen importancia. Pero é incorrecto usar tal lámpada para a desinfección.
Irradiador UV feito a partir dun queimador DRL e unha lámpada DRT
Hai un xeito "folk" de obter unha fonte ultravioleta potente de forma relativamente barata. Quedan sen uso, pero aínda se venden lámpadas DRL de luz branca de 125...1000 W. Nestas lámpadas, no interior do matraz exterior hai un "queimador" - unha lámpada de mercurio de alta presión. Emite luz ultravioleta de banda ancha, que está bloqueada pola lámpada de vidro exterior, pero fai que o fósforo das súas paredes brille. Se rompes o matraz exterior e conectas o queimador á rede a través dun estrangulador estándar, obterás un potente emisor ultravioleta de banda ancha.
Tal emisor caseiro ten desvantaxes: baixa eficiencia en comparación coas lámpadas de baixa presión, unha gran proporción da radiación ultravioleta está fóra do rango bactericida e non pode permanecer na habitación por algún tempo despois de apagar a lámpada ata que o ozono se desintegre ou desapareza.
Pero as vantaxes tamén son innegables: baixo custo e alta potencia nun tamaño compacto. Unha das vantaxes é a xeración de ozono. O ozono desinfectará as superficies sombreadas que non estean expostas aos raios ultravioleta.
Arroz. 17 Irradiador ultravioleta feito con lámpadas DRL. A foto publícase co permiso do autor, un dentista búlgaro, utilizando este irradiador ademais da lámpada bactericida estándar Philips TUV 30W.
Fontes de ultravioleta semellantes para a desinfección en forma de lámpadas de mercurio de alta presión utilízanse en irradiadores do tipo OUFK-01 "Solnyshko".
Por exemplo, para a popular lámpada "DRT 125-1", o fabricante non publica o espectro, pero proporciona os parámetros na documentación: intensidade de irradiación a unha distancia de 1 m da lámpada UVA - 0,98 W/m2, UVB - 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, fluxo bactericida 8 W, e despois do seu uso, é necesaria a ventilación da sala contra o ozono.]. En resposta a unha pregunta directa sobre a diferenza entre unha lámpada DRT e un queimador DRL, o fabricante respondeu no seu blog que o DRT ten un revestimento verde illante nos cátodos.
Arroz. 18 Fonte ultravioleta de banda ancha - lámpada DRT-125
Segundo as características indicadas, está claro que o espectro é de banda ancha cunha proporción case igual de radiación en ultravioleta suave, media e dura, incluíndo o UVC duro que xera ozono. O fluxo bactericida é o 6,4% do consumo de enerxía, é dicir, a eficiencia é 6 veces menor que a dunha lámpada tubular de baixa presión.
O fabricante non publica o espectro desta lámpada, e circula por Internet a mesma imaxe co espectro dun dos DRT. Descoñécese a fonte orixinal, pero a relación enerxética nos intervalos UVC, UVB e UVA non se corresponde coas declaradas para a lámpada DRT-125. Para DRT, indícase unha proporción aproximadamente igual e o espectro mostra que a enerxía UVB é moitas veces maior que a enerxía UBC. E en UVA é moitas veces maior que en UVB.
Arroz. 19. Espectro dunha lámpada de arco de mercurio de alta presión, que ilustra a maioría das veces o espectro do DRT-125, moi utilizado para fins médicos.
Está claro que as lámpadas con diferentes presións e aditivos de mercurio emiten de forma lixeiramente diferente. Tamén está claro que un consumidor non informado está inclinado a imaxinar de forma independente as características e propiedades desexadas dun produto, adquirir confianza en función dos seus propios supostos e facer unha compra. E a publicación do espectro dunha lámpada determinada provocará discusións, comparacións e conclusións.
O autor mercou unha vez unha instalación OUFK-01 cunha lámpada DRT-125 e usouna durante varios anos para probar a resistencia UV dos produtos plásticos. Irradiei dous produtos ao mesmo tempo, un dos cales era un de control feito de plástico resistente aos ultravioletas, e mirei cal se volvería amarelo máis rápido. Para tal aplicación, non é necesario o coñecemento da forma exacta do espectro; só é importante que o emisor sexa de banda ancha. Pero por que usar luz ultravioleta de banda ancha se é necesaria a desinfección?
O propósito de OUFK-01 indica que o irradiador se usa para procesos inflamatorios agudos. É dicir, nos casos en que o efecto positivo da desinfección da pel supera o posible dano da radiación ultravioleta de banda ancha. Obviamente, neste caso, é mellor utilizar ultravioleta de banda estreita, sen lonxitudes de onda no espectro que teñan un efecto distinto ao bactericida.
Desinfección do aire
A luz ultravioleta considérase un medio insuficiente para desinfectar superficies, xa que os raios non poden penetrar onde, por exemplo, penetra o alcohol. Pero a luz ultravioleta desinfecta eficazmente o aire.
Ao estornudar e toser, fórmanse gotículas de varios micrómetros de tamaño, que colgan no aire de varios minutos a varias horas.]. Os estudos sobre a tuberculose demostraron que unha soa gota de aerosol é suficiente para causar infección.
Na rúa estamos relativamente seguros debido aos enormes volumes e á mobilidade do aire, que pode dispersar e desinfectar calquera estornudo co tempo e coa radiación solar. Mesmo no metro, aínda que a proporción de persoas infectadas é pequena, o volume total de aire por persoa infectada é grande e unha boa ventilación fai que o risco de propagación da infección sexa pequeno. O lugar máis perigoso durante unha pandemia de enfermidade transmitida polo aire é un ascensor. Polo tanto, os que estornudan deben estar en corentena, e hai que desinfectar o aire dos espazos públicos con ventilación insuficiente.
Recirculadores
Unha das opcións para a desinfección do aire son os recicladores UV pechados. Imos discutir un destes recirculadores - "Dezar 7", coñecido por ser visto mesmo na oficina da primeira persoa do estado.
A descrición do recirculador di que sopla 100 m3 por hora e está deseñado para tratar unha sala cun volume de 100 m3 (aproximadamente 5 × 7 × 2,8 metros).
Non obstante, a capacidade de desinfectar 100 m3 de aire por hora non significa que o aire dunha sala de 100 m3 por hora sexa tratado de forma eficaz. O aire tratado dilúe o aire sucio e, desta forma, entra no recirculador unha e outra vez. É doado construír un modelo matemático e calcular a eficiencia deste proceso:
Arroz. 20 A influencia do funcionamento dun recirculador UV no número de microorganismos no aire dunha habitación sen ventilación.
Para reducir a concentración de microorganismos no aire nun 90%, o recirculador debe funcionar durante máis de dúas horas. Se non hai ventilación na sala, isto é posible. Pero normalmente non hai cuartos con xente e sen ventilación. Por exemplo, [] prescribe un caudal de aire exterior mínimo para a ventilación de 3 m3 por hora por 1 m2 de superficie do apartamento. Isto correspóndese cunha substitución completa de aire unha vez por hora e fai inútil o funcionamento do recirculador.
Se consideramos o modelo non de mestura completa, senón de chorros laminares que pasan por unha traxectoria complexa constante na sala e entran na ventilación, o beneficio de desinfectar un destes chorros é aínda menor que no modelo de mestura completa.
En calquera caso, un recirculador UV non é máis útil que unha fiestra aberta.
Unha das razóns da baixa eficiencia dos recirculadores é que o efecto bactericida é extremadamente pequeno en canto a cada watt de fluxo UV. O feixe percorre uns 10 centímetros no interior da instalación, e despois reflíctese desde o aluminio cun coeficiente de aproximadamente k = 0,7. Isto significa que o camiño efectivo da viga no interior da instalación é de aproximadamente medio metro, despois do cal é absorbido sen beneficio.
Arroz. 21. Aínda dun vídeo de YouTube que mostra o reciclador sendo desmantelado. Son visibles lámpadas xermicidas e unha superficie reflectora de aluminio, que reflicten a radiación ultravioleta moito peor que a luz visible.].
Unha lámpada bactericida, que colga abertamente na parede nunha oficina clínica e acende un médico segundo un horario, é moitas veces máis eficaz. Os raios dunha lámpada aberta percorren varios metros, desinfectando primeiro o aire e despois as superficies.
Irradiadores de aire na parte superior da habitación
Nas salas hospitalarias onde os pacientes encamados están constantemente presentes, ás veces utilízanse unidades UV para irradiar os fluxos de aire circulantes baixo o teito. A principal desvantaxe destas instalacións é que a reixa que cobre as lámpadas só permite que os raios pasen estrictamente nunha dirección, absorbendo máis do 90% do fluxo restante sen beneficio.
Ademais, pode soplar aire a través deste irradiador para crear un recirculador ao mesmo tempo, pero isto non se fai, probablemente debido á renuencia a ter un acumulador de po na sala.
Arroz. 22 Irradiador de aire UV montado no teito, imaxe do sitio [].
As reixas protexen ás persoas da sala do fluxo directo da radiación ultravioleta, pero o fluxo que atravesa a reixa choca contra o teito e as paredes e reflíctese de forma difusa, cun coeficiente de reflexión de preto do 10%. A sala está chea de radiación ultravioleta omnidireccional e as persoas reciben unha dose de radiación ultravioleta proporcional ao tempo que pasa na sala.
Revisores e autor
Revisores:
Artyom Balabanov, enxeñeiro electrónico, desenvolvedor de sistemas de curado UV;
Rumen Vasilev, Ph.D., enxeñeiro de iluminación, OOD "Interlux", Bulgaria;
Vadim Grigorov, biofísico;
Stanislav Lermontov, enxeñeiro de iluminación, Complex Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., profesor asociado, enxeñaría de iluminación de semicondutores e fotónica, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, especialista en deseño de iluminación para institucións médicas;
Vitaly Tsvirko, xefe do laboratorio de probas de iluminación "TSSOT NAS de Bielorrusia"
autor: Anton Sharakshane, Ph.D., enxeñeiro de iluminación e biofísico, Primeira Universidade Médica Estatal de Moscova que leva o seu nome. ELES. Sechenov
referencias
referencias
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 DESINFECCIÓN POR AIRE ULTRAVIOLETA
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Física da radiación óptica e enxeñaría da iluminación. Parte 10: Radiación fotobioloxicamente efectiva, cantidades, símbolos e espectro de acción. Física da radiación óptica e enxeñaría da iluminación. Radiación fotobioloxicamente activa. Dimensións, símbolos e espectros de acción
[ESNA] Manual de iluminación ESNA, 9ª edición. ed. Rea MS Illuminating Engineering Society of North America, Nova York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lámpadas e sistemas de lámpadas. Seguridade fotobiolóxica
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Produtos químicos de Mitsui]
[Nejm]
[Pintura]
[TUV]
[OMS] Organización Mundial da Saúde. Radiación ultravioleta: unha revisión científica formal dos efectos ambientais e na saúde da radiación UV, con referencia ao esgotamento global do ozono.
[Desar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Uso de radiación bactericida ultravioleta para a desinfección do aire interior
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Calefacción, ventilación e aire acondicionado.
Fonte: www.habr.com