Az ultraibolya tulajdonságai a hullámhossztól függenek, és a különböző forrásokból származó ultraibolya sugárzás spektruma eltérő. Megvitatjuk, hogy mely ultraibolya fényforrások és hogyan használhatók fel a baktericid hatás maximalizálása és a nem kívánt biológiai hatások kockázatának minimalizálása érdekében.
Rizs. 1. A képen nem UVC sugárzással történő fertőtlenítés látható, mint gondolnád, hanem védőruha használatának edzése az edzési testnedvek lumineszcens foltjainak UVA sugarakban történő észlelésével. Az UVA lágy ultraibolya sugárzás, és nincs baktericid hatása. A szem becsukása ésszerű biztonsági óvintézkedés, mivel az UVA fénycsövek széles spektruma átfedésben van az UVB-vel, ami káros a látásra (forrás Simon Davis/DFID).
A látható fény hullámhossza megfelel annak a kvantumenergiának, amelynél a fotokémiai hatás éppen lehetségessé válik. A látható fénykvantumok fotokémiai reakciókat gerjesztenek egy adott fényérzékeny szövetben - a retinában.
Az ultraibolya láthatatlan, hullámhossza rövidebb, a kvantum frekvenciája és energiája nagyobb, a sugárzás durvább, a fotokémiai reakciók és biológiai hatások változatossága nagyobb.
Az ultraibolya a következőkben különbözik:
- Hosszú hullámhosszú/lágy/közeli UVA (400...315 nm) tulajdonságaiban hasonló a látható fényhez;
- Közepes keménység - UVB (315...280 nm);
- Rövidhullámú/hosszúhullámú/kemény – UVC (280…100 nm).
Az ultraibolya fény baktericid hatása
Baktériumölő hatást fejt ki a kemény ultraibolya fény - UVC, és kisebb mértékben a közepes keménységű ultraibolya fény - UVB. A baktériumölő hatásossági görbe azt mutatja, hogy csak egy szűk, 230...300 nm-es tartomány, vagyis az ultraibolya sugárzásnak nevezett tartomány mintegy negyede rendelkezik egyértelmű baktericid hatással.
Rizs. 2 Baktericid hatékonysági görbék a []
Az ebben a tartományban lévő hullámhosszú kvantumokat a nukleinsavak elnyelik, ami a DNS és az RNS szerkezetének megsemmisüléséhez vezet. Amellett, hogy baktériumölő, azaz baktériumölő, ez a termékcsalád virucid (vírusellenes), gombaölő (gombaölő) és sporicid (spórákölő) hatással is rendelkezik. Ez magában foglalja a 2020-as világjárványt okozó SARS-CoV-2 RNS-vírus megölését.
A napfény baktériumölő hatása
A napfény baktériumölő hatása viszonylag csekély. Nézzük a Nap spektrumát a légkör felett és alatt:
Rizs. 3. A napsugárzás spektruma a légkör felett és a tengerszinten. Az ultraibolya tartomány legkeményebb része nem éri el a Föld felszínét (a Wikipédiából kölcsönözve).
Érdemes odafigyelni a sárgával kiemelt légkör feletti spektrumra. A 240 nm-nél kisebb hullámhosszú szupraatmoszférikus napsugarak spektrumának bal szélének kvantumenergiája az „O5.1” oxigénmolekula 2 eV-os kémiai kötési energiájának felel meg. A molekuláris oxigén elnyeli ezeket a kvantumokat, a kémiai kötés megszakad, atomoxigén „O” keletkezik, amely visszakapcsolódik „O2” oxigénmolekulákká és részben ózon „O3” molekulákká.
A szoláris szupraatmoszférikus UVC ózont képez a felső légkörben, az úgynevezett ózonrétegben. Az ózonmolekulában a kémiai kötés energiája alacsonyabb, mint az oxigénmolekuláké, ezért az ózon az oxigénnél kisebb energiájú kvantumokat nyel el. És míg az oxigén csak az UVC-t nyeli el, az ózonréteg elnyeli az UVC-t és az UVB-t. Kiderült, hogy a nap ózont generál a spektrum ultraibolya részének legszélén, és ez az ózon elnyeli a nap kemény ultraibolya sugárzásának nagy részét, védve ezzel a Földet.
Most óvatosan, ügyelve a hullámhosszokra és a skálára, kombináljuk a nap spektrumát a baktericid hatás spektrumával.
Rizs. 4 Baktériumölő hatás spektruma és napsugárzás spektruma.
Látható, hogy a napfény baktériumölő hatása elenyésző. A spektrumnak azt a részét, amely képes baktericid hatást kifejteni, szinte teljesen elnyeli a légkör. Az év különböző szakaszaiban és különböző szélességi fokokon a helyzet kissé eltérő, de minőségileg hasonló.
Ultraibolya veszély
Az egyik nagy ország vezetője azt javasolta: "A COVID-19 gyógyításához napfényt kell bevinni a szervezetbe." A germicid UV azonban elpusztítja az RNS-t és a DNS-t, beleértve az emberieket is. Ha „napfényt juttatsz a testedbe”, az ember meghal.
Az epidermisz, elsősorban az elhalt sejtek szarurétege, védi az élő szöveteket az UVC-től. Az epidermális réteg alatt az UVC sugárzás kevesebb mint 1%-a hatol be [WHO]. A hosszabb UVB és UVA hullámok nagyobb mélységbe hatolnak be.
Ha nem lenne nap ultraibolya sugárzása, talán az embereknek nem lenne felhámja és szarurétege, és a test felszíne nyálkás lenne, mint a csigáké. De mivel az ember a nap alatt fejlődött ki, csak a naptól védett felületek nyálkásak. A legsérülékenyebb a szem nyálkahártyája, amelyet feltételesen védenek a nap ultraibolya sugárzásától a szemhéjak, a szempillák, a szemöldökök, az arc motorikus készségei és az a szokás, hogy nem néznek a napba.
Amikor először megtanulták a lencsét mesterségesre cserélni, a szemészek szembesültek a retina égési problémájával. Kezdték megérteni az okokat, és rájöttek, hogy az élő emberi lencse átlátszatlan az ultraibolya fény számára, és védi a retinát. Ezt követően a műlencséket is átlátszatlanná tették az ultraibolya fény számára.
A szem ultraibolya sugárzásban készült képe szemlélteti a lencse átlátszatlanságát ultraibolya sugárzással szemben. Ne világítsa meg saját szemét ultraibolya fénnyel, mivel idővel a lencse zavarossá válik, többek között az évek során felhalmozódott ultraibolya fény dózisa miatt, és ki kell cserélni. Ezért olyan bátor emberek tapasztalatait fogjuk felhasználni, akik elhanyagolták a biztonságot, 365 nm-es ultraibolya zseblámpát világítottak a szemükbe, és az eredményt közzétették a YouTube-on.
Rizs. 5 Állókép a „Kreosan” Youtube csatornán található videóból.
Népszerűek a 365 nm (UVA) hullámhosszú, lumineszcenciát kiváltó ultraibolya zseblámpák. Felnőttek vásárolják őket, de elkerülhetetlenül a gyerekek kezébe kerülnek. A gyerekek a szemükbe világítják ezeket a zseblámpákat, és alaposan és hosszan nézik az izzó kristályt. Célszerű megakadályozni az ilyen akciókat. Ha ez megtörténik, megnyugtathatja magát, hogy az egérvizsgálatok során a szürkehályogot megbízhatóan a lencse UVB-sugárzása okozza, de az UVA katarogén hatása instabil [].
Az ultraibolya fény objektívre gyakorolt hatásának pontos spektruma azonban nem ismert. És tekintettel arra, hogy a szürkehályog nagyon késleltetett hatás, szükség van némi intelligenciára, hogy ne sugározzon ultraibolya fényt előre a szemébe.
A szem nyálkahártyája ultraibolya sugárzás hatására viszonylag gyorsan begyullad, ezt nevezik fotokeratitisnek és fotokonjunktivitisnek. A nyálkahártya kipirosodik, és megjelenik a „homok a szemében” érzése. A hatás néhány nap múlva elmúlik, de az ismételt égési sérülések a szaruhártya elhomályosulásához vezethetnek.
Az ezeket a hatásokat okozó hullámhosszak megközelítőleg megfelelnek a fotobiológiai biztonsági szabványban [IEC 62471] megadott súlyozott UV-kockázati függvénynek, és megközelítőleg megegyeznek a germicid tartományával.
Rizs. 6 A fotoconjunctivitist és fotokeratitist okozó ultraibolya sugárzás spektruma [] és a bőrre és a szemre gyakorolt aktinikus UV-veszély súlyozott függvénye [].
A fotokeratitis és fotokötőhártya-gyulladás küszöbdózisa 50-100 J/m2, ez az érték nem haladja meg a fertőtlenítéshez használt dózisokat. A szem nyálkahártyáját nem lehet ultraibolya fénnyel fertőtleníteni anélkül, hogy gyulladást okozna.
Az erythema, vagyis a „napégés” a 300 nm-ig terjedő ultraibolya sugárzás miatt veszélyes. Egyes források szerint az erythema maximális spektrális hatékonysága körülbelül 300 nm hullámhosszon van.]. Az alig észrevehető MED (Minimum Erythema Dose) bőrpírt okozó minimális dózis a különböző bőrtípusoknál 150-2000 J/m2. A középső zóna lakói számára tipikus DER-nek körülbelül 200...300 J/m2 érték tekinthető.
A 280-320 nm tartományban, maximum 300 nm körüli UVB bőrrákot okoz. Nincs küszöbdózis, nagyobb dózis nagyobb kockázatot jelent, és a hatás késik.
Rizs. 7 UV hatásgörbe, amelyek bőrpírt és bőrrákot okoznak.
A bőr fotoindukált öregedését ultraibolya sugárzás okozza a teljes 200...400 nm tartományban. Van egy jól ismert fénykép egy teherautó-sofőrről, akit vezetés közben főként a bal oldali ultraibolya sugárzás érte. A sofőrnek szokása volt lehúzott ablakkal közlekedni, de arcának jobb oldalát a szélvédő védte a nap ultraibolya sugárzásától. Lenyűgöző a különbség a jobb és a bal oldali bőr korfüggő állapotában:
Rizs. 8 Fénykép egy sofőrről, aki 28 évig lehúzott ablakkal vezetett [].
Ha hozzávetőlegesen becsüljük, hogy ennek a személynek az arca különböző oldalain a bőr életkora húsz évvel különbözik, és ez annak a következménye, hogy körülbelül ugyanennyien húsz éven át az arc egyik oldalát megvilágította a nap, a másikat pedig nem volt, óvatosan levonhatjuk a következtetést, hogy egy nap a nyílt napon egy nap, és öregíti a bőrt.
Referencia adatokból [] köztudott, hogy a középső szélességi körökön nyáron közvetlen napsütésben a minimális 200 J/m2 erythema dózis gyorsabban halmozódik fel, mint egy óra alatt. Ezeket az adatokat összevetve a levont következtetéssel egy másik következtetést vonhatunk le: a bőröregedés az ultraibolya lámpákkal végzett időszakos és rövid távú munka során nem jelent jelentős veszélyt.
Mennyi ultraibolya fény szükséges a fertőtlenítéshez?
Az ultraibolya sugárzás dózisának növekedésével exponenciálisan csökken a túlélő mikroorganizmusok száma a felületeken és a levegőben. Például a mycobacterium tuberculosis 90%-át elpusztító dózis 10 J/m2. Két ilyen adag 99%-ban, három adag 99,9%-ban megöl stb.
Rizs. 9 A túlélő mycobacterium tuberculosis arányának függősége a 254 nm hullámhosszú ultraibolya sugárzás dózisától.
Az exponenciális függés figyelemre méltó abban, hogy már egy kis dózis is elpusztítja a legtöbb mikroorganizmust.
A felsoroltak között [] patogén mikroorganizmusok, a Salmonella a legellenállóbb az ultraibolya sugárzással szemben. A baktériumok 90%-át elpusztító dózis 80 J/m2. A felülvizsgálat [Kowalski2020] szerint a koronavírusok 90%-át elpusztító átlagos dózis 67 J/m2. De a legtöbb mikroorganizmus esetében ez a dózis nem haladja meg az 50 J/m2-t. Gyakorlati okokból ne feledje, hogy a standard dózis, amely 90%-os hatékonysággal fertőtlenít, 50 J/m2.
Az orosz egészségügyi minisztérium által jóváhagyott jelenlegi módszertan szerint az ultraibolya sugárzás levegőfertőtlenítésére [] maximális fertőtlenítési hatékonyság „háromkilenc”, azaz 99,9%-os műtőknél, szülészeteknél stb. Iskolai tantermekbe, középületekbe stb. Az „egy kilenc” elegendő, vagyis a mikroorganizmusok 90%-a elpusztul. Ez azt jelenti, hogy a helyiség kategóriájától függően egytől háromig terjedő 50...150 J/m2 standard dózis is elegendő.
Példa a szükséges besugárzási idő becslésére: tegyük fel, hogy egy 5 × 7 × 2,8 méteres helyiségben szükséges a levegő és a felületek fertőtlenítése, amelyhez egy Philips TUV 30W nyitott lámpát használnak.
A lámpa műszaki leírása 12 W-os baktériumölő áramlást jelez []. Ideális esetben a teljes áramlás szigorúan a fertőtlenítendő felületekre megy, de valós helyzetben az áramlás fele haszontalanul elvész, például túlzott intenzitással világítja meg a falat a lámpa mögött. Ezért 6 watt hasznos áramlással számolunk. A helyiség teljes besugárzott felülete padló 35 m2 + mennyezet 35 m2 + falak 67 m2, összesen 137 m2.
A felületre eső baktériumölő sugárzás fluxusa átlagosan 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. Egy óra, azaz 3600 másodperc alatt ezek a felületek 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, azaz megközelítőleg 150 J/m2 dózist kapnak. Ami három standard 50 J/m2-es vagy „három kilences” dózisnak felel meg – 99,9%-os baktericid hatás, azaz. műtői követelmények. És mivel a kiszámított dózis, mielőtt a felszínre esett, áthaladt a helyiség térfogatán, a levegőt nem kisebb hatékonysággal fertőtlenítették.
Ha a sterilitás követelményei kicsiek, és az „egy kilenc” is elegendő, a vizsgált példában háromszor kevesebb besugárzási időre van szükség - körülbelül 20 percre.
UV-védelem
Az ultraibolya fertőtlenítés során a fő védőintézkedés a helyiség elhagyása. Nem segít, ha egy működő UV-lámpa közelében tartózkodik, de szétnéz, a szem nyálkahártyája továbbra is be van sugározva.
Az üvegszemüveg részleges intézkedés lehet a szem nyálkahártyájának védelmében. A kategorikus kijelentés, hogy „az üveg nem engedi át az ultraibolya sugárzást” téves, bizonyos mértékig igen, és a különböző üvegmárkák eltérő módon teszik ezt. De általában, ahogy a hullámhossz csökken, az áteresztőképesség csökken, és az UVC-t csak a kvarcüveg továbbítja hatékonyan. A szemüveg semmi esetre sem kvarc.
Bátran kijelenthetjük, hogy az UV400 jelzésű szemüveglencsék nem engedik át az ultraibolya sugárzást.
Rizs. 10 UV380, UV400 és UV420 indexű szemüvegek átviteli spektruma. Kép a webhelyről []
Szintén védőintézkedés a baktériumölő UVC tartományba tartozó források használata, amelyek nem bocsátanak ki potenciálisan veszélyes, de fertőtlenítésre nem hatékonyak, UVB és UVA tartományok.
Ultraibolya források
UV diódák
A legelterjedtebb 365 nm-es ultraibolya diódákat (UVA) „rendőrségi zseblámpákhoz” tervezték, amelyek lumineszcenciát produkálnak az ultraibolya nélkül láthatatlan szennyeződések kimutatására. Az ilyen diódákkal való fertőtlenítés lehetetlen (lásd 11. ábra).
A fertőtlenítéshez 265 nm hullámhosszú rövidhullámú UVC diódák használhatók. A higanyos baktériumölő lámpát helyettesítő diódamodul ára három nagyságrenddel magasabb, mint a lámpa költsége, így a gyakorlatban nem alkalmaznak ilyen megoldásokat nagy területek fertőtlenítésére. De megjelennek az UV-diódákat használó kompakt készülékek kis területek fertőtlenítésére - műszerek, telefonok, bőrelváltozások stb.
Alacsony nyomású higanylámpák
Az alacsony nyomású higanylámpa az a szabvány, amelyhez az összes többi forrást összehasonlítják.
Az elektromos kisülésben alacsony nyomású higanygőz sugárzási energiájának fő része a 254 nm-es hullámhosszra esik, amely ideális a fertőtlenítéshez. Az energia kis része 185 nm-es hullámhosszon bocsát ki, ami intenzíven ózont generál. És nagyon kevés energia bocsát ki más hullámhosszokon, beleértve a látható tartományt is.
A hagyományos fehér fényű higany fénycsövekben az izzó üvege nem engedi át a higanygőz által kibocsátott ultraibolya sugárzást. De a foszfor, a lombik falán lévő fehér por, ultraibolya fény hatására a látható tartományban világít.
Az UVB vagy UVA lámpák is hasonló kialakításúak, az üvegbura a 185 nm-es csúcsot és a 254 nm-es csúcsot nem engedi át, de a rövidhullámú ultraibolya sugárzás hatására a foszfor nem látható fényt, hanem hosszú hullámú ultraibolya sugárzást bocsát ki. sugárzás. Ezek műszaki célú lámpák. És mivel az UVA lámpák spektruma hasonló a napéhoz, az ilyen lámpákat barnításra is használják. A spektrum és a baktericid hatékonysági görbe összehasonlítása azt mutatja, hogy az UVB és különösen az UVA lámpák használata fertőtlenítésre nem megfelelő.
Rizs. 11 Baktériumölő hatásgörbe, UVB lámpa spektrumának, UVA barnító lámpa spektrumának és 365 nm-es dióda spektrumának összehasonlítása. A lámpaspektrumok az American Paint Manufacturers Association webhelyéről származnak [].
Vegye figyelembe, hogy az UVA fénycsövek spektruma széles, és lefedi az UVB tartományt. A 365 nm-es dióda spektruma jóval szűkebb, ez a „becsületes UVA”. Ha UVA szükséges a lumineszcencia előállításához dekorációs célokra vagy szennyeződések kimutatására, a dióda használata biztonságosabb, mint az ultraibolya fénycső használata.
Az alacsony nyomású UVC higany baktériumölő lámpa abban különbözik a fénycsövektől, hogy az izzó falán nincs foszfor, és az izzó ultraibolya fényt bocsát át. A 254 nm-es fővonalat mindig áteresztjük, az ózont generáló 185 nm-es vonalat pedig a lámpa spektrumában hagyhatjuk, vagy szelektív átvitelű üvegburával eltávolíthatjuk.
Rizs. 12 A kibocsátási tartomány az ultraibolya lámpák címkéjén van feltüntetve. Az UVC csíraölő lámpát arról lehet felismerni, hogy az izzón nincs foszfor.
Az ózon további baktériumölő hatású, de rákkeltő, ezért annak érdekében, hogy a fertőtlenítés után ne várják meg az ózoneróziót, nem ózonképző lámpákat használnak, amelyekben a spektrumban nincs 185 nm-es vonal. Ezek a lámpák szinte ideális spektrummal rendelkeznek - a fő vonal nagy, 254 nm-es baktericid hatásfokkal, nagyon gyenge sugárzással a nem baktericid ultraibolya tartományban, és kis „jel” sugárzással a látható tartományban.
Rizs. 13. Az alacsony nyomású UVC higanylámpa spektrumát (amelyet a lumen2b.ru magazin biztosít) kombinálják a napsugárzás spektrumával (a Wikipédiából) és a baktericid hatásossági görbével (az ESNA Lighting Handbook []).
A germicid lámpák kék fénye lehetővé teszi, hogy láthassa, hogy a higanylámpa be van kapcsolva és működik. A fény gyenge, és ez azt a félrevezető benyomást kelti, hogy biztonságos a lámpára nézni. Nem érezzük úgy, hogy az UVC tartományba eső sugárzás a lámpa teljes energiafogyasztásának 35...40%-át teszi ki.
Rizs. 14 A higanygőz sugárzási energiájának egy kis része a látható tartományban van, és gyenge kék izzásként látható.
Az alacsony nyomású baktériumölő higanylámpa alapja megegyezik a hagyományos fénycsővel, de eltérő hosszúságú, így a baktériumölő lámpát nem helyezik be a közönséges lámpákba. A baktericid lámpa lámpáját a méretei mellett az a tény jellemzi, hogy minden műanyag alkatrész ellenáll az ultraibolya sugárzásnak, az ultraibolya sugárzás vezetékei le vannak fedve, és nincs diffúzor.
Otthoni baktériumölő szükségletekre a szerző egy 15 W-os baktériumölő lámpát használ, amelyet korábban egy hidroponikus létesítmény tápoldatának fertőtlenítésére használtak. Analógját az „akváriumi uv sterilizátor” kifejezésre keresve találhatja meg. A lámpa működése közben ózon szabadul fel, ami nem jó, de hasznos például cipők fertőtlenítésére.
Rizs. 15 Alacsony nyomású higanylámpa különféle típusú talppal. Képek az Aliexpress webhelyéről.
Közép- és nagynyomású higanylámpák
A higanygőz nyomásának növekedése bonyolultabb spektrumhoz vezet, a spektrum kitágul, és több vonal jelenik meg benne, beleértve az ózont generáló hullámhosszakat is. Az adalékanyagoknak a higanyba való bejuttatása a spektrum még bonyolultabbá tételéhez vezet. Sokféle ilyen lámpa létezik, és mindegyiknek különleges a spektruma.
Rizs. 16 Példák közepes és nagynyomású higanylámpák spektrumára
A nyomás növelése csökkenti a lámpa hatékonyságát. Az Aquafineuv márkát példaként használva a közepes nyomású UVC lámpák az energiafogyasztás 15-18%-át bocsátják ki, alacsony nyomású lámpákként nem 40%-át. És a berendezés ára az UVC áramlás wattjára vetítve magasabb [].
A lámpa hatékonyságának csökkenését és költségnövekedését kompenzálja a kompaktsága. Például a folyó víz fertőtlenítéséhez vagy a nyomtatásban nagy sebességgel felvitt lakk szárításához kompakt és erős forrásokra van szükség; a fajlagos költség és a hatékonyság nem fontos. De nem helyes ilyen lámpát fertőtlenítésre használni.
UV-besugárzó DRL égőből és DRT lámpából
Van egy „népi” módszer egy erős ultraibolya forrás viszonylag olcsó beszerzésére. Használaton kívül vannak, de a fehér fényű, 125...1000 W-os DRL lámpák továbbra is eladók. Ezekben a lámpákban a külső lombik belsejében van egy „égő” - egy nagynyomású higanylámpa. Szélessávú ultraibolya fényt bocsát ki, amelyet a külső üvegbura blokkol, de a falakon lévő foszfor izzást okoz. Ha eltöri a külső lombikot, és az égőt szabványos fojtótekercsen keresztül csatlakoztatja a hálózathoz, akkor egy erős szélessávú ultraibolya sugárzót kap.
Az ilyen házi készítésű sugárzónak vannak hátrányai: alacsony hatásfok a kisnyomású lámpákhoz képest, az ultraibolya sugárzás nagy része kívül esik a baktericid tartományon, és a lámpa kikapcsolása után nem tartózkodhat egy ideig a szobában, amíg az ózon szét nem esik vagy eltűnik.
De az előnyök is tagadhatatlanok: alacsony költség és nagy teljesítmény kompakt méretben. Az egyik előny az ózonképződés. Az ózon fertőtleníti az árnyékolt felületeket, amelyek nincsenek kitéve ultraibolya sugárzásnak.
Rizs. 17 Ultraibolya besugárzó DRL lámpákból. A fotót a szerző, egy bolgár fogorvos engedélyével tesszük közzé, a szabványos Philips TUV 30 W-os baktériumölő lámpán kívül ezt a besugárzót is.
A fertőtlenítéshez hasonló ultraibolya forrásokat nagynyomású higanylámpák formájában használnak az OUFK-01 „Solnyshko” típusú besugárzókban.
Például a népszerű „DRT 125-1” lámpánál a gyártó nem teszi közzé a spektrumot, de megadja a paramétereket a dokumentációban: besugárzási intenzitás a lámpától 1 m távolságra UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, baktériumölő áramlás 8 W, használat után a helyiség ózonos szellőztetése szükséges []. Arra a közvetlen kérdésre, hogy mi a különbség a DRT lámpa és a DRL égő között, a gyártó a blogjában azt válaszolta, hogy a DRT katódjain szigetelő zöld bevonat található.
Rizs. 18 Szélessávú ultraibolya forrás - DRT-125 lámpa
A megadott jellemzők alapján egyértelmű, hogy a spektrum szélessávú, a lágy, közepes és kemény ultraibolya sugárzás közel azonos részarányával, beleértve az ózont generáló kemény UVC-t is. A baktériumölő áramlás az energiafogyasztás 6,4%-a, vagyis a hatásfoka 6-szor kisebb, mint egy kisnyomású csőlámpáé.
A gyártó nem teszi közzé ennek a lámpának a spektrumát, és ugyanaz a kép kering az interneten az egyik DRT spektrumával. Az eredeti forrás ismeretlen, de az UVC, UVB és UVA tartományban lévő energiaarány nem egyezik meg a DRT-125 lámpánál megadottakkal. A DRT esetében körülbelül egyenlő arányt adnak meg, és a spektrum azt mutatja, hogy az UVB-energia sokszorosa az UBC-energiának. És UVA-ban sokszorosa, mint UVB-ben.
Rizs. 19. Nagynyomású higany ívlámpa spektruma, amely leggyakrabban az orvosi célokra széles körben használt DRT-125 spektrumát mutatja be.
Nyilvánvaló, hogy a különböző nyomású és higany-adalékos lámpák sugárzása kissé eltérő. Az is nyilvánvaló, hogy a tájékozatlan fogyasztó hajlamos önállóan elképzelni egy termék kívánt tulajdonságait, tulajdonságait, saját feltevései alapján önbizalmat szerezni és vásárolni. És egy adott lámpa spektrumának közzététele vitákat, összehasonlításokat és következtetéseket fog okozni.
A szerző egyszer vásárolt egy OUFK-01 berendezést DRT-125 lámpával, és több évig használta a műanyag termékek UV-állóságának tesztelésére. Két terméket sugároztam be egyszerre, az egyik egy ultraibolya-álló műanyagból készült kontroll, és megnéztem, melyik sárgul be gyorsabban. Egy ilyen alkalmazáshoz nem szükséges a spektrum pontos alakjának ismerete, csak az a fontos, hogy az emitter szélessávú legyen. De miért használjunk szélessávú ultraibolya fényt, ha fertőtlenítésre van szükség?
Az OUFK-01 célja kimondja, hogy a besugárzót akut gyulladásos folyamatokra használják. Vagyis olyan esetekben, amikor a bőrfertőtlenítés pozitív hatása meghaladja a szélessávú ultraibolya sugárzás lehetséges ártalmait. Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben jobb keskeny sávú ultraibolya sugárzást használni, anélkül, hogy a spektrumban olyan hullámhosszak lennének, amelyek nem baktériumölő hatásúak.
Levegőfertőtlenítés
Az ultraibolya fényt nem tartják elégséges eszköznek a felületek fertőtlenítésére, mivel a sugarak nem tudnak behatolni oda, ahol például az alkohol behatol. De az ultraibolya fény hatékonyan fertőtleníti a levegőt.
Tüsszentéskor és köhögéskor több mikrométer méretű cseppek képződnek, amelyek néhány perctől több óráig terjednek a levegőben []. A tuberkulózisos vizsgálatok kimutatták, hogy egyetlen csepp aeroszol is elegendő a fertőzés kialakulásához.
Az utcán viszonylag biztonságban vagyunk a hatalmas levegőmennyiség és -mozgás miatt, amely idővel és napsugárzással képes eloszlatni és fertőtleníteni az esetleges tüsszentést. Még a metróban is, miközben kicsi a fertőzöttek aránya, nagy az egy fertőzöttre jutó levegő összmennyisége, és a jó szellőzés kicsinyíti a fertőzés terjedésének kockázatát. A levegőben terjedő járvány idején a legveszélyesebb hely a lift. Ezért a tüsszentőket karanténba kell helyezni, az elégtelen szellőzésű közterületek levegőjét pedig fertőtleníteni kell.
Recirkulátorok
A levegőfertőtlenítés egyik lehetősége a zárt UV-visszaforgatók. Beszéljük meg az egyik ilyen recirkulátort - a "Dezar 7"-et, amely arról ismert, hogy még az állam első személyének irodájában is látható.
A recirkulátor leírása szerint óránként 100 m3-t fúj, és 100 m3 (körülbelül 5 × 7 × 2,8 méteres) helyiség kezelésére tervezték.
Az óránkénti 100 m3 levegő fertőtlenítésének lehetősége azonban nem jelenti azt, hogy egy óránként 100 m3-es helyiség levegőjét ugyanolyan hatékonyan kezelik. A kezelt levegő felhígítja a szennyezett levegőt, és ebben a formában újra és újra belép a recirkulátorba. Könnyű felépíteni egy matematikai modellt és kiszámítani egy ilyen folyamat hatékonyságát:
Rizs. 20 UV recirkulátor működésének hatása a szellőztetés nélküli helyiség levegőjében lévő mikroorganizmusok számára.
A levegőben lévő mikroorganizmusok koncentrációjának 90%-os csökkentése érdekében a recirkulátornak több mint két órán át kell működnie. Ha nincs szellőzés a helyiségben, ez lehetséges. De általában nincsenek olyan helyiségek, ahol emberek és szellőzés nincs. Például, [] 3 m3 lakásterületenként óránként 1 m2 minimális kültéri légáramlást ír elő szellőztetéshez. Ez egy óránkénti teljes levegőcserének felel meg, és használhatatlanná teszi a recirkulátor működését.
Ha nem a teljes keveredés modelljét vesszük figyelembe, hanem a lamináris fúvókákat, amelyek egy állandó komplex pályán haladnak végig a helyiségben, és bemennek a szellőzésbe, akkor az egyik ilyen fúvóka fertőtlenítésének haszna még kisebb, mint a teljes keveredés modelljében.
Mindenesetre az UV recirkulátor semmivel sem hasznosabb, mint egy nyitott ablak.
A recirkulátorok alacsony hatásfokának egyik oka, hogy a baktériumölő hatás rendkívül csekély az UV áramlás minden wattjára vonatkoztatva. A sugár körülbelül 10 centimétert halad a berendezés belsejében, majd körülbelül k = 0,7 együtthatóval visszaverődik az alumíniumról. Ez azt jelenti, hogy a gerenda effektív útja a berendezésen belül körülbelül fél méter, ami után haszontalanul elnyelődik.
Rizs. 21. Állókép egy YouTube-videóból, amelyen az újrahasznosító szétszerelése látható. Germicid lámpák és alumínium visszaverő felület láthatóak, amelyek az ultraibolya sugárzást sokkal rosszabbul verik vissza, mint a látható fény [].
A klinikai rendelőben nyíltan a falon lógó baktériumölő lámpa, amelyet az orvos ütemezés szerint kapcsol be, sokszorosan hatékonyabb. A nyitott lámpa sugarai több métert tesznek meg, először a levegőt, majd a felületeket fertőtlenítik.
Légsugárzók a szoba felső részében
Azokon a kórházi osztályokon, ahol állandóan ágyhoz kötött betegek tartózkodnak, néha UV-egységeket használnak a mennyezet alatti keringő levegő besugárzására. Az ilyen beépítések fő hátránya, hogy a lámpákat fedő rács csak szigorúan egyirányú sugarakat enged át, és a maradék áramlás több mint 90%-át haszon nélkül nyeli el.
Ezenkívül levegőt fújhat át egy ilyen besugárzón, hogy egyidejűleg recirkulátort hozzon létre, de ez nem történik meg, valószínűleg azért, mert nem hajlandó porgyűjtőt helyezni a helyiségben.
Rizs. 22 Mennyezetre szerelhető UV levegőbesugárzó, kép a helyszínről [].
A rácsok megvédik a helyiségben tartózkodókat az ultraibolya sugárzás közvetlen áramlásától, de a rácson áthaladó áramlás a mennyezetet és a falakat éri, és szórt visszaverődéssel, mintegy 10%-os visszaverődési együtthatóval. A helyiség tele van mindenirányú ultraibolya sugárzással, és az emberek a helyiségben eltöltött idővel arányos ultraibolya sugárzás dózist kapnak.
Lektorok és szerző
Ellenőrzők:
Artyom Balabanov, elektronikai mérnök, UV-keményítő rendszerek fejlesztője;
Rumen Vasilev, Ph.D., fénymérnök, OOD "Interlux", Bulgária;
Vadim Grigorov, biofizikus;
Stanislav Lermontov, világítómérnök, Complex Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., egyetemi docens, félvezető világítástechnika és fotonika, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, egészségügyi intézmények világítástervezési szakembere;
Vitalij Tsvirko, a „TSSOT NAS of Belarus” világításvizsgáló laboratórium vezetője
Szerző: Anton Sharakshane, Ph.D., világítómérnök és biofizikus, az első Moszkvai Állami Orvostudományi Egyetem. ŐKET. Sechenov
referenciák
referenciák
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 ULTRAVIOLETA LEVEGŐ FERTŐTLENÍTÉS
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Optikai sugárzás fizika és világítástechnika. 10. rész: Fotobiológiailag hatékony sugárzás, mennyiségek, szimbólumok és hatásspektrum. Az optikai sugárzás és a világítástechnika fizika. Fotobiológiailag aktív sugárzás. Méretek, szimbólumok és cselekvési spektrumok
[ESNA] ESNA Lighting Handbook, 9. kiadás. szerk. Rea M.S. Illuminating Engineering Society of North America, New York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lámpák és lámparendszerek. Fotobiológiai biztonság
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Mitsui vegyszerek]
[Nejm]
[Festék]
[TUV]
[WHO] Egészségügyi Világszervezet. Ultraibolya sugárzás: Az UV-sugárzás környezeti és egészségügyi hatásainak hivatalos tudományos áttekintése a globális ózonréteg leromlásával kapcsolatban.
[Desar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Ultraibolya baktericid sugárzás alkalmazása a beltéri levegő fertőtlenítésére
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Fűtés, szellőzés és légkondicionálás.
Forrás: will.com