Ultravioletinės savybės priklauso nuo bangos ilgio, o skirtingų šaltinių ultravioletiniai spinduliai turi skirtingą spektrą. Aptarsime, kokie ultravioletinių spindulių šaltiniai ir kaip juos naudoti, siekiant maksimaliai padidinti baktericidinį poveikį ir sumažinti nepageidaujamo biologinio poveikio riziką.
Ryžiai. 1. Nuotraukoje parodyta ne dezinfekcija UVC spinduliuote, kaip galima pamanyti, o treniruotės naudotis apsauginiu kostiumu su švytinčių kūno skysčių dėmių aptikimu UVA spinduliuose. UVA yra minkštas ultravioletinis ir neturi baktericidinio poveikio. Akių užmerkimas yra pagrįsta atsargumo priemonė, nes platus naudojamų UVA fluorescencinių lempų spektras sutampa su UVB, kuris kenkia regėjimui (šaltinis Simon Davis/DFID).
Matomos šviesos bangos ilgis atitinka kvantinę energiją, kuriai esant fotocheminis veiksmas tiesiog tampa įmanomas. Matomi šviesos kvantai sužadina fotochemines reakcijas specifiniame šviesai jautriame audinyje – tinklainėje.
Ultravioletas yra nematomas, jo bangos ilgis trumpesnis, kvanto dažnis ir energija didesnis, spinduliuotė atšiauresnė, fotocheminių reakcijų ir biologinių poveikių įvairovė didesnė.
Ultravioletiniai spinduliai skiriasi:
- Ilgos bangos/minkštas/artimas UVA (400...315 nm) savybėmis panašus į matomą šviesą;
- Vidutinio kietumo - UVB (315...280 nm);
- Trumposios bangos / ilgosios bangos / kietasis – UVC (280…100 nm).
Baktericidinis ultravioletinių spindulių poveikis
Baktericidinį poveikį daro kietoji ultravioletinė šviesa – UVC, o kiek mažiau – vidutinio kietumo ultravioletinė šviesa – UVB. Baktericidinio efektyvumo kreivė rodo, kad tik siauras 230...300 nm diapazonas, tai yra maždaug ketvirtadalis diapazono, vadinamo ultravioletiniu, turi aiškų baktericidinį poveikį.
Ryžiai. 2 Baktericidinio efektyvumo kreivės iš []
Kvantai, kurių bangos ilgiai yra šiame diapazone, yra sugeriami nukleino rūgščių, todėl sunaikinama DNR ir RNR struktūra. Be baktericidinio, ty naikinančio bakterijas, šis diapazonas turi virucidinį (antivirusinį), fungicidinį (priešgrybelinį) ir sporicidinį (naikina sporas) poveikį. Tai apima RNR viruso SARS-CoV-2020, kuris sukėlė 2 m. pandemiją, sunaikinimą.
Baktericidinis saulės spindulių poveikis
Baktericidinis saulės spindulių poveikis yra palyginti mažas. Pažvelkime į saulės spektrą virš ir žemiau atmosferos:
Ryžiai. 3. Saulės spinduliuotės spektras virš atmosferos ir jūros lygyje. Atšiauriausia ultravioletinių spindulių diapazono dalis nepasiekia žemės paviršiaus (pasiskolinta iš Vikipedijos).
Verta atkreipti dėmesį į virš atmosferos esantį spektrą, paryškintą geltonai. Viršatmosferinių saulės spindulių, kurių bangos ilgis mažesnis nei 240 nm, kairiojo spektro kvantinė energija atitinka 5.1 eV cheminio ryšio energiją deguonies molekulėje „O2“. Molekulinis deguonis sugeria šiuos kvantus, nutrūksta cheminis ryšys, susidaro atominis deguonis „O“, kuris vėl susijungia į deguonies „O2“ ir iš dalies ozono „O3“ molekules.
Saulės viršatmosferinis UVC sudaro ozoną viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, vadinamuose ozono sluoksniu. Cheminio ryšio energija ozono molekulėje yra mažesnė nei deguonies molekulėje, todėl ozonas sugeria mažesnius energijos kiekius nei deguonis. Ir nors deguonis sugeria tik UVC, ozono sluoksnis sugeria UVC ir UVB. Pasirodo, saulė generuoja ozoną pačiame ultravioletinės spektro dalies pakraštyje, o šis ozonas tada sugeria didžiąją dalį kietosios saulės ultravioletinės spinduliuotės, apsaugodamas Žemę.
Dabar atidžiai, atkreipdami dėmesį į bangos ilgius ir mastelį, sujungsime saulės spektrą su baktericidinio veikimo spektru.
Ryžiai. 4 Baktericidinio poveikio spektras ir saulės spinduliuotės spektras.
Matyti, kad saulės spindulių baktericidinis poveikis yra nereikšmingas. Spektro dalis, galinti turėti baktericidinį poveikį, yra beveik visiškai sugeriama atmosferoje. Skirtingu metų laiku ir skirtingose platumose situacija šiek tiek skiriasi, bet kokybiškai panaši.
Ultravioletinis pavojus
Vienos iš didžiųjų šalių lyderis pasiūlė: „Norint išgydyti COVID-19, į kūną reikia įnešti saulės šviesos“. Tačiau baktericidinis UV sunaikina RNR ir DNR, įskaitant žmogaus. Jei „suteiksite saulės šviesą į kūną“, žmogus mirs.
Epidermis, visų pirma negyvų ląstelių raginis sluoksnis, apsaugo gyvus audinius nuo UVC. Po epidermio sluoksniu prasiskverbia tik mažiau nei 1% UVC spinduliuotės [PSO]. Ilgesnės UVB ir UVA bangos prasiskverbia į didesnį gylį.
Jei nebūtų saulės ultravioletinės spinduliuotės, galbūt žmonės neturėtų epidermio ir raginio sluoksnio, o kūno paviršius būtų gleivėtas, kaip sraigių. Tačiau kadangi žmonės išsivystė po saule, tik nuo saulės apsaugoti paviršiai yra gleivėti. Labiausiai pažeidžiamas yra gleivinis akies paviršius, sąlygiškai nuo saulės ultravioletinės spinduliuotės apsaugotas vokais, blakstienos, antakiais, veido motorika, įprotis nežiūrėti į saulę.
Pirmą kartą išmokę lęšiuką pakeisti dirbtiniu, oftalmologai susidūrė su tinklainės nudegimų problema. Jie pradėjo suprasti priežastis ir išsiaiškino, kad gyvo žmogaus lęšiukas yra nepralaidus ultravioletiniams spinduliams ir apsaugo tinklainę. Po to dirbtiniai lęšiai taip pat buvo nepermatomi ultravioletiniams spinduliams.
Akies vaizdas ultravioletiniuose spinduliuose iliustruoja lęšio neskaidrumą ultravioletiniams spinduliams. Neturėtumėte apšviesti savo akies ultravioletiniais spinduliais, nes laikui bėgant lęšis tampa drumstas, taip pat ir dėl per metus sukauptos ultravioletinės šviesos dozės, todėl jį reikia pakeisti. Todėl pasitelksime drąsių žmonių, kurie nepaisė saugumo, į akis švystelėjo 365 nm bangos ilgio ultravioletinį žibintuvėlį ir rezultatą paskelbė YouTube, patirtimi.
Ryžiai. 5 Kadras iš Youtube kanalo „Kreosan“ vaizdo įrašo.
Liuminescenciją sukeliantys ultravioletiniai žibintuvėliai, kurių bangos ilgis yra 365 nm (UVA), yra populiarūs. Juos perka suaugusieji, tačiau neišvengiamai patenka į vaikų rankas. Vaikai šviečia šiais žibintuvėliais į akis ir atidžiai bei ilgai žiūri į švytintį kristalą. Tokiems veiksmams patartina užkirsti kelią. Jei taip atsitiks, galite nuraminti save, kad kataraktą, tiriant pelėmis, patikimai sukelia lęšio UVB spinduliuotė, tačiau katarogeninis UVA poveikis yra nestabilus [].
Tačiau tikslus ultravioletinių spindulių poveikio objektyvui spektras nežinomas. Ir atsižvelgiant į tai, kad katarakta yra labai uždelstas poveikis, jums reikia šiek tiek sumanumo, kad iš anksto nešviestumėte ultravioletinių spindulių į akis.
Ultravioletinės spinduliuotės metu akies gleivinė gana greitai užsidega, tai vadinama fotokeratitu ir fotokonjunktyvitu. Gleivinės parausta, atsiranda „smėlio akyse“ pojūtis. Poveikis išnyksta po kelių dienų, tačiau pakartotinis nudegimas gali sukelti ragenos drumstumą.
Šiuos efektus sukeliantys bangos ilgiai apytiksliai atitinka svertinę UV pavojaus funkciją, nurodytą fotobiologiniame saugos standarte [IEC 62471], ir apytiksliai atitinka baktericidinį diapazoną.
Ryžiai. 6 Ultravioletinės spinduliuotės spektrai, sukeliantys fotokonjunktyvitą ir fotokeratitą iš [] ir svertinė aktininio UV pavojaus odai ir akims funkcija iš [].
Slenkstinės fotokeratito ir fotokonjunktyvito dozės yra 50-100 J/m2, ši vertė neviršija dezinfekcijai naudojamų dozių. Dezinfekuoti akies gleivinę ultravioletiniais spinduliais nesukeliant uždegimo nepavyks.
Eritema, tai yra „saulės nudegimas“, yra pavojinga dėl ultravioletinės spinduliuotės iki 300 nm diapazone. Remiantis kai kuriais šaltiniais, didžiausias eritemos spektrinis efektyvumas yra esant maždaug 300 nm bangos ilgiui.]. Minimali dozė, sukelianti vos pastebimą eritemą MED (Minimum Erythema Dose) skirtingiems odos tipams svyruoja nuo 150 iki 2000 J/m2. Vidurinės zonos gyventojams tipine DER galima laikyti apie 200...300 J/m2 vertę.
UVB spinduliai, esantys 280–320 nm diapazone, o didžiausias – apie 300 nm, sukelia odos vėžį. Ribinės dozės nėra; didesnė dozė reiškia didesnę riziką, o poveikis vėluoja.
Ryžiai. 7 UV veikimo kreivės, sukeliančios eritemą ir odos vėžį.
Fotoindukuotą odos senėjimą sukelia ultravioletinė spinduliuotė visame 200...400 nm diapazone. Yra gerai žinoma sunkvežimio vairuotojo nuotrauka, kurią saulės ultravioletiniai spinduliai veikė daugiausia kairėje pusėje. Vairuotojas turėjo įprotį važiuoti su užsuktu langu, tačiau dešinę veido pusę nuo saulės ultravioletinės spinduliuotės saugojo priekinis stiklas. Su amžiumi susijusios odos būklės skirtumas dešinėje ir kairėje pusėje yra įspūdingas:
Ryžiai. 8 Nuotrauka iš vairuotojo, kuris 28 metus vairavo su nuleistu langu [].
Jei apytiksliai įvertintume, kad skirtingų šio žmogaus veido pusių odos amžius skiriasi dvidešimt metų ir tai yra pasekmė to, kad maždaug tuos pačius dvidešimt metų viena veido pusė buvo apšviesta saulės, o kita nebuvo, galime atsargiai daryti išvadą, kad diena atviroje saulėje yra viena diena ir sendina odą.
Iš informacinių duomenų [] yra žinoma, kad vidutinėse platumose vasarą, esant tiesioginei saulei, mažiausia eriteminė 200 J/m2 dozė susikaupia greičiau nei per valandą. Palyginus šiuos skaičius su padaryta išvada, galime padaryti kitą išvadą: odos senėjimas periodiškai ir trumpai dirbant su ultravioletinėmis lempomis nėra didelio pavojaus.
Kiek ultravioletinių spindulių reikia dezinfekcijai?
Išgyvenusių mikroorganizmų skaičius ant paviršių ir ore eksponentiškai mažėja, didėjant ultravioletinės spinduliuotės dozei. Pavyzdžiui, dozė, naikinanti 90 % tuberkuliozės mikobakterijų, yra 10 J/m2. Dvi tokios dozės nužudo 99%, trys dozės nužudo 99,9% ir t.
Ryžiai. 9 Išgyvenusių tuberkuliozės mikobakterijų dalies priklausomybė nuo ultravioletinės spinduliuotės dozės, kai bangos ilgis 254 nm.
Eksponentinė priklausomybė yra nepaprasta tuo, kad net maža dozė sunaikina daugumą mikroorganizmų.
Tarp išvardytų [] patogeninių mikroorganizmų, salmonelės yra atspariausios ultravioletiniams spinduliams. Dozė, naikinanti 90 % jo bakterijų, yra 80 J/m2. Remiantis apžvalga [Kowalski2020], vidutinė dozė, naikinanti 90% koronavirusų, yra 67 J/m2. Tačiau daugumai mikroorganizmų ši dozė neviršija 50 J/m2. Praktiniais tikslais galite prisiminti, kad standartinė dozė, kuri dezinfekuoja 90% efektyvumu, yra 50 J/m2.
Pagal dabartinę Rusijos sveikatos apsaugos ministerijos patvirtintą ultravioletinių spindulių naudojimo oro dezinfekcijai metodiką [] reikalingas maksimalus „trijų devynerių“ arba 99,9% dezinfekcijos efektyvumas operacinėse, gimdymo namuose ir kt. Mokyklų klasėms, visuomeniniams pastatams ir kt. Pakanka „vieno devynio“, tai yra, sunaikinama 90% mikroorganizmų. Tai reiškia, kad, priklausomai nuo patalpos kategorijos, pakanka nuo vienos iki trijų standartinių dozių po 50...150 J/m2.
Reikalingo švitinimo laiko įvertinimo pavyzdys: tarkime, kad reikia dezinfekuoti orą ir paviršius patalpoje, kurios matmenys 5 × 7 × 2,8 metro, kuriai naudojama viena Philips TUV 30W atvira lempa.
Techniniame lempos aprašyme nurodytas 12 W baktericidinis srautas []. Idealiu atveju visas srautas eina griežtai į dezinfekuojamus paviršius, tačiau realioje situacijoje pusė srauto bus iššvaistoma be jokios naudos, pavyzdžiui, per daug intensyviai apšvies sieną už lempos. Todėl skaičiuosime naudingą 6 vatų srautą. Bendras apšvitinto paviršiaus plotas patalpoje yra grindys 35 m2 + lubos 35 m2 + sienos 67 m2, bendras plotas 137 m2.
Vidutiniškai ant paviršiaus krentančios baktericidinės spinduliuotės srautas yra 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. Per valandą, tai yra per 3600 sekundžių, šie paviršiai gaus 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2 arba maždaug 150 J/m2 dozę. Kuris atitinka tris standartines 50 J/m2 dozes arba „tris devynerius“ – 99,9% baktericidinis efektyvumas, t.y. operacinės reikalavimai. O kadangi apskaičiuota dozė, prieš krintant ant paviršiaus, praėjo per patalpos tūrį, oras buvo dezinfekuojamas ne mažiau efektyviai.
Jei sterilumo reikalavimai yra maži ir pakanka „vieno devynio“, aptariamame pavyzdyje reikia tris kartus trumpesnio švitinimo laiko - maždaug 20 minučių.
UV apsauga
Pagrindinė apsaugos priemonė ultravioletinių spindulių dezinfekcijos metu yra palikti kambarį. Buvimas šalia veikiančios UV lempos, bet žvilgsnis tolyn nepadės, akių gleivinė vis tiek apšvitinama.
Stikliniai akiniai gali būti dalinė akių gleivinės apsaugos priemonė. Kategoriškas teiginys „stiklas nepraleidžia ultravioletinės spinduliuotės“ yra neteisingas, tam tikru mastu taip ir yra, o skirtingų gamintojų stiklai tai daro skirtingai. Bet apskritai, mažėjant bangos ilgiui, pralaidumas mažėja, o UVC efektyviai perduoda tik kvarcinis stiklas. Akinių akiniai bet kuriuo atveju nėra kvarciniai.
Galime drąsiai teigti, kad akinių lęšiai, pažymėti UV400, nepraleidžia ultravioletinės spinduliuotės.
Ryžiai. 10 Akinių akinių su indeksais UV380, UV400 ir UV420 perdavimo spektras. Vaizdas iš svetainės []
Taip pat apsaugos priemonė yra baktericidinio UVC diapazono šaltinių, kurie neskleidžia potencialiai pavojingo, bet neveiksmingi dezinfekcijai, UVB ir UVA diapazonų naudojimas.
Ultravioletiniai šaltiniai
UV diodai
Labiausiai paplitę 365 nm ultravioletiniai diodai (UVA) yra skirti „policijos žibintuvėms“, kurios sukuria liuminescenciją, kad aptiktų teršalus, kurie nematomi be ultravioletinių spindulių. Dezinfekuoti tokiais diodais neįmanoma (žr. 11 pav.).
Dezinfekavimui galima naudoti trumpųjų bangų UVC diodus, kurių bangos ilgis yra 265 nm. Diodo modulio, kuris pakeistų gyvsidabrio baktericidinę lempą, kaina yra trimis dydžiais didesnė už lempos kainą, todėl praktikoje tokie sprendimai dideliems plotams dezinfekuoti nenaudojami. Tačiau atsiranda kompaktiški prietaisai, naudojantys UV diodus, skirtus nedidelių plotų dezinfekcijai - instrumentams, telefonams, odos pažeidimams ir kt.
Žemo slėgio gyvsidabrio lempos
Žemo slėgio gyvsidabrio lempa yra standartas, su kuriuo lyginami visi kiti šaltiniai.
Pagrindinė gyvsidabrio garų spinduliuotės energijos dalis esant žemam slėgiui elektros išlydžioje patenka į 254 nm bangos ilgį, idealiai tinkantį dezinfekcijai. Nedidelė dalis energijos išspinduliuojama esant 185 nm bangos ilgiui, todėl intensyviai susidaro ozonas. Ir labai mažai energijos išspinduliuoja kitais bangos ilgiais, įskaitant matomą diapazoną.
Įprastose baltos šviesos gyvsidabrio liuminescencinėse lempose lemputės stiklas nepraleidžia gyvsidabrio garų skleidžiamos ultravioletinės spinduliuotės. Tačiau fosforas, balti milteliai ant kolbos sienelių, šviečia matomame diapazone, veikiant ultravioletinei spinduliuotei.
UVB arba UVA lempos sukonstruotos panašiai, stiklinė lemputė nepraleidžia 185 nm smailės ir 254 nm smailės, tačiau trumpųjų bangų ultravioletinės spinduliuotės veikiamas fosforas skleidžia ne matomą šviesą, o ilgųjų bangų ultravioletinius spindulius. radiacija. Tai yra techninės paskirties lempos. O kadangi UVA lempų spektras panašus į saulės, tokios lempos naudojamos ir įdegiui. Palyginus spektrą su baktericidinio efektyvumo kreive matyti, kad dezinfekcijai naudoti UVB ir ypač UVA lempas yra netikslinga.
Ryžiai. 11 Baktericidinio efektyvumo kreivės, UVB lempos spektro, UVA įdegio lempos spektro ir 365 nm diodo spektro palyginimas. Lempos spektrai paimti iš Amerikos dažų gamintojų asociacijos svetainės [].
Atkreipkite dėmesį, kad UVA fluorescencinės lempos spektras yra platus ir apima UVB diapazoną. 365 nm diodo spektras yra daug siauresnis, tai yra „sąžiningas UVA“. Jei UVA reikalinga norint sukurti liuminescenciją dekoratyviniais tikslais arba aptikti teršalus, naudoti diodą yra saugiau nei naudojant ultravioletinę fluorescencinę lempą.
Žemo slėgio UVC gyvsidabrio baktericidinė lempa nuo liuminescencinių skiriasi tuo, kad ant lemputės sienelių nėra fosforo, o lemputė praleidžia ultravioletinę šviesą. Visada perduodama pagrindinė 254 nm linija, o ozoną generuojanti 185 nm linija gali būti palikta lempos spektre arba pašalinta stikline lempute su selektyviu perdavimu.
Ryžiai. 12 Emisijos diapazonas nurodytas ultravioletinių lempų etiketėje. UVC baktericidinę lempą galima atpažinti iš to, kad lemputėje nėra fosforo.
Ozonas turi papildomą baktericidinį poveikį, tačiau yra kancerogenas, todėl norint nelaukti, kol po dezinfekcijos ozonas ardys, naudojamos ozono nesudarančios lempos, kurių spektre nėra 185 nm linijos. Šios lempos turi beveik idealų spektrą - pagrindinę liniją su dideliu baktericidiniu efektyvumu 254 nm, labai silpną spinduliuotę nebaktericidiniuose ultravioletiniuose diapazonuose ir mažą „signalinę“ spinduliuotę matomame diapazone.
Ryžiai. 13. Žemo slėgio UVC gyvsidabrio lempos spektras (pateikiamas žurnalo lumen2b.ru) derinamas su saulės spinduliuotės spektru (iš Vikipedijos) ir baktericidinio efektyvumo kreive (iš ESNA Lighting Handbook []).
Mėlynas germicidinių lempų švytėjimas leidžia matyti, kad gyvsidabrio lempa įjungta ir veikia. Švytėjimas silpnas, todėl susidaro klaidinantis įspūdis, kad žiūrėti į lempą yra saugu. Nejaučiame, kad spinduliuotė UVC diapazone sudaro 35...40% visos lempos suvartojamos galios.
Ryžiai. 14 Nedidelė gyvsidabrio garų spinduliuotės energijos dalis yra matomame diapazone ir matoma kaip silpnas mėlynas švytėjimas.
Žemo slėgio baktericidinė gyvsidabrio lempa turi tokį patį pagrindą kaip ir įprasta liuminescencinė lempa, tačiau yra kitokio ilgio, kad baktericidinė lempa nebūtų įstatoma į įprastas lempas. Lempa baktericidinei lempai, be savo matmenų, išsiskiria tuo, kad visos plastikinės dalys yra atsparios ultravioletiniams spinduliams, laidai nuo ultravioletinių spindulių yra uždengti, nėra difuzoriaus.
Namų baktericidinėms reikmėms autorė naudoja 15 W baktericidinę lempą, anksčiau naudotą hidroponinio įrenginio maistinių medžiagų tirpalui dezinfekuoti. Jo analogą galima rasti ieškant „akvariumo UV sterilizatorius“. Kai lempa veikia, išsiskiria ozonas, kuris nėra gerai, bet naudingas dezinfekuojant, pavyzdžiui, batus.
Ryžiai. 15 Žemo slėgio gyvsidabrio lempų su įvairių tipų pagrindais. Nuotraukos iš Aliexpress svetainės.
Vidutinio ir aukšto slėgio gyvsidabrio lempos
Gyvsidabrio garų slėgio padidėjimas lemia sudėtingesnį spektrą; spektras plečiasi ir jame atsiranda daugiau linijų, įskaitant ozoną generuojančius bangos ilgius. Pridėjus priedų į gyvsidabrį, spektras tampa dar sudėtingesnis. Tokių lempų yra daugybė veislių, ir kiekvienos jų spektras yra ypatingas.
Ryžiai. 16 Vidutinio ir aukšto slėgio gyvsidabrio lempų spektrų pavyzdžiai
Padidinus slėgį, sumažėja lempos efektyvumas. Kaip pavyzdį naudojant „Aquafineuv“ prekės ženklą, vidutinio slėgio UVC lempos skleidžia 15–18% energijos, o ne 40% kaip žemo slėgio lempos. Ir įrangos kaina vienam UVC srauto vatui yra didesnė [].
Efektyvumo sumažėjimą ir lempos kainos padidėjimą kompensuoja jos kompaktiškumas. Pavyzdžiui, tekančio vandens dezinfekcijai arba dideliu greičiu tepamo lako džiovinimui spausdinant reikia kompaktiškų ir galingų šaltinių; specifinės sąnaudos ir efektyvumas nėra svarbūs. Tačiau tokią lempą dezinfekcijai naudoti neteisinga.
UV spinduliuotė, pagaminta iš DRL degiklio ir DRT lempos
Yra „liaudiškas“ būdas palyginti nebrangiai gauti galingą ultravioletinių spindulių šaltinį. Jie nebenaudojami, bet vis dar parduodamos baltos šviesos 125...1000 W DRL lempos. Šiose lempose išorinės kolbos viduje yra „degiklis“ - aukšto slėgio gyvsidabrio lempa. Jis skleidžia plačiajuostę ultravioletinę šviesą, kurią blokuoja išorinė stiklinė lemputė, tačiau jos sienelėse esantis fosforas švyti. Jei sulaužysite išorinę kolbą ir prijungsite degiklį prie tinklo per standartinį droselį, gausite galingą plačiajuostį ultravioletinį spinduliuotę.
Toks savadarbis emiteris turi trūkumų: mažas efektyvumas, lyginant su žemo slėgio lempomis, didelė ultravioletinės spinduliuotės dalis yra už baktericidinio poveikio ribų, o išjungus lempą negalima kurį laiką išbūti kambaryje, kol ozonas nesuirs ar išnyks.
Tačiau privalumai taip pat neabejotini: maža kaina ir didelė galia kompaktiško dydžio. Vienas iš privalumų yra ozono susidarymas. Ozonas dezinfekuos tamsesnius paviršius, kurie nėra veikiami ultravioletinių spindulių.
Ryžiai. 17 Ultravioletinis apšvitintuvas pagamintas iš DRL lempų. Nuotrauka publikuojama gavus autoriaus, bulgarų odontologo, leidimą, naudojant šį švitintuvą be standartinės Philips TUV 30W baktericidinės lempos.
Panašūs ultravioletiniai šaltiniai dezinfekcijai aukšto slėgio gyvsidabrio lempų pavidalu naudojami OUFK-01 „Solnyshko“ tipo švitintuvuose.
Pavyzdžiui, populiariai lempai „DRT 125-1“ gamintojas neskelbia spektro, o pateikia parametrus dokumentacijoje: švitinimo intensyvumas 1 m atstumu nuo lempos UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83. W/m2, UVC – 0,72 W/m2, baktericidinis srautas 8 W, o po naudojimo reikalingas patalpos vėdinimas nuo ozono []. Atsakydamas į tiesioginį klausimą apie skirtumą tarp DRT lempos ir DRL degiklio, gamintojas savo tinklaraštyje atsakė, kad DRT turi izoliuojančią žalią katodų dangą.
Ryžiai. 18 Plačiajuostis ultravioletinis šaltinis - DRT-125 lempa
Pagal nurodytas charakteristikas aišku, kad spektras yra plačiajuostis, beveik vienoda spinduliuotės dalis minkštame, vidutiniame ir kietajame ultravioletiniame spinduliuote, įskaitant ozoną generuojantį kietąjį UVC. Baktericidinis srautas sudaro 6,4% energijos suvartojimo, tai yra, efektyvumas yra 6 kartus mažesnis nei žemo slėgio vamzdinės lempos.
Gamintojas neskelbia šios lempos spektro, o internete sklando ta pati nuotrauka su vieno iš DRT spektru. Originalus šaltinis nežinomas, tačiau energijos santykis UVC, UVB ir UVA diapazonuose neatitinka deklaruojamo DRT-125 lempai. DRT atveju nurodomas maždaug vienodas santykis, o spektras rodo, kad UVB energija yra daug kartų didesnė už UBC energiją. O UVA jis daug kartų didesnis nei UVB.
Ryžiai. 19. Aukšto slėgio gyvsidabrio lankinės lempos spektras, kuris dažniausiai iliustruoja DRT-125 spektrą, plačiai naudojamą medicinos reikmėms.
Akivaizdu, kad skirtingo slėgio ir gyvsidabrio priedų lempos skleidžia kiek skirtingai. Taip pat akivaizdu, kad neinformuotas vartotojas yra linkęs savarankiškai įsivaizduoti norimas prekės savybes ir savybes, įgyti pasitikėjimo savo prielaidomis ir pirkti. O konkrečios lempos spektro paskelbimas sukels diskusijas, palyginimus ir išvadas.
Autorius kartą nusipirko OUFK-01 instaliaciją su DRT-125 lempa ir keletą metų naudojo ją plastikinių gaminių atsparumui UV bandymams. Vienu metu apšvitinau du gaminius, iš kurių vienas buvo kontrolinis iš ultravioletiniams spinduliams atsparaus plastiko, ir žiūrėjau, kuris greičiau pagels. Tokiam pritaikymui nebūtina žinoti tikslios spektro formos; svarbu tik, kad skleidėjas būtų plačiajuostis. Bet kam naudoti plačiajuostę ultravioletinę šviesą, jei reikalinga dezinfekcija?
OUFK-01 paskirtis teigia, kad švitintuvas naudojamas esant ūminiams uždegiminiams procesams. Tai yra tais atvejais, kai teigiamas odos dezinfekcijos poveikis viršija galimą plačiajuosčio ultravioletinės spinduliuotės žalą. Akivaizdu, kad šiuo atveju geriau naudoti siauros juostos ultravioletinius spindulius be bangų ilgių spektre, kurie turi kitokį nei baktericidinį poveikį.
Oro dezinfekcija
Ultravioletinė šviesa laikoma nepakankama paviršių dezinfekavimo priemone, nes spinduliai negali prasiskverbti ten, kur, pavyzdžiui, prasiskverbia alkoholis. Tačiau ultravioletiniai spinduliai efektyviai dezinfekuoja orą.
Čiaudint ir kosint susidaro kelių mikrometrų dydžio lašeliai, kurie ore pakimba nuo kelių minučių iki kelių valandų []. Tuberkuliozės tyrimai parodė, kad infekcijai sukelti pakanka vieno lašelio aerozolio.
Gatvėje esame gana saugūs dėl didžiulio oro kiekio ir judrumo, kuris laikui bėgant ir saulės spinduliais gali išsklaidyti ir dezinfekuoti bet kokį čiaudulį. Netgi metro, kol užsikrėtusiųjų dalis nedidelė, bendras oro kiekis vienam užsikrėtusiam žmogui yra didelis, o dėl geros ventiliacijos infekcijos plitimo rizika maža. Pavojingiausia vieta oru plintančių ligų pandemijos metu yra liftas. Todėl čiaudintys turi būti laikomi karantine, o viešosiose patalpose, kuriose nėra pakankamai vėdinimo, reikia dezinfekuoti orą.
Recirkuliatoriai
Viena iš oro dezinfekcijos galimybių – uždari UV perdirbėjai. Pakalbėkime apie vieną iš šių recirkuliatorių – „Dezar 7“, žinomą tuo, kad jį galima pamatyti net pirmojo valstybės asmens kabinete.
Recirkuliatoriaus aprašyme rašoma, kad jis pučia 100 m3 per valandą ir yra skirtas 100 m3 (apie 5 × 7 × 2,8 metro) tūrio patalpai apdoroti.
Tačiau galimybė dezinfekuoti 100 m3 oro per valandą nereiškia, kad oras 100 m3 patalpoje per valandą bus apdorotas taip pat efektyviai. Apdorotas oras atskiedžia nešvarų orą ir tokiu pavidalu vėl ir vėl patenka į recirkuliatorių. Nesunku sukurti matematinį modelį ir apskaičiuoti tokio proceso efektyvumą:
Ryžiai. 20 UV recirkuliatoriaus veikimo įtaka mikroorganizmų skaičiui patalpos be vėdinimo ore.
Kad mikroorganizmų koncentracija ore sumažėtų 90%, recirkuliatorius turi veikti ilgiau nei dvi valandas. Jei patalpoje nėra ventiliacijos, tai įmanoma. Tačiau paprastai nėra patalpų su žmonėmis ir be ventiliacijos. Pvz., [] nustato minimalų lauko oro debitą vėdinimui 3 m3 per valandą 1 m2 buto ploto. Tai atitinka visišką oro pakeitimą kartą per valandą, todėl recirkuliatoriaus veikimas tampa nenaudingas.
Jei svarstysime ne visiško maišymo, o laminarinių purkštukų, kurie eina pastovia sudėtinga trajektorija patalpoje ir patenka į ventiliaciją, modelį, vieno iš šių purkštukų dezinfekavimo nauda yra dar mažesnė nei visiško maišymo modelyje.
Bet kokiu atveju UV recirkuliatorius nėra naudingesnis nei atviras langas.
Viena iš mažo recirkuliatorių efektyvumo priežasčių yra ta, kad baktericidinis poveikis yra itin mažas kiekvienam UV srauto vatui. Spindulys nukeliauja apie 10 centimetrų įrenginio viduje, o tada atsispindi nuo aliuminio, kurio koeficientas yra apie k = 0,7. Tai reiškia, kad efektyvus sijos kelias įrenginio viduje yra apie pusę metro, po kurio jis sugeriamas be naudos.
Ryžiai. 21. Kadras iš YouTube vaizdo įrašo, kuriame matyti, kaip išmontuojamas perdirbėjas. Matomos baktericidinės lempos ir aliuminio atspindintis paviršius, kuris ultravioletinę spinduliuotę atspindi daug blogiau nei matoma šviesa [].
Daug kartų efektyvesnė yra baktericidinė lempa, kuri klinikos kabinete kabo atvirai ant sienos ir kurią pagal grafiką įjungia gydytojas. Atviros lempos spinduliai nukeliauja kelis metrus, pirmiausia dezinfekuodami orą, o paskui paviršius.
Oro švitintuvai viršutinėje patalpos dalyje
Ligoninių palatose, kuriose nuolat guli lovoje gulintys pacientai, kartais UV prietaisai naudojami po lubomis cirkuliuojantiems oro srautams apšvitinti. Pagrindinis tokių instaliacijų trūkumas yra tas, kad lempas dengiančios grotelės leidžia tik griežtai viena kryptimi sklindančius spindulius ir be naudos sugeria daugiau nei 90% likusio srauto.
Galite papildomai pūsti orą per tokį švitintuvą, kad tuo pačiu sukurtumėte recirkuliatorių, bet tai nedaroma, tikriausiai dėl nenoro patalpoje turėti dulkių kaupiklį.
Ryžiai. 22 Ant lubų montuojamas UV oro švitintuvas, vaizdas iš aikštelės [].
Grotelės apsaugo patalpoje esančius žmones nuo tiesioginio ultravioletinės spinduliuotės srauto, tačiau pro groteles einantis srautas atsitrenkia į lubas bei sienas ir yra difuziškai atspindėtas, atspindžio koeficientas apie 10%. Patalpa užpildyta įvairiakrypte ultravioletine spinduliuote ir žmonės gauna ultravioletinės spinduliuotės dozę, proporcingą patalpoje praleistam laikui.
Recenzentai ir autorius
Recenzentai:
Artyom Balabanov, elektronikos inžinierius, UV kietėjimo sistemų kūrėjas;
Rumen Vasilev, Ph.D., apšvietimo inžinierius, OOD "Interlux", Bulgarija;
Vadimas Grigorovas, biofizikas;
Stanislav Lermontov, apšvietimo inžinierius, UAB „Complex Systems“;
Aleksejus Pankraškinas, mokslų daktaras, puslaidininkinio apšvietimo inžinerijos ir fotonikos docentas, INTECH Engineering LLC;
Andrejus Chramovas, medicinos įstaigų apšvietimo projektavimo specialistas;
Vitalijus Tsvirko, apšvietimo bandymų laboratorijos „TSSOT NAS of Belarus“ vadovas
Autorius: Antonas Sharakshane'as, mokslų daktaras, apšvietimo inžinierius ir biofizikas, pirmasis Maskvos valstybinis medicinos universitetas. JUOS. Sechenovas
Nuorodos
Nuorodos
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 ULTRAVIOLETINĖ ORO DEZINFEKCIJA
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Optinės spinduliuotės fizika ir apšvietimo inžinerija. 10 dalis: Fotobiologiškai efektyvi spinduliuotė, kiekiai, simboliai ir veikimo spektras. Optinės spinduliuotės fizika ir apšvietimo inžinerija. Fotobiologiškai aktyvi spinduliuotė. Matmenys, simboliai ir veiksmų spektrai
[ESNA] ESNA apšvietimo vadovas, 9-asis leidimas. red. Šiaurės Amerikos Rea MS Illuminating Engineering Society, Niujorkas, 2000 m
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lempos ir lempų sistemos. Fotobiologinė sauga
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski ir kt., 2020 m. COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Mitsui chemikalai]
[Nejm]
[Dažyti]
[TUV]
[PSO] Pasaulio sveikatos organizacija. Ultravioletinė spinduliuotė: oficiali mokslinė UV spinduliuotės poveikio aplinkai ir sveikatai apžvalga, atsižvelgiant į pasaulinį ozono sluoksnio nykimą.
[Desar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Ultravioletinės baktericidinės spinduliuotės naudojimas patalpų orui dezinfekuoti
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas.
Šaltinis: www.habr.com