Egenskapene til ultrafiolett avhenger av bølgelengden, og ultrafiolett fra forskjellige kilder har et annet spekter. Vi vil diskutere hvilke kilder til ultrafiolett lys og hvordan de skal brukes for å maksimere den bakteriedrepende effekten og samtidig minimere risikoen for uønskede biologiske effekter.
Ris. 1. Bildet viser ikke desinfeksjon med UVC-stråling, som du kanskje tror, men trening i bruk av beskyttelsesdrakt med påvisning av selvlysende flekker av treningskroppsvæsker i UVA-stråler. UVA er en myk ultrafiolett og har ingen bakteriedrepende effekt. Å lukke øynene er en rimelig sikkerhetsforanstaltning, siden det brede spekteret av UVA-lysrør som brukes overlapper med UVB, som er skadelig for synet (kilde Simon Davis/DFID).
Bølgelengden til synlig lys tilsvarer kvanteenergien der fotokjemisk virkning akkurat blir mulig. Kvanter av synlig lys provoserer fotokjemiske reaksjoner i et spesifikt lysfølsomt vev - netthinnen.
Ultrafiolett er usynlig, dens bølgelengde er kortere, frekvensen og energien til kvantumet er høyere, strålingen er hardere, og variasjonen av fotokjemiske reaksjoner og biologiske effekter er større.
Ultrafiolett er forskjellig i:
- Langbølgelengde/myk/nær UVA (400...315 nm) som i egenskaper ligner på synlig lys;
- Middels hardhet - UVB (315...280 nm);
- Kortbølge/langbølge/hard – UVC (280…100 nm).
Baktericid effekt av ultrafiolett lys
En bakteriedrepende effekt utøves av hardt ultrafiolett lys - UVC, og i mindre grad av middels hardt ultrafiolett lys - UVB. Den bakteriedrepende effektivitetskurven viser at kun et smalt område på 230...300 nm, det vil si omtrent en fjerdedel av området som kalles ultrafiolett, har en klar bakteriedrepende effekt.
Ris. 2 bakteriedrepende effektivitetskurver fra []
Kvanter med bølgelengder i dette området absorberes av nukleinsyrer, noe som fører til ødeleggelse av strukturen til DNA og RNA. I tillegg til å være bakteriedrepende, det vil si å drepe bakterier, har dette området virucidale (antivirale), soppdrepende (antifungal) og sporicide (drepende sporer). Dette inkluderer å drepe RNA-viruset SARS-CoV-2020, som forårsaket 2-pandemien.
bakteriedrepende effekt av sollys
Den bakteriedrepende effekten av sollys er relativt liten. La oss se på solspekteret over og under atmosfæren:
Ris. 3. Spektrum av solstråling over atmosfæren og ved havnivå. Den tøffeste delen av det ultrafiolette området når ikke jordoverflaten (lånt fra Wikipedia).
Det er verdt å ta hensyn til det over atmosfæriske spekteret uthevet i gult. Kvanteenergien til venstre kant av spekteret av supra-atmosfæriske solstråler med en bølgelengde på mindre enn 240 nm tilsvarer en kjemisk bindingsenergi på 5.1 eV i oksygenmolekylet "O2". Molekylært oksygen absorberer disse kvanta, den kjemiske bindingen brytes, atomær oksygen "O" dannes, som kombineres tilbake til molekyler av oksygen "O2" og delvis ozon "O3".
Solar supra-atmosfærisk UVC danner ozon i den øvre atmosfæren, kalt ozonlaget. Den kjemiske bindingsenergien i et ozonmolekyl er lavere enn i et oksygenmolekyl, og derfor absorberer ozon mengder med lavere energi enn oksygen. Og mens oksygen bare absorberer UVC, absorberer ozonlaget UVC og UVB. Det viser seg at solen genererer ozon helt i kanten av den ultrafiolette delen av spekteret, og dette ozonet absorberer da mesteparten av solens harde ultrafiolette stråling, og beskytter jorden.
Nå, nøye, med oppmerksomhet til bølgelengder og skala, vil vi kombinere solspekteret med spekteret av bakteriedrepende virkning.
Ris. 4 Spektrum av bakteriedrepende virkning og spektrum av solstråling.
Det kan sees at den bakteriedrepende effekten av sollys er ubetydelig. Den delen av spekteret som er i stand til å utøve en bakteriedrepende effekt absorberes nesten fullstendig av atmosfæren. På forskjellige tider av året og på forskjellige breddegrader er situasjonen litt annerledes, men kvalitativt lik.
Ultrafiolett fare
Lederen for et av de store landene foreslo: "For å kurere COVID-19, må du bringe sollys inn i kroppen." Imidlertid ødelegger bakteriedrepende UV RNA og DNA, inkludert mennesker. Hvis du «leverer sollys inne i kroppen», vil personen dø.
Epidermis, først og fremst stratum corneum av døde celler, beskytter levende vev mot UVC. Under epidermallaget trenger bare mindre enn 1 % av UVC-strålingen inn [WHO]. Lengre UVB- og UVA-bølger trenger inn til større dybder.
Hvis det ikke var noen ultrafiolett solstråling, ville kanskje folk ikke hatt epidermis og stratum corneum, og overflaten av kroppen ville være slimete, som snegler. Men siden mennesker utviklet seg under solen, er det bare overflater som er beskyttet mot solen som er slimete. Den mest sårbare er slimhinnen i øyet, betinget beskyttet mot ultrafiolett solstråling av øyelokk, øyevipper, øyenbryn, ansiktsmotorikk og vanen med å ikke se på solen.
Da de først lærte å erstatte linsen med en kunstig, ble øyeleger møtt med problemet med netthinneforbrenning. De begynte å forstå årsakene og fant ut at den levende menneskelinsen er ugjennomsiktig for ultrafiolett lys og beskytter netthinnen. Etter dette ble også kunstige linser gjort ugjennomsiktige for ultrafiolett lys.
Et bilde av øyet i ultrafiolette stråler illustrerer linsens opasitet overfor ultrafiolett lys. Du bør ikke belyse ditt eget øye med ultrafiolett lys, siden linsen over tid blir uklar, blant annet på grunn av dosen av ultrafiolett lys som har akkumulert over årene, og må skiftes ut. Derfor vil vi bruke erfaringen til modige mennesker som forsømte sikkerheten, lyste med en ultrafiolett lommelykt med en bølgelengde på 365 nm inn i øynene deres, og la ut resultatet på YouTube.
Ris. 5 Stillbilde fra en video på Youtube-kanalen «Kreosan».
Luminescens-induserende ultrafiolette lommelykter med en bølgelengde på 365 nm (UVA) er populære. De kjøpes av voksne, men faller uunngåelig i hendene på barn. Barn lyser disse lommelyktene inn i øynene og ser nøye og lenge på den glødende krystallen. Det er tilrådelig å forhindre slike handlinger. Hvis dette skjer, kan du forsikre deg selv om at grå stær i musestudier er pålitelig forårsaket av UVB-bestråling av linsen, men den katarogene effekten av UVA er ustabil [].
Likevel er det nøyaktige virkningsspekteret til ultrafiolett lys på linsen ukjent. Og med tanke på at grå stær er en veldig forsinket effekt, trenger du litt intelligens for ikke å skinne ultrafiolett lys inn i øynene dine på forhånd.
Øyets slimhinner blir relativt raskt betent under ultrafiolett stråling, dette kalles fotokeratitt og fotokonjunktivitt. Slimhinnene blir røde, og en følelse av "sand i øynene" vises. Effekten avtar etter noen dager, men gjentatte brannskader kan føre til uklarhet av hornhinnen.
Bølgelengdene som forårsaker disse effektene tilsvarer omtrent den vektede UV-farefunksjonen gitt i den fotobiologiske sikkerhetsstandarden [IEC 62471] og omtrent det samme som det bakteriedrepende området.
Ris. 6 Spektra av ultrafiolett stråling som forårsaker fotokonjunktivitt og fotokeratitt fra [] og en vektet funksjon av aktinisk UV-fare for hud og øyne fra [].
Terskeldoser for fotokeratitt og fotokonjunktivitt er 50-100 J/m2, denne verdien overskrider ikke dosene som brukes til desinfeksjon. Det vil ikke være mulig å desinfisere øyets slimhinne med ultrafiolett lys uten å forårsake betennelse.
Erytem, det vil si "solbrenthet", er farlig på grunn av ultrafiolett stråling i området opptil 300 nm. I følge noen kilder er den maksimale spektrale effektiviteten til erytem ved bølgelengder på omtrent 300 nm []. Minimumsdosen som forårsaker knapt merkbar erytem MED (Minimum Erythema Dose) for ulike hudtyper varierer fra 150 til 2000 J/m2. For beboere i midtsonen kan en typisk DER betraktes som en verdi på ca 200...300 J/m2.
UVB i området 280-320 nm, med et maksimum rundt 300 nm, forårsaker hudkreft. Det er ingen terskeldose; en høyere dose betyr høyere risiko, og effekten er forsinket.
Ris. 7 UV-virkningskurver som forårsaker erytem og hudkreft.
Fotoindusert hudaldring er forårsaket av ultrafiolett stråling i hele området 200...400 nm. Det er et velkjent fotografi av en lastebilsjåfør som ble utsatt for ultrafiolett solstråling hovedsakelig på venstre side mens han kjørte. Sjåføren hadde for vane å kjøre med førervinduet nedrullet, men høyre side av ansiktet ble beskyttet mot solens ultrafiolette stråling av frontruten. Forskjellen i den aldersrelaterte tilstanden til huden på høyre og venstre side er imponerende:
Ris. 8 Bilde av en sjåfør som kjørte med førervinduet nede i 28 år [].
Hvis vi grovt anslår at alderen på huden på forskjellige sider av denne personens ansikt er forskjellig med tjue år, og dette er en konsekvens av at i omtrent de samme tjue årene ble den ene siden av ansiktet opplyst av solen, og den andre var det ikke, kan vi forsiktig konkludere med at en dag i åpen sol er en dag og elder huden.
Fra referansedata [] det er kjent at på mid-breddegrader om sommeren under direkte sol, akkumuleres den minste erytemdosen på 200 J/m2 raskere enn på en time. Ved å sammenligne disse tallene med konklusjonen som er trukket, kan vi trekke en annen konklusjon: aldring av huden under periodisk og kortvarig arbeid med ultrafiolette lamper er ikke en betydelig fare.
Hvor mye ultrafiolett lys trengs for desinfeksjon?
Antallet overlevende mikroorganismer på overflater og i luften avtar eksponentielt med økende ultrafiolett stråledose. For eksempel er dosen som dreper 90 % av mycobacterium tuberculosis 10 J/m2. To slike doser dreper 99 %, tre doser dreper 99,9 % osv.
Ris. 9 Avhengighet av andelen overlevende mycobacterium tuberculosis av dosen av ultrafiolett stråling ved en bølgelengde på 254 nm.
Den eksponentielle avhengigheten er bemerkelsesverdig ved at selv en liten dose dreper de fleste mikroorganismer.
Blant dem som er oppført i [] patogene mikroorganismer, er Salmonella den mest motstandsdyktige mot ultrafiolett stråling. Dosen som dreper 90 % av bakteriene er 80 J/m2. I følge anmeldelsen [Kowalski2020] er den gjennomsnittlige dosen som dreper 90 % av koronavirusene 67 J/m2. Men for de fleste mikroorganismer overstiger ikke denne dosen 50 J/m2. For praktiske formål kan du huske at standarddosen som desinfiserer med 90 % effektivitet er 50 J/m2.
I henhold til gjeldende metodikk godkjent av det russiske helsedepartementet for bruk av ultrafiolett stråling for luftdesinfeksjon [] maksimal desinfeksjonseffektivitet på «tre ni» eller 99,9 % kreves for operasjonsstuer, fødeinstitusjoner osv. For skoleklasserom, offentlige bygninger, etc. "en ni" er tilstrekkelig, det vil si at 90 % av mikroorganismene er ødelagt. Dette betyr at, avhengig av rommets kategori, er fra én til tre standarddoser på 50...150 J/m2 tilstrekkelig.
Et eksempel på å estimere nødvendig bestrålingstid: la oss si at det er nødvendig å desinfisere luften og overflatene i et rom som måler 5 × 7 × 2,8 meter, hvor det brukes en Philips TUV 30W åpen lampe.
Den tekniske beskrivelsen av lampen indikerer en bakteriedrepende strømning på 12 W []. I et ideelt tilfelle går hele strømmen strengt til overflatene som desinfiseres, men i en reell situasjon vil halvparten av strømmen gå til spille uten fordel, for eksempel vil det lyse opp veggen bak lampen med overdreven intensitet. Derfor vil vi regne med en nyttig strøm på 6 watt. Totalt bestrålt areal i rommet er gulv 35 m2 + tak 35 m2 + vegger 67 m2, totalt 137 m2.
I gjennomsnitt er fluksen av bakteriedrepende stråling som faller på overflaten 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. I løpet av en time, det vil si i løpet av 3600 sekunder, vil disse overflatene motta en dose på 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, eller omtrent 150 J/m2. Noe som tilsvarer tre standarddoser på 50 J/m2 eller "tre niere" - 99,9 % bakteriedrepende effektivitet, dvs. krav til operasjonsstuer. Og siden den beregnede dosen, før den falt på overflaten, passerte gjennom volumet av rommet, ble luften desinfisert med ikke mindre effektivitet.
Hvis kravene til sterilitet er små og "en ni" er nok, for det betraktede eksemplet, trengs tre ganger mindre bestrålingstid - omtrent 20 minutter.
UV beskyttelse
Det viktigste beskyttelsestiltaket under ultrafiolett desinfeksjon er å forlate rommet. Å være i nærheten av en fungerende UV-lampe, men se bort vil ikke hjelpe, slimhinnene i øynene er fortsatt bestrålt.
Glassbriller kan være et delvis tiltak for å beskytte slimhinnene i øynene. Det kategoriske utsagnet "glass overfører ikke ultrafiolett stråling" er feil; til en viss grad gjør det det, og forskjellige glassmerker gjør det på forskjellige måter. Men generelt, når bølgelengden minker, synker transmittansen, og UVC overføres effektivt bare av kvartsglass. Brilleglass er ikke kvarts i alle fall.
Vi kan trygt si at brilleglass merket UV400 ikke overfører ultrafiolett stråling.
Ris. 10 Overføringsspekter av brilleglass med indekser UV380, UV400 og UV420. Bilde fra nettsiden []
Et beskyttende tiltak er også bruk av kilder i det bakteriedrepende UVC-området som ikke avgir potensielt farlige, men som ikke er effektive for desinfeksjon, UVB- og UVA-områder.
Ultrafiolette kilder
UV dioder
De vanligste 365 nm ultrafiolette diodene (UVA) er designet for "politiets lommelykter" som produserer luminescens for å oppdage forurensninger som er usynlige uten ultrafiolett. Desinfeksjon med slike dioder er umulig (se fig. 11).
For desinfeksjon kan kortbølgede UVC-dioder med en bølgelengde på 265 nm brukes. Kostnaden for en diodemodul som ville erstatte en kvikksølvbakteriedrepende lampe er tre størrelsesordener høyere enn prisen på lampen, så i praksis brukes ikke slike løsninger for desinfisering av store områder. Men kompakte enheter som bruker UV-dioder dukker opp for desinfeksjon av små områder - instrumenter, telefoner, hudlesjoner, etc.
Lavtrykks kvikksølvlamper
Lavtrykkskvikksølvlampen er standarden som alle andre kilder sammenlignes med.
Hovedandelen av strålingsenergien til kvikksølvdamp ved lavt trykk i en elektrisk utladning faller på bølgelengden 254 nm, ideelt for desinfeksjon. En liten del av energien sendes ut ved en bølgelengde på 185 nm, som intensivt genererer ozon. Og svært lite energi sendes ut ved andre bølgelengder, inkludert det synlige området.
I konvensjonelle kvikksølvlysrør med hvitt lys, overfører ikke pærens glass ultrafiolett stråling som sendes ut av kvikksølvdamp. Men fosforet, et hvitt pulver på veggene i kolben, lyser i det synlige området under påvirkning av ultrafiolett stråling.
UVB- eller UVA-lamper er utformet på lignende måte, glasspæren sender ikke 185 nm-toppen og 254 nm-toppen, men fosforet under påvirkning av kortbølget ultrafiolett stråling sender ikke ut synlig lys, men langbølget ultrafiolett stråling. Dette er lamper for tekniske formål. Og siden spekteret til UVA-lamper ligner på solen, brukes slike lamper også til soling. Sammenligning av spekteret med den bakteriedrepende effektivitetskurven viser at bruk av UVB og spesielt UVA-lamper til desinfeksjon er uhensiktsmessig.
Ris. 11 Sammenligning av den bakteriedrepende effektivitetskurven, spekteret til en UVB-lampe, spekteret til en UVA-sollampe og spekteret til en 365 nm diode. Lampespektra hentet fra nettstedet til American Paint Manufacturers Association [].
Merk at spekteret til en UVA-lysrør er bredt og dekker UVB-området. Spekteret til 365 nm-dioden er mye smalere, dette er "ærlig UVA". Hvis UVA er nødvendig for å produsere luminescens for dekorative formål eller for å oppdage forurensninger, er det sikrere å bruke en diode enn å bruke en ultrafiolett fluorescerende lampe.
En baktericid UVC-kvikksølvlampe med lavt trykk skiller seg fra lysrør ved at det ikke er fosfor på veggene i pæren, og at pæren sender ultrafiolett lys. Hovedlinjen på 254 nm sendes alltid, og den ozongenererende 185 nm-linjen kan etterlates i lampens spektrum eller fjernes av en glasspære med selektiv transmisjon.
Ris. 12 Emisjonsområdet er angitt på merkingen av ultrafiolette lamper. En UVC bakteriedrepende lampe kan gjenkjennes på fraværet av fosfor på pæren.
Ozon har en ekstra bakteriedrepende effekt, men er kreftfremkallende, derfor, for ikke å vente på at ozon eroderer etter desinfeksjon, brukes ikke-ozondannende lamper uten 185 nm-linjen i spekteret. Disse lampene har et nesten ideelt spektrum - en hovedlinje med en høy bakteriedrepende effektivitet på 254 nm, svært svak stråling i de ikke-bakteriedrepende ultrafiolette områdene og en liten "signal"-stråling i det synlige området.
Ris. 13. Spekteret til en lavtrykks UVC kvikksølvlampe (levert av magasinet lumen2b.ru) er kombinert med spekteret av solstråling (fra Wikipedia) og den bakteriedrepende effektivitetskurven (fra ESNA Lighting Handbook []).
Den blå gløden til bakteriedrepende lamper lar deg se at kvikksølvlampen er slått på og fungerer. Gløden er svak, og dette gir det misvisende inntrykket at det er trygt å se på lampen. Vi føler ikke at stråling i UVC-området utgjør 35...40 % av den totale effekten som forbrukes av lampen.
Ris. 14 En liten brøkdel av strålingsenergien til kvikksølvdamp er i det synlige området og er synlig som en svak blå glød.
En lavtrykks bakteriedrepende kvikksølvlampe har samme sokkel som en vanlig lysrør, men er laget av en annen lengde slik at den bakteriedrepende lampen ikke settes inn i vanlige lamper. Lampen for den bakteriedrepende lampen, i tillegg til dens dimensjoner, kjennetegnes ved at alle plastdeler er motstandsdyktige mot ultrafiolett stråling, ledningene fra den ultrafiolette er dekket, og det er ingen diffusor.
For baktericide hjemmebehov bruker forfatteren en 15 W bakteriedrepende lampe, som tidligere ble brukt til å desinfisere næringsløsningen til en hydroponisk installasjon. Analogen kan bli funnet ved å søke etter "akvarium uv sterilisator". Når lampen går frigjøres det ozon, noe som ikke er bra, men er nyttig for å desinfisere for eksempel sko.
Ris. 15 Lavtrykks kvikksølvlamper med ulike typer sokkel. Bilder fra Aliexpress-nettstedet.
Medium- og høytrykks kvikksølvlamper
En økning i kvikksølvdamptrykket fører til et mer komplekst spektrum; spekteret utvides og flere linjer vises i det, inkludert ved ozongenererende bølgelengder. Innføring av tilsetningsstoffer i kvikksølv fører til en enda større kompleksitet i spekteret. Det er mange varianter av slike lamper, og spekteret til hver er spesielt.
Ris. 16 Eksempler på spektre av middels og høytrykks kvikksølvlamper
Økning av trykket reduserer lampens effektivitet. Ved å bruke merket Aquafineuv som eksempel, avgir mellomtrykks UVC-lamper 15-18 % av strømforbruket, og ikke 40 % som lavtrykkslamper. Og kostnadene for utstyr per watt UVC-strøm er høyere [].
Nedgangen i effektivitet og økningen i prisen på lampen kompenseres av dens kompakthet. For eksempel krever desinfeksjon av rennende vann eller tørking av lakk påført med høy hastighet ved utskrift kompakte og kraftige kilder; spesifikke kostnader og effektivitet er uviktige. Men det er feil å bruke en slik lampe til desinfeksjon.
UV-bestråler laget av en DRL-brenner og en DRT-lampe
Det er en "folkelig" måte å få en kraftig ultrafiolett kilde på relativt billig. De går ut av bruk, men hvitlys DRL-lamper på 125...1000 W selges fortsatt. I disse lampene, inne i den ytre kolben, er det en "brenner" - en høytrykks kvikksølvlampe. Den sender ut bredbånds ultrafiolett lys, som blokkeres av den ytre glasspæren, men får fosforet på veggene til å gløde. Hvis du bryter den ytre kolben og kobler brenneren til nettverket gjennom en standard choke, får du en kraftig bredbånds ultrafiolett emitter.
En slik hjemmelaget emitter har ulemper: lav effektivitet sammenlignet med lavtrykkslamper, en stor andel av ultrafiolett stråling er utenfor det bakteriedrepende området, og du kan ikke oppholde deg i rommet en stund etter at du har slått av lampen før ozonet går i oppløsning eller forsvinner.
Men fordelene er også ubestridelige: lav pris og høy effekt i en kompakt størrelse. En av fordelene er dannelsen av ozon. Ozon vil desinfisere skraverte overflater som ikke utsettes for ultrafiolette stråler.
Ris. 17 Ultrafiolett stråler laget av DRL-lamper. Bildet er publisert med tillatelse fra forfatteren, en bulgarsk tannlege, som bruker denne stråleren i tillegg til standard Philips TUV 30W bakteriedrepende lampe.
Lignende ultrafiolette kilder for desinfeksjon i form av høytrykks kvikksølvlamper brukes i stråler av typen OUFK-01 "Solnyshko".
For eksempel, for den populære lampen "DRT 125-1" publiserer ikke produsenten spekteret, men gir parametrene i dokumentasjonen: strålingsintensitet i en avstand på 1 m fra lampen UVA - 0,98 W/m2, UVB - 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, bakteriedrepende strømning 8 W, og etter bruk kreves ventilasjon av rommet fra ozon []. Som svar på et direkte spørsmål om forskjellen mellom en DRT-lampe og en DRL-brenner, svarte produsenten i bloggen sin at DRT-en har et isolerende grønt belegg på katodene.
Ris. 18 Bredbånds ultrafiolett kilde - DRT-125 lampe
I følge de oppgitte egenskapene er det klart at spekteret er bredbånd med nesten like stor andel av stråling i myk, middels og hard ultrafiolett, inkludert den ozongenererende harde UVC-en. Den bakteriedrepende strømmen er 6,4 % av strømforbruket, det vil si at effektiviteten er 6 ganger mindre enn for en lavtrykksrørformet lampe.
Produsenten publiserer ikke spekteret til denne lampen, og det samme bildet med spekteret til en av DRT-ene sirkulerer på Internett. Den opprinnelige kilden er ukjent, men energiforholdet i UVC-, UVB- og UVA-områdene samsvarer ikke med de som er deklarert for DRT-125-lampen. For DRT er det oppgitt et tilnærmet likt forhold, og spekteret viser at UVB-energien er mange ganger større enn UBC-energien. Og i UVA er det mange ganger høyere enn i UVB.
Ris. 19. Spektrum av en høytrykks kvikksølvbuelampe, som oftest illustrerer spekteret til DRT-125, mye brukt til medisinske formål.
Det er tydelig at lamper med ulikt trykk og kvikksølvtilsetningsstoffer avgir litt forskjellig. Det er også klart at en uinformert forbruker er tilbøyelig til å uavhengig forestille seg de ønskede egenskapene og egenskapene til et produkt, skaffe seg tillit basert på sine egne forutsetninger og foreta et kjøp. Og publiseringen av spekteret til en bestemt lampe vil føre til diskusjoner, sammenligninger og konklusjoner.
Forfatteren kjøpte en gang en OUFK-01-installasjon med en DRT-125-lampe og brukte den i flere år for å teste UV-motstanden til plastprodukter. Jeg bestrålte to produkter samtidig, hvorav det ene var en kontroll av ultrafiolettbestandig plast, og så på hvilket som ville gulne raskere. For en slik applikasjon er det ikke nødvendig med kunnskap om spekterets eksakte form, det er bare viktig at emitteren er bredbånd. Men hvorfor bruke bredbånd ultrafiolett lys hvis desinfeksjon er nødvendig?
Formålet med OUFK-01 sier at irradiatoren brukes til akutte inflammatoriske prosesser. Det vil si i tilfeller der den positive effekten av huddesinfeksjon overstiger den mulige skaden av bredbånds ultrafiolett stråling. I dette tilfellet er det åpenbart bedre å bruke smalbåndet ultrafiolett, uten bølgelengder i spekteret som har en annen effekt enn bakteriedrepende.
Luftdesinfeksjon
Ultrafiolett lys anses som et utilstrekkelig middel for å desinfisere overflater, siden strålene ikke kan trenge inn der for eksempel alkohol trenger inn. Men ultrafiolett lys desinfiserer luften effektivt.
Ved nysing og hosting dannes dråper på flere mikrometer, som henger i luften fra flere minutter til flere timer []. Tuberkulosestudier har vist at en enkelt aerosoldråpe er nok til å forårsake infeksjon.
På gaten er vi relativt trygge på grunn av de enorme volumene og mobiliteten til luft, som kan spre og desinfisere ethvert nys med tid og solstråling. Selv i T-banen, mens andelen smittede er liten, er det totale luftvolumet per smittet person stort, og god ventilasjon gjør risikoen for smittespredning liten. Det farligste stedet under luftbårne sykdomspandemier er heisen. Derfor må de som nyser i karantene, og luften i offentlige rom med utilstrekkelig ventilasjon må desinfiseres.
Resirkulatorer
Et av alternativene for luftdesinfeksjon er lukkede UV-gjenvinnere. La oss diskutere en av disse resirkulatorene - "Dezar 7", kjent for å bli sett selv på kontoret til den første personen i staten.
Beskrivelsen av resirkulatoren sier at den blåser 100 m3 i timen og er designet for å behandle et rom med et volum på 100 m3 (ca. 5 × 7 × 2,8 meter).
Evnen til å desinfisere 100 m3 luft i timen betyr imidlertid ikke at luften i et 100 m3 rom i timen vil bli behandlet like effektivt. Den behandlede luften fortynner den skitne luften, og i denne formen kommer den inn i resirkulatoren igjen og igjen. Det er enkelt å bygge en matematisk modell og beregne effektiviteten til en slik prosess:
Ris. 20 Påvirkningen av driften av en UV-resirkulator på antall mikroorganismer i luften i et rom uten ventilasjon.
For å redusere konsentrasjonen av mikroorganismer i luften med 90 %, må resirkulatoren virke i mer enn to timer. Hvis det ikke er ventilasjon i rommet, er dette mulig. Men det er normalt ingen rom med mennesker og uten ventilasjon. For eksempel [] foreskriver en minimum uteluftmengde for ventilasjon på 3 m3 per time per 1 m2 leilighetsareal. Dette tilsvarer en fullstendig utskifting av luft en gang i timen og gjør driften av resirkulatoren ubrukelig.
Hvis vi vurderer modellen ikke av fullstendig blanding, men av laminære stråler som passerer langs en jevn kompleks bane i rommet og går inn i ventilasjonen, er fordelen med å desinfisere en av disse strålene enda mindre enn i modellen med fullstendig blanding.
Uansett er en UV-resirkulator ikke mer nyttig enn et åpent vindu.
En av grunnene til den lave effektiviteten til resirkulatorer er at den bakteriedrepende effekten er ekstremt liten når det gjelder hver watt UV-strøm. Strålen går ca. 10 centimeter inne i installasjonen, og reflekteres deretter fra aluminium med en koeffisient på ca. k = 0,7. Dette betyr at den effektive banen til strålen inne i installasjonen er omtrent en halv meter, hvoretter den absorberes uten fordel.
Ris. 21. Stillbilde fra en YouTube-video som viser at resirkuleringsmaskinen blir demontert. Baktedrepende lamper og en reflekterende overflate av aluminium er synlige, som reflekterer ultrafiolett stråling mye verre enn synlig lys [].
En bakteriedrepende lampe, som henger åpent på veggen på et klinikkkontor og slås på av en lege etter en tidsplan, er mange ganger mer effektiv. Strålene fra en åpen lampe går flere meter, og desinfiserer først luften og deretter overflatene.
Luftbestrålere i den øvre delen av rommet
På sykehusavdelinger hvor sengeliggende pasienter konstant er tilstede, brukes noen ganger UV-enheter for å bestråle sirkulerende luftstrømmer under taket. Den største ulempen med slike installasjoner er at gitteret som dekker lampene tillater bare stråler som passerer strengt i én retning, og absorberer mer enn 90% av den gjenværende strømmen uten fordel.
Du kan i tillegg blåse luft gjennom en slik irradiator for å lage en resirkulator samtidig, men dette gjøres ikke, sannsynligvis på grunn av motviljen mot å ha en støvakkumulator i rommet.
Ris. 22 Takmontert UV-luftbestråler, bilde fra nettstedet [].
Ristene beskytter personer i rommet mot den direkte strømmen av ultrafiolett stråling, men strømmen som passerer gjennom gitteret treffer tak og vegger og reflekteres diffust, med en refleksjonskoeffisient på ca. 10 %. Rommet er fylt med omnidireksjonell ultrafiolett stråling og folk får en dose ultrafiolett stråling proporsjonal med tiden som brukes i rommet.
Anmeldere og forfatter
Anmeldere:
Artyom Balabanov, elektronikkingeniør, utvikler av UV-herdesystemer;
Rumen Vasilev, Ph.D., lysingeniør, Interlux LLC, Bulgaria;
Vadim Grigorov, biofysiker;
Stanislav Lermontov, lysingeniør, Complex Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., førsteamanuensis, halvlederlysteknikk og fotonikk, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, spesialist i lysdesign for medisinske institusjoner;
Vitaly Tsvirko, leder for belysningstestlaboratoriet "TSSOT NAS of Belarus"
Forfatter: Anton Sharakshane, Ph.D., lysingeniør og biofysiker, First Moscow State Medical University oppkalt etter. DEM. Sechenov
referanser
referanser
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 ULTRAVIOLETT LUFTDESINFISERING
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Optisk strålingsfysikk og belysningsteknikk. Del 10: Fotobiologisk effektiv stråling, mengder, symboler og handlingsspektrum. Fysikk for optisk stråling og lysteknikk. Fotobiologisk aktiv stråling. Dimensjoner, symboler og handlingsspektra
[ESNA] ESNA Lighting Handbook, 9. utgave. utg. Rea M.S. Illuminating Engineering Society of North America, New York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lamper og lampesystemer. Fotobiologisk sikkerhet
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Mitsui-kjemikalier]
[Nejm]
[Maling]
[TUV]
[WHO] Verdens helseorganisasjon. Ultrafiolett stråling: En formell vitenskapelig gjennomgang av miljø- og helseeffektene av UV-stråling, med referanse til global ozonnedbrytning.
[kjære]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Bruk av ultrafiolett bakteriedrepende stråling for desinfeksjon av inneluft
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Oppvarming, ventilasjon og klimaanlegg.
Kilde: www.habr.com