Sifat-sifat ultraviolet bergantung pada panjang gelombang, dan ultraviolet dari sumber yang berbeda memiliki spektrum yang berbeda. Kita akan membahas sumber sinar ultraviolet apa dan bagaimana menggunakannya untuk memaksimalkan efek bakterisidal sekaligus meminimalkan risiko efek biologis yang tidak diinginkan.
Beras. 1. Foto tersebut tidak menunjukkan desinfeksi dengan radiasi UVC, seperti yang mungkin Anda bayangkan, tetapi pelatihan penggunaan pakaian pelindung dengan deteksi titik bercahaya untuk melatih cairan tubuh dalam sinar UVA. UVA adalah sinar ultraviolet yang lembut dan tidak memiliki efek bakterisidal. Menutup mata adalah tindakan pencegahan keselamatan yang masuk akal, karena spektrum luas lampu fluoresen UVA yang digunakan tumpang tindih dengan UVB, yang berbahaya bagi penglihatan (sumber Simon Davis/DFID).
Panjang gelombang cahaya tampak sesuai dengan energi kuantum yang memungkinkan terjadinya aksi fotokimia. Kuanta cahaya tampak merangsang reaksi fotokimia di jaringan fotosensitif tertentu - retina.
Ultraviolet tidak terlihat, panjang gelombangnya lebih pendek, frekuensi dan energi kuantum lebih tinggi, radiasi lebih keras, dan variasi reaksi fotokimia dan efek biologis lebih besar.
Ultraviolet berbeda dalam:
- UVA dengan panjang gelombang panjang/lunak/dekat (400...315 nm) memiliki sifat yang mirip dengan cahaya tampak;
- Kekerasan sedang - UVB (315...280 nm);
- Gelombang pendek/gelombang panjang/keras – UVC (280…100 nm).
Efek bakterisida dari sinar ultraviolet
Efek bakterisidal diberikan oleh sinar ultraviolet keras - UVC, dan pada tingkat lebih rendah oleh sinar ultraviolet keras sedang - UVB. Kurva efisiensi bakterisida menunjukkan bahwa hanya kisaran sempit 230...300 nm, yaitu sekitar seperempat dari kisaran yang disebut ultraviolet, yang memiliki efek bakterisidal yang jelas.
Beras. 2 Kurva efisiensi bakterisida dari []
Kuanta dengan panjang gelombang dalam kisaran ini diserap oleh asam nukleat, yang menyebabkan rusaknya struktur DNA dan RNA. Selain bersifat bakterisida, yaitu membunuh bakteri, rangkaian ini juga memiliki efek virucidal (antiviral), fungisida (antijamur), dan sporicide (membunuh spora). Ini termasuk membunuh virus RNA SARS-CoV-2020 yang menyebabkan pandemi tahun 2.
Efek bakterisida dari sinar matahari
Efek bakterisidal sinar matahari relatif kecil. Mari kita lihat spektrum matahari di atas dan di bawah atmosfer:
Beras. 3. Spektrum radiasi matahari di atas atmosfer dan di permukaan laut. Bagian terkeras dari rentang sinar ultraviolet tidak mencapai permukaan bumi (dipinjam dari Wikipedia).
Perlu memperhatikan spektrum atmosfer di atas yang disorot dengan warna kuning. Energi kuantum tepi kiri spektrum sinar matahari supra-atmosfer dengan panjang gelombang kurang dari 240 nm sesuai dengan energi ikatan kimia sebesar 5.1 eV dalam molekul oksigen “O2”. Oksigen molekuler menyerap kuanta ini, ikatan kimia terputus, atom oksigen “O” terbentuk, yang bergabung kembali menjadi molekul oksigen “O2” dan, sebagian, ozon “O3”.
UVC supra-atmosfer matahari membentuk ozon di bagian atas atmosfer, yang disebut lapisan ozon. Energi ikatan kimia dalam molekul ozon lebih rendah dibandingkan molekul oksigen dan oleh karena itu ozon menyerap kuanta energi yang lebih rendah daripada oksigen. Meskipun oksigen hanya menyerap UVC, lapisan ozon menyerap UVC dan UVB. Ternyata matahari menghasilkan ozon di ujung spektrum ultraviolet, dan ozon ini kemudian menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet keras matahari, sehingga melindungi Bumi.
Sekarang, dengan hati-hati, dengan memperhatikan panjang gelombang dan skala, kita akan menggabungkan spektrum matahari dengan spektrum aksi bakterisida.
Beras. 4 Spektrum aksi bakterisida dan spektrum radiasi matahari.
Terlihat bahwa efek bakterisidal sinar matahari tidak signifikan. Bagian dari spektrum yang mampu memberikan efek bakterisidal hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer. Pada waktu yang berbeda dalam setahun dan pada garis lintang yang berbeda, situasinya sedikit berbeda, tetapi secara kualitatif serupa.
Bahaya sinar ultraviolet
Pemimpin salah satu negara besar tersebut menyarankan: “untuk menyembuhkan COVID-19, Anda perlu memasukkan sinar matahari ke dalam tubuh.” Namun, UV kuman menghancurkan RNA dan DNA, termasuk DNA manusia. Jika Anda “menyalurkan sinar matahari ke dalam tubuh”, orang tersebut akan mati.
Epidermis, terutama stratum korneum sel-sel mati, melindungi jaringan hidup dari UVC. Di bawah lapisan epidermis, hanya kurang dari 1% radiasi UVC yang menembus [WHO]. Gelombang UVB dan UVA yang lebih panjang menembus hingga kedalaman yang lebih dalam.
Jika tidak ada radiasi ultraviolet matahari, mungkin manusia tidak akan memiliki epidermis dan stratum korneum, dan permukaan tubuh akan berlendir, seperti pada siput. Namun karena manusia berevolusi di bawah sinar matahari, hanya permukaan yang terlindung dari sinar matahari saja yang berlendir. Yang paling rentan adalah permukaan mukosa mata, yang secara kondisional terlindungi dari radiasi ultraviolet matahari melalui kelopak mata, bulu mata, alis, keterampilan motorik wajah, dan kebiasaan tidak memandang matahari.
Ketika mereka pertama kali belajar mengganti lensa dengan lensa buatan, dokter mata dihadapkan pada masalah luka bakar retina. Mereka mulai memahami alasannya dan menemukan bahwa lensa manusia yang hidup tidak tembus cahaya ultraviolet dan melindungi retina. Setelah itu, lensa buatan juga dibuat buram terhadap sinar ultraviolet.
Gambaran mata pada sinar ultraviolet menggambarkan kekeruhan lensa terhadap sinar ultraviolet. Anda tidak boleh menyinari mata Anda sendiri dengan sinar ultraviolet, karena seiring berjalannya waktu lensa menjadi keruh, termasuk karena dosis sinar ultraviolet yang terakumulasi selama bertahun-tahun, dan perlu diganti. Oleh karena itu, kami akan menggunakan pengalaman orang-orang pemberani yang mengabaikan keselamatan, menyorotkan senter ultraviolet pada panjang gelombang 365 nm ke mata mereka, dan memposting hasilnya di YouTube.
Beras. 5 Cuplikan dari video di channel Youtube “Kreosan”.
Senter ultraviolet pemicu pendaran dengan panjang gelombang 365 nm (UVA) sangat populer. Mereka dibeli oleh orang dewasa, tetapi mau tidak mau jatuh ke tangan anak-anak. Anak-anak menyorotkan senter ini ke mata mereka dan melihat dengan cermat dan lama pada kristal yang bersinar itu. Dianjurkan untuk mencegah tindakan tersebut. Jika hal ini terjadi, Anda dapat meyakinkan diri sendiri bahwa katarak pada penelitian pada tikus kemungkinan besar disebabkan oleh iradiasi UVB pada lensa, namun efek katarogenik UVA tidak stabil [].
Namun spektrum aksi sinar ultraviolet pada lensa secara pasti masih belum diketahui. Dan mengingat katarak adalah efek yang sangat tertunda, Anda memerlukan kecerdasan untuk tidak menyinari sinar ultraviolet ke mata Anda terlebih dahulu.
Selaput lendir mata menjadi meradang relatif cepat di bawah radiasi ultraviolet, hal ini disebut fotokeratitis dan fotokonjungtivitis. Selaput lendir menjadi merah, dan perasaan “pasir di mata” muncul. Efeknya hilang setelah beberapa hari, namun luka bakar yang berulang dapat menyebabkan kekeruhan pada kornea.
Panjang gelombang yang menyebabkan efek ini kira-kira sesuai dengan fungsi bahaya UV tertimbang yang diberikan dalam standar keamanan fotobiologis [IEC 62471] dan kira-kira sama dengan rentang pembasmi kuman.
Beras. 6 Spektrum radiasi ultraviolet menyebabkan fotokonjungtivitis dan fotokeratitis dari [] dan fungsi tertimbang dari bahaya UV aktinik pada kulit dan mata dari [].
Ambang batas dosis untuk fotokeratitis dan fotokonjungtivitis adalah 50-100 J/m2, nilai ini tidak melebihi dosis yang digunakan untuk desinfeksi. Tidak mungkin mendisinfeksi selaput lendir mata dengan sinar ultraviolet tanpa menyebabkan peradangan.
Eritema, yaitu “sengatan matahari”, berbahaya karena radiasi ultraviolet dalam kisaran hingga 300 nm. Menurut beberapa sumber, efisiensi spektral maksimum eritema adalah pada panjang gelombang sekitar 300 nm []. Dosis minimum yang menyebabkan eritema yang hampir tidak terlihat MED (Dosis Eritema Minimum) untuk jenis kulit yang berbeda berkisar antara 150 hingga 2000 J/m2. Bagi penduduk zona tengah, DER tipikal dapat dianggap bernilai sekitar 200...300 J/m2.
UVB pada rentang 280-320 nm dengan maksimum sekitar 300 nm menyebabkan kanker kulit. Tidak ada batasan dosis; dosis yang lebih tinggi berarti risiko yang lebih tinggi, dan efeknya tertunda.
Beras. 7 kurva aksi UV menyebabkan eritema dan kanker kulit.
Penuaan kulit akibat foto disebabkan oleh radiasi ultraviolet pada seluruh rentang 200...400 nm. Ada foto terkenal tentang seorang pengemudi truk yang terkena radiasi ultraviolet matahari terutama di sisi kirinya saat mengemudi. Pengemudi memiliki kebiasaan mengemudi dengan kaca jendela diturunkan, namun sisi kanan wajahnya terlindungi dari radiasi ultraviolet matahari oleh kaca depan. Perbedaan kondisi kulit terkait usia di sisi kanan dan kiri sangat mengesankan:
Beras. 8 Foto seorang pengemudi yang mengemudi dengan jendela terbuka selama 28 tahun [].
Jika kita memperkirakan secara kasar bahwa usia kulit di berbagai sisi wajah seseorang berbeda dua puluh tahun dan ini adalah konsekuensi dari kenyataan bahwa selama kurang lebih dua puluh tahun yang sama, satu sisi wajah disinari matahari, dan sisi lainnya. tidak, kita dapat dengan hati-hati menyimpulkan bahwa satu hari di bawah sinar matahari terbuka adalah satu hari dan membuat kulit menua.
Dari data referensi [] diketahui bahwa di garis lintang pertengahan pada musim panas di bawah sinar matahari langsung, dosis eritema minimum 200 J/m2 terakumulasi lebih cepat dibandingkan dalam satu jam. Membandingkan angka-angka ini dengan kesimpulan yang diambil, kita dapat menarik kesimpulan lain: penuaan kulit selama penggunaan lampu ultraviolet secara berkala dan jangka pendek bukanlah bahaya yang berarti.
Berapa banyak sinar ultraviolet yang dibutuhkan untuk desinfeksi?
Jumlah mikroorganisme yang bertahan hidup di permukaan dan di udara berkurang secara eksponensial seiring dengan meningkatnya dosis radiasi ultraviolet. Misalnya, dosis yang dapat membunuh 90% Mycobacterium tuberkulosis adalah 10 J/m2. Dua dosis membunuh 99%, tiga dosis membunuh 99,9%, dan seterusnya.
Beras. 9 Ketergantungan proporsi Mycobacterium tuberkulosis yang bertahan hidup pada dosis radiasi ultraviolet pada panjang gelombang 254 nm.
Ketergantungan eksponensial ini luar biasa karena dosis kecil sekalipun dapat membunuh sebagian besar mikroorganisme.
Di antara yang tercantum dalam [] mikroorganisme patogen, Salmonella adalah yang paling tahan terhadap radiasi ultraviolet. Dosis yang membunuh 90% bakterinya adalah 80 J/m2. Menurut ulasan [Kowalski2020], dosis rata-rata yang membunuh 90% virus corona adalah 67 J/m2. Tetapi untuk sebagian besar mikroorganisme, dosis ini tidak melebihi 50 J/m2. Untuk tujuan praktis, Anda dapat mengingat bahwa dosis standar yang mendisinfeksi dengan efisiensi 90% adalah 50 J/m2.
Menurut metodologi saat ini yang disetujui oleh Kementerian Kesehatan Rusia untuk menggunakan radiasi ultraviolet untuk desinfeksi udara [] efisiensi desinfeksi maksimum “tiga sembilan” atau 99,9% diperlukan untuk ruang operasi, rumah sakit bersalin, dll. Untuk ruang kelas sekolah, gedung umum, dll. “satu sembilan” sudah cukup, yaitu 90% mikroorganisme dimusnahkan. Artinya, tergantung pada kategori ruangannya, satu hingga tiga dosis standar 50...150 J/m2 sudah cukup.
Contoh memperkirakan waktu penyinaran yang diperlukan: katakanlah udara dan permukaan ruangan berukuran 5 × 7 × 2,8 meter perlu didesinfeksi, yang menggunakan satu lampu terbuka Philips TUV 30W.
Deskripsi teknis lampu menunjukkan aliran bakterisida 12 W []. Dalam kasus yang ideal, seluruh aliran hanya mengalir ke permukaan yang didesinfeksi, tetapi dalam situasi nyata, setengah dari aliran akan terbuang percuma, misalnya akan menerangi dinding di belakang lampu dengan intensitas yang berlebihan. Oleh karena itu, kami akan mengandalkan aliran berguna sebesar 6 watt. Luas permukaan ruangan yang disinari total adalah lantai 35 m2 + plafon 35 m2 + dinding 67 m2, total 137 m2.
Rata-rata fluks radiasi bakterisida yang jatuh ke permukaan adalah 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. Dalam satu jam, yaitu dalam 3600 detik, permukaan ini akan menerima dosis 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, atau sekitar 150 J/m2. Yang setara dengan tiga dosis standar 50 J/m2 atau “tiga sembilan” - efisiensi bakterisida 99,9%, yaitu. persyaratan ruang operasi. Dan karena dosis yang dihitung, sebelum jatuh ke permukaan, melewati volume ruangan, udara didesinfeksi dengan efisiensi yang sama.
Jika persyaratan untuk sterilitas kecil dan “satu sembilan” sudah cukup, misalnya, waktu penyinaran diperlukan tiga kali lebih sedikit - sekitar 20 menit.
Perlindungan UV
Tindakan perlindungan utama selama desinfeksi ultraviolet adalah meninggalkan ruangan. Berada di dekat lampu UV yang berfungsi, tetapi memalingkan muka tidak akan membantu; selaput lendir mata masih terkena radiasi.
Kacamata kaca dapat menjadi salah satu upaya untuk melindungi selaput lendir mata. Pernyataan kategoris “kaca tidak memancarkan radiasi ultraviolet” tidak benar; sampai batas tertentu memang demikian, dan merek kaca yang berbeda memancarkan radiasi ultraviolet dengan cara yang berbeda pula. Namun secara umum, seiring dengan berkurangnya panjang gelombang, transmitansinya menurun, dan UVC hanya ditransmisikan secara efektif melalui kaca kuarsa. Kacamata kacamata sama sekali bukan kuarsa.
Kami yakin dapat mengatakan bahwa lensa kacamata bertanda UV400 tidak memancarkan radiasi ultraviolet.
Beras. 10 Spektrum transmisi kacamata dengan indeks UV380, UV400 dan UV420. Gambar dari situs web []
Tindakan perlindungan lainnya adalah penggunaan sumber kisaran UVC bakterisida yang tidak memancarkan potensi bahaya, tetapi tidak efektif untuk desinfeksi, rentang UVB dan UVA.
Sumber ultraviolet
dioda UV
Dioda ultraviolet (UVA) 365 nm yang paling umum dirancang untuk "senter polisi" yang menghasilkan pendaran untuk mendeteksi kontaminan yang tidak terlihat tanpa ultraviolet. Disinfeksi dengan dioda seperti itu tidak mungkin dilakukan (lihat Gambar 11).
Untuk desinfeksi, dioda UVC gelombang pendek dengan panjang gelombang 265 nm dapat digunakan. Biaya modul dioda yang akan menggantikan lampu bakterisida merkuri tiga kali lipat lebih tinggi daripada biaya lampu, sehingga dalam praktiknya larutan tersebut tidak digunakan untuk mendisinfeksi area yang luas. Namun perangkat kompak yang menggunakan dioda UV bermunculan untuk mendisinfeksi area kecil - instrumen, telepon, lesi kulit, dll.
Lampu merkuri bertekanan rendah
Lampu merkuri bertekanan rendah adalah standar yang digunakan untuk membandingkan semua sumber lainnya.
Bagian utama energi radiasi uap merkuri pada tekanan rendah dalam pelepasan listrik jatuh pada panjang gelombang 254 nm, ideal untuk desinfeksi. Sebagian kecil energi dipancarkan pada panjang gelombang 185 nm, yang secara intensif menghasilkan ozon. Dan sangat sedikit energi yang dipancarkan pada panjang gelombang lain, termasuk rentang cahaya tampak.
Pada lampu fluoresen merkuri cahaya putih konvensional, kaca bohlam tidak mentransmisikan radiasi ultraviolet yang dipancarkan oleh uap merkuri. Namun fosfor, berupa bubuk putih di dinding labu, bersinar dalam kisaran yang terlihat di bawah pengaruh radiasi ultraviolet.
Lampu UVB atau UVA dirancang dengan cara yang sama, bohlam kaca tidak memancarkan puncak 185 nm dan puncak 254 nm, namun fosfor di bawah pengaruh radiasi ultraviolet gelombang pendek tidak memancarkan cahaya tampak, melainkan ultraviolet gelombang panjang. radiasi. Ini adalah lampu untuk keperluan teknis. Dan karena spektrum lampu UVA mirip dengan spektrum matahari, lampu tersebut juga digunakan untuk penyamakan. Perbandingan spektrum dengan kurva efisiensi bakterisida menunjukkan bahwa penggunaan lampu UVB dan khususnya lampu UVA untuk desinfeksi tidak tepat.
Beras. 11 Perbandingan kurva efisiensi bakterisida, spektrum lampu UVB, spektrum lampu tanning UVA dan spektrum dioda 365 nm. Spektrum lampu diambil dari situs web American Paint Produsen Association [].
Perhatikan bahwa spektrum lampu fluoresen UVA luas dan mencakup rentang UVB. Spektrum dioda 365 nm jauh lebih sempit, ini disebut “UVA jujur”. Jika UVA diperlukan untuk menghasilkan pendaran untuk tujuan dekoratif atau untuk mendeteksi kontaminan, penggunaan dioda lebih aman daripada menggunakan lampu fluoresen ultraviolet.
Lampu bakterisida merkuri UVC bertekanan rendah berbeda dari lampu neon karena tidak ada fosfor di dinding bohlam, dan bohlam mentransmisikan sinar ultraviolet. Jalur utama 254 nm selalu ditransmisikan, dan jalur penghasil ozon 185 nm dapat dibiarkan dalam spektrum lampu atau dihilangkan dengan bola kaca dengan transmisi selektif.
Beras. 12 Kisaran emisi ditunjukkan pada label lampu ultraviolet. Lampu pembasmi kuman UVC dapat dikenali dari tidak adanya fosfor pada bohlamnya.
Ozon memiliki efek bakterisida tambahan, tetapi bersifat karsinogen, oleh karena itu, agar tidak menunggu ozon terkikis setelah disinfeksi, digunakan lampu non-pembentuk ozon tanpa garis spektrum 185 nm. Lampu ini memiliki spektrum yang hampir ideal - jalur utama dengan efisiensi bakterisida tinggi yaitu 254 nm, radiasi sangat lemah dalam rentang ultraviolet non-bakterisida, dan radiasi "sinyal" kecil dalam rentang tampak.
Beras. 13. Spektrum lampu merkuri UVC bertekanan rendah (disediakan oleh majalah lumen2b.ru) dikombinasikan dengan spektrum radiasi matahari (dari Wikipedia) dan kurva efisiensi bakterisida (dari ESNA Lighting Handbook []).
Cahaya biru dari lampu pembasmi kuman memungkinkan Anda melihat bahwa lampu merkuri menyala dan berfungsi. Pendarnya lemah, dan ini memberikan kesan menyesatkan bahwa lampu aman untuk dilihat. Kami tidak merasa bahwa radiasi dalam kisaran UVC menyumbang 35...40% dari total daya yang dikonsumsi oleh lampu.
Beras. 14 Sebagian kecil energi radiasi uap merkuri berada dalam kisaran tampak dan terlihat sebagai cahaya biru lemah.
Lampu merkuri bakterisida bertekanan rendah mempunyai bahan dasar yang sama dengan lampu neon biasa, namun dibuat dengan panjang yang berbeda sehingga lampu bakterisida tidak dimasukkan ke dalam lampu biasa. Lampu untuk lampu bakterisida, selain dimensinya, dibedakan oleh fakta bahwa semua bagian plastik tahan terhadap radiasi ultraviolet, kabel dari ultraviolet tertutup, dan tidak ada diffuser.
Untuk kebutuhan bakterisida di rumah, penulis menggunakan lampu bakterisida 15 W yang sebelumnya digunakan untuk mendisinfeksi larutan nutrisi instalasi hidroponik. Analoginya dapat ditemukan dengan mencari “aquarium uv sterilisator”. Saat lampu beroperasi, ozon dilepaskan, yang tidak baik, tetapi berguna untuk mendisinfeksi, misalnya sepatu.
Beras. 15 Lampu merkuri bertekanan rendah dengan berbagai jenis alas. Gambar dari situs Aliexpress.
Lampu merkuri bertekanan sedang dan tinggi
Peningkatan tekanan uap merkuri menyebabkan spektrum yang lebih kompleks; spektrum meluas dan lebih banyak garis muncul di dalamnya, termasuk pada panjang gelombang yang menghasilkan ozon. Pengenalan bahan tambahan ke dalam merkuri menyebabkan kompleksitas spektrum yang lebih besar. Ada banyak jenis lampu seperti itu, dan spektrum masing-masingnya istimewa.
Beras. 16 Contoh spektrum lampu merkuri bertekanan sedang dan tinggi
Meningkatkan tekanan mengurangi efisiensi lampu. Dengan menggunakan merek Aquafineuv sebagai contoh, lampu UVC bertekanan sedang memancarkan 15-18% konsumsi daya, dan bukan 40% seperti lampu bertekanan rendah. Dan biaya peralatan per watt aliran UVC lebih tinggi [].
Penurunan efisiensi dan peningkatan biaya lampu dikompensasi oleh kekompakannya. Misalnya, desinfeksi air mengalir atau pengeringan pernis yang diterapkan pada kecepatan tinggi dalam pencetakan memerlukan sumber yang ringkas dan kuat; biaya dan efisiensi spesifik tidak penting. Tapi tidak benar menggunakan lampu seperti itu untuk disinfeksi.
Iradiator UV terbuat dari pembakar DRL dan lampu DRT
Ada cara “populer” untuk mendapatkan sumber ultraviolet yang kuat dengan harga yang relatif murah. Sudah tidak dipakai lagi, tapi lampu DRL putih 125...1000 W masih dijual. Pada lampu ini, di dalam labu luar terdapat "pembakar" - lampu merkuri bertekanan tinggi. Ia memancarkan sinar ultraviolet broadband, yang terhalang oleh bola kaca bagian luar, namun menyebabkan fosfor di dindingnya bersinar. Jika Anda memecahkan labu luar dan menghubungkan pembakar ke jaringan melalui tersedak standar, Anda akan mendapatkan pemancar ultraviolet broadband yang kuat.
Pemancar buatan sendiri memiliki kelemahan: efisiensi rendah dibandingkan dengan lampu bertekanan rendah, sebagian besar radiasi ultraviolet berada di luar jangkauan bakterisida, dan Anda tidak dapat tinggal di dalam ruangan selama beberapa waktu setelah mematikan lampu sampai ozon hancur atau hilang.
Namun kelebihannya juga tidak bisa dipungkiri: biaya rendah dan daya tinggi dalam ukuran yang kompak. Salah satu keuntungannya adalah dihasilkannya ozon. Ozon akan mendisinfeksi permukaan yang teduh dan tidak terkena sinar ultraviolet.
Beras. 17 Iradiator ultraviolet terbuat dari lampu DRL. Foto tersebut dipublikasikan dengan izin dari penulisnya, seorang dokter gigi Bulgaria, yang menggunakan iradiator ini selain lampu bakterisida standar Philips TUV 30W.
Sumber ultraviolet serupa untuk desinfeksi dalam bentuk lampu merkuri bertekanan tinggi digunakan dalam iradiator tipe OUFK-01 “Solnyshko”.
Misalnya, untuk lampu populer “DRT 125-1” pabrikan tidak mempublikasikan spektrumnya, namun memberikan parameter dalam dokumentasi: intensitas iradiasi pada jarak 1 m dari lampu UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, aliran bakterisida 8 W, dan setelah digunakan, diperlukan ventilasi ruangan dari ozon []. Menanggapi pertanyaan langsung tentang perbedaan antara lampu DRT dan pembakar DRL, pabrikan menjawab di blognya bahwa DRT memiliki lapisan isolasi hijau pada katoda.
Beras. 18 Sumber ultraviolet broadband - lampu DRT-125
Berdasarkan karakteristik yang disebutkan, jelas bahwa spektrumnya adalah broadband dengan porsi radiasi yang hampir sama pada ultraviolet lunak, sedang, dan keras, termasuk UVC keras penghasil ozon. Aliran bakterisida adalah 6,4% dari konsumsi daya, yaitu efisiensi 6 kali lebih kecil dibandingkan lampu tubular bertekanan rendah.
Pabrikan tidak mempublikasikan spektrum lampu ini, dan gambar yang sama dengan spektrum salah satu DRT beredar di Internet. Sumber aslinya tidak diketahui, namun rasio energi pada rentang UVC, UVB, dan UVA tidak sesuai dengan yang dinyatakan untuk lampu DRT-125. Untuk DRT, dinyatakan rasio yang kira-kira sama, dan spektrumnya menunjukkan bahwa energi UVB jauh lebih besar daripada energi UBC. Dan pada UVA jumlahnya berkali-kali lipat lebih tinggi dibandingkan pada UVB.
Beras. 19. Spektrum lampu busur merkuri bertekanan tinggi, yang paling sering menggambarkan spektrum DRT-125, banyak digunakan untuk keperluan medis.
Jelas bahwa lampu dengan tekanan berbeda dan bahan tambahan merkuri mengeluarkan emisi yang sedikit berbeda. Jelas juga bahwa konsumen yang kurang informasi cenderung membayangkan secara mandiri karakteristik dan sifat yang diinginkan dari suatu produk, memperoleh kepercayaan berdasarkan asumsinya sendiri, dan melakukan pembelian. Dan publikasi spektrum lampu tertentu akan menimbulkan diskusi, perbandingan dan kesimpulan.
Penulis pernah membeli instalasi OUFK-01 dengan lampu DRT-125 dan menggunakannya selama beberapa tahun untuk menguji ketahanan produk plastik terhadap sinar UV. Saya menyinari dua produk sekaligus, salah satunya adalah produk kontrol yang terbuat dari plastik tahan ultraviolet, dan melihat produk mana yang lebih cepat menguning. Untuk penerapan seperti itu, pengetahuan tentang bentuk spektrum yang tepat tidak diperlukan; yang penting adalah emitornya berupa broadband. Namun mengapa menggunakan sinar ultraviolet broadband jika disinfeksi diperlukan?
Tujuan dari OUFK-01 menyatakan bahwa iradiator digunakan untuk proses inflamasi akut. Artinya, dalam kasus di mana efek positif dari desinfeksi kulit melebihi kemungkinan bahaya radiasi ultraviolet broadband. Jelasnya, dalam hal ini, lebih baik menggunakan ultraviolet pita sempit, tanpa panjang gelombang dalam spektrum yang memiliki efek selain bakterisida.
Disinfeksi udara
Sinar ultraviolet dianggap tidak cukup untuk mendisinfeksi permukaan, karena sinarnya tidak dapat menembus tempat, misalnya alkohol. Namun sinar ultraviolet secara efektif mendisinfeksi udara.
Saat bersin dan batuk, terbentuk tetesan berukuran beberapa mikrometer, yang menggantung di udara dari beberapa menit hingga beberapa jam []. Penelitian tuberkulosis menunjukkan bahwa satu tetes aerosol saja sudah cukup untuk menyebabkan infeksi.
Di jalanan kita relatif aman karena volume dan mobilitas udara yang besar, yang dapat menyebarkan dan mendisinfeksi bersin seiring waktu dan radiasi matahari. Bahkan di wilayah metropolitan, walaupun proporsi orang yang terinfeksi kecil, total volume udara per orang yang terinfeksi besar, dan ventilasi yang baik membuat risiko penyebaran infeksi menjadi kecil. Tempat paling berbahaya selama pandemi penyakit yang ditularkan melalui udara adalah lift. Oleh karena itu, mereka yang bersin harus dikarantina, dan udara di ruang publik yang ventilasinya tidak memadai perlu didesinfeksi.
Sirkulasi ulang
Salah satu pilihan untuk desinfeksi udara adalah pendaur ulang UV tertutup. Mari kita bahas salah satu recirculator ini - "Dezar 7", yang dikenal bahkan di kantor orang pertama negara.
Deskripsi recirculator mengatakan bahwa ia berhembus 100 m3 per jam dan dirancang untuk mengolah ruangan dengan volume 100 m3 (kira-kira 5 × 7 × 2,8 meter).
Namun, kemampuan untuk mendisinfeksi 100 m3 udara per jam tidak berarti bahwa udara di ruangan berukuran 100 m3 per jam akan diolah secara efektif. Udara yang diolah mengencerkan udara kotor, dan dalam bentuk ini memasuki resirkulasi lagi dan lagi. Sangat mudah untuk membuat model matematika dan menghitung efisiensi proses tersebut:
Beras. 20 Pengaruh pengoperasian resirkulator UV terhadap jumlah mikroorganisme di udara ruangan tanpa ventilasi.
Untuk mengurangi konsentrasi mikroorganisme di udara hingga 90%, recirculator perlu bekerja lebih dari dua jam. Jika tidak ada ventilasi di dalam ruangan, hal ini mungkin terjadi. Tapi biasanya tidak ada ruangan dengan orang dan tanpa ventilasi. Misalnya, [] menetapkan laju aliran udara luar ruangan minimum untuk ventilasi sebesar 3 m3 per jam per 1 m2 luas apartemen. Hal ini berarti penggantian udara secara menyeluruh satu kali dalam satu jam dan menjadikan pengoperasian resirkulator tidak berguna.
Jika kita mempertimbangkan model bukan pencampuran sempurna, tetapi pancaran laminar yang melewati lintasan kompleks yang stabil di dalam ruangan dan masuk ke ventilasi, maka manfaat desinfeksi salah satu pancaran ini bahkan lebih kecil dibandingkan model pencampuran sempurna.
Bagaimanapun, resirkulator UV tidak lebih berguna daripada jendela yang terbuka.
Salah satu alasan rendahnya efisiensi resirkulator adalah karena efek bakterisida yang sangat kecil per watt aliran UV. Sinar bergerak sekitar 10 sentimeter di dalam instalasi, kemudian dipantulkan dari aluminium dengan koefisien sekitar k = 0,7. Artinya, jalur efektif sinar di dalam instalasi adalah sekitar setengah meter, setelah itu diserap tanpa manfaat.
Beras. 21. Cuplikan dari video YouTube yang memperlihatkan pendaur ulang sedang dibongkar. Lampu pembasmi kuman penyakit dan permukaan reflektif aluminium terlihat, yang memantulkan radiasi ultraviolet jauh lebih buruk daripada cahaya tampak [].
Lampu bakterisida, yang digantung terbuka di dinding kantor klinik dan dinyalakan oleh dokter sesuai jadwal, jauh lebih efektif. Sinar dari lampu terbuka merambat beberapa meter, pertama-tama mendisinfeksi udara dan kemudian permukaannya.
Iradiator udara di bagian atas ruangan
Di bangsal rumah sakit di mana pasien yang terbaring di tempat tidur terus-menerus hadir, unit UV terkadang digunakan untuk menyinari aliran udara yang bersirkulasi di bawah langit-langit. Kerugian utama dari instalasi tersebut adalah kisi-kisi yang menutupi lampu hanya memungkinkan sinar lewat secara ketat dalam satu arah, menyerap lebih dari 90% aliran yang tersisa tanpa manfaat.
Anda juga dapat meniupkan udara melalui iradiator tersebut untuk membuat resirkulator pada saat yang bersamaan, tetapi hal ini tidak dilakukan, mungkin karena keengganan untuk memiliki akumulator debu di dalam ruangan.
Beras. 22 Iradiator udara UV yang dipasang di langit-langit, gambar dari situs [].
Kisi-kisi melindungi orang-orang di dalam ruangan dari aliran langsung radiasi ultraviolet, namun aliran yang melewati kisi-kisi mengenai langit-langit dan dinding dan dipantulkan secara menyebar, dengan koefisien refleksi sekitar 10%. Ruangan tersebut dipenuhi dengan radiasi ultraviolet segala arah dan orang menerima dosis radiasi ultraviolet yang sebanding dengan waktu yang dihabiskan di dalam ruangan.
Reviewer dan penulis
Peninjau:
Artyom Balabanov, insinyur elektronik, pengembang sistem pengawetan UV;
Rumen Vasilev, Ph.D., insinyur pencahayaan, OOD "Interlux", Bulgaria;
Vadim Grigorov, ahli biofisika;
Stanislav Lermontov, insinyur pencahayaan, Complex Systems LLC;
Alexei Pankrashkin, Ph.D., Associate Professor, teknik pencahayaan semikonduktor dan fotonik, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, spesialis desain pencahayaan untuk institusi medis;
Vitaly Tsvirko, kepala laboratorium pengujian pencahayaan "TSSOT NAS Belarus"
penulis: Anton Sharakshane, Ph.D., insinyur pencahayaan dan ahli biofisika, Universitas Kedokteran Negeri Moskow Pertama dinamai menurut namanya. MEREKA. Sechenov
referensi
referensi
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 DISINFEKSI UDARA ULTRAVIOLET
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Fisika radiasi optik dan teknik penerangan. Bagian 10: Radiasi, kuantitas, simbol, dan spektrum aksi yang efektif secara fotobiologis. Fisika radiasi optik dan teknik pencahayaan. Radiasi aktif secara fotobiologis. Dimensi, simbol dan spektrum aksi
[ESNA] Buku Panduan Pencahayaan ESNA, Edisi ke-9. ed. Rea MS Illuminating Engineering Society Amerika Utara, New York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lampu dan sistem lampu. Keamanan fotobiologis
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski dkk., Kerentanan Ultraviolet Virus Corona COVID-2020 19, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Bahan kimia Mitsui]
[Nejm]
[Cat]
[TUV]
[WHO] Organisasi Kesehatan Dunia. Radiasi Ultraviolet: Tinjauan ilmiah formal mengenai dampak radiasi UV terhadap lingkungan dan kesehatan, dengan mengacu pada penipisan ozon global.
[Desar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Penggunaan radiasi bakterisida ultraviolet untuk desinfeksi udara dalam ruangan
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Pemanasan, ventilasi dan pendingin udara.
Sumber: www.habr.com