Proprietățile ultravioletei depind de lungimea de undă, iar ultravioletele din diferite surse au un spectru diferit. Vom discuta ce surse de lumină ultravioletă și cum să le folosim pentru a maximiza efectul bactericid minimizând în același timp riscurile de efecte biologice nedorite.
Orez. 1. Fotografia arată nu dezinfecția cu radiații UVC, așa cum ați putea crede, ci antrenamentul în utilizarea unui costum de protecție cu detectarea petelor luminiscente ale fluidelor corporale de antrenament în razele UVA. UVA este un ultraviolet moale și nu are efect bactericid. Închiderea ochilor este o măsură de siguranță rezonabilă, deoarece spectrul larg de lămpi fluorescente UVA utilizate se suprapune cu UVB, care este dăunător vederii (sursa Simon Davis/DFID).
Lungimea de undă a luminii vizibile corespunde energiei cuantice la care acțiunea fotochimică devine posibilă. Cuantele de lumină vizibilă excită reacții fotochimice într-un țesut fotosensibil specific - retina.
Ultravioletele sunt invizibile, lungimea sa de undă este mai scurtă, frecvența și energia cuantumului este mai mare, radiația este mai aspră și varietatea reacțiilor fotochimice și a efectelor biologice este mai mare.
Ultravioletul diferă în:
- Lungime de undă lungă/moale/aproape UVA (400...315 nm) similare ca proprietăți cu lumina vizibilă;
- Duritate medie - UVB (315...280 nm);
- Undă scurtă/undă lungă/dură – UVC (280…100 nm).
Efectul bactericid al luminii ultraviolete
Un efect bactericid este exercitat de lumina ultravioletă dură - UVC și, într-o măsură mai mică, de lumina ultravioletă de duritate medie - UVB. Curba de eficiență bactericidă arată că doar un interval îngust de 230...300 nm, adică aproximativ un sfert din intervalul numit ultraviolet, are un efect bactericid clar.
Orez. 2 Curbe de eficiență bactericidă de la []
Quantele cu lungimi de undă în acest interval sunt absorbite de acizii nucleici, ceea ce duce la distrugerea structurii ADN și ARN. Pe lângă faptul că este bactericid, adică ucide bacteriile, această gamă are efecte virucide (antivirale), fungicide (antifungice) și sporicide (ucide sporii). Aceasta include uciderea virusului ARN SARS-CoV-2020, care a provocat pandemia din 2.
Efectul bactericid al razelor solare
Efectul bactericid al razelor solare este relativ mic. Să ne uităm la spectrul solar deasupra și sub atmosferă:
Orez. 3. Spectrul radiației solare deasupra atmosferei și la nivelul mării. Cea mai aspră parte a gamei ultraviolete nu ajunge la suprafața pământului (împrumutat de la Wikipedia).
Merită să acordați atenție spectrului de deasupra atmosferei evidențiat în galben. Energia cuantică a marginii din stânga a spectrului razelor solare supraatmosferice cu o lungime de undă mai mică de 240 nm corespunde unei energii de legătură chimică de 5.1 eV în molecula de oxigen „O2”. Oxigenul molecular absoarbe aceste cuante, legătura chimică este ruptă, se formează oxigenul atomic „O”, care se combină înapoi în molecule de oxigen „O2” și, parțial, ozon „O3”.
UVC supra-atmosferic solar formează ozon în atmosfera superioară, numit strat de ozon. Energia legăturii chimice într-o moleculă de ozon este mai mică decât într-o moleculă de oxigen și, prin urmare, ozonul absoarbe cuante de energie mai mică decât oxigenul. Și în timp ce oxigenul absoarbe doar UVC, stratul de ozon absoarbe UVC și UVB. Se dovedește că soarele generează ozon chiar la marginea părții ultraviolete a spectrului, iar acest ozon absoarbe apoi cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete dure ale soarelui, protejând Pământul.
Acum, cu atenție, acordând atenție lungimilor de undă și scarii, vom combina spectrul solar cu spectrul acțiunii bactericide.
Orez. 4 Spectrul de acțiune bactericidă și spectrul radiației solare.
Se poate observa că efectul bactericid al luminii solare este nesemnificativ. Partea spectrului capabilă să exercite un efect bactericid este aproape complet absorbită de atmosferă. În diferite perioade ale anului și la diferite latitudini situația este ușor diferită, dar similară calitativ.
Pericol ultraviolet
Liderul uneia dintre țările mari a sugerat: „pentru a vindeca COVID-19, trebuie să aduceți lumina soarelui în interiorul corpului”. Cu toate acestea, UV germicid distruge ARN-ul și ADN-ul, inclusiv pe cele umane. Dacă „furnizați lumina soarelui în interiorul corpului”, persoana va muri.
Epiderma, în primul rând stratul cornos al celulelor moarte, protejează țesutul viu de UVC. Sub stratul epidermic, doar mai puțin de 1% din radiația UVC pătrunde [OMS]. Undele UVB și UVA mai lungi pătrund la adâncimi mai mari.
Dacă nu ar exista radiația ultravioletă solară, poate că oamenii nu ar avea epiderma și stratul cornos, iar suprafața corpului ar fi mucoasă, ca cea a melcilor. Dar din moment ce oamenii au evoluat sub soare, doar suprafețele protejate de soare sunt mucoase. Cea mai vulnerabilă este suprafața mucoasă a ochiului, protejată condiționat de radiațiile ultraviolete solare prin pleoape, gene, sprâncene, motricitatea feței și obiceiul de a nu privi soarele.
Când au învățat prima dată să înlocuiască cristalinul cu unul artificial, oftalmologii s-au confruntat cu problema arsurilor retinei. Au început să înțeleagă motivele și au aflat că lentila umană vie este opac la lumina ultravioletă și protejează retina. După aceasta, lentilele artificiale au fost, de asemenea, opace la lumina ultravioletă.
O imagine a ochiului în raze ultraviolete ilustrează opacitatea lentilei la lumina ultravioletă. Nu ar trebui să vă iluminați propriul ochi cu lumină ultravioletă, deoarece în timp lentila devine tulbure, inclusiv din cauza dozei de lumină ultravioletă acumulată de-a lungul anilor și trebuie înlocuită. Prin urmare, vom folosi experiența unor oameni curajoși care au neglijat siguranța, le-au strălucit în ochi o lanternă cu ultraviolete la o lungime de undă de 365 nm și au postat rezultatul pe YouTube.
Orez. 5 Încă dintr-un videoclip de pe canalul de Youtube „Kreosan”.
Lanternele ultraviolete care induc luminiscența cu o lungime de undă de 365 nm (UVA) sunt populare. Sunt cumpărate de adulți, dar cad inevitabil în mâinile copiilor. Copiii luminează aceste lanterne în ochi și se uită cu atenție și îndelung la cristalul strălucitor. Este recomandabil să previi astfel de acțiuni. Dacă se întâmplă acest lucru, vă puteți asigura că cataracta în studiile la șoarece este cauzată în mod fiabil de iradierea UVB a cristalinului, dar efectul catarogen al UVA este instabil.].
Cu toate acestea, spectrul exact de acțiune al luminii ultraviolete asupra lentilei este necunoscut. Și având în vedere că cataracta este un efect foarte întârziat, ai nevoie de puțină inteligență pentru a nu străluci în prealabil lumina ultravioletă în ochi.
Membranele mucoase ale ochiului se inflamează relativ repede sub radiațiile ultraviolete, aceasta se numește fotokeratită și fotoconjunctivită. Membranele mucoase devin roșii și apare o senzație de „nisip în ochi”. Efectul dispare după câteva zile, dar arsurile repetate pot duce la tulburarea corneei.
Lungimile de undă care provoacă aceste efecte corespund aproximativ cu funcția de pericol UV ponderată dată în standardul de siguranță fotobiologică [IEC 62471] și aproximativ aceleași cu intervalul germicid.
Orez. 6 Spectre de radiații ultraviolete care cauzează fotoconjunctivită și fotokeratită de la [] și o funcție ponderată a pericolului UV actinic pentru piele și ochi de la [].
Dozele prag pentru fotokeratită și fotoconjunctivită sunt de 50-100 J/m2, această valoare nu depășește dozele utilizate pentru dezinfecție. Nu va fi posibilă dezinfectarea membranei mucoase a ochiului cu lumină ultravioletă fără a provoca inflamație.
Eritemul, adică „arsurile solare”, este periculos din cauza radiațiilor ultraviolete în intervalul de până la 300 nm. Potrivit unor surse, eficiența spectrală maximă a eritemului este la lungimi de undă de aproximativ 300 nm.]. Doza minimă care provoacă eritem abia vizibil MED (Doza minimă de eritem) pentru diferite tipuri de piele variază de la 150 la 2000 J/m2. Pentru locuitorii din zona de mijloc, un DER tipic poate fi considerat o valoare de aproximativ 200...300 J/m2.
UVB în intervalul 280-320 nm, cu un maxim în jur de 300 nm, provoacă cancer de piele. Nu există doză-prag; o doză mai mare înseamnă un risc mai mare, iar efectul este întârziat.
Orez. 7 curbe de acțiune UV care provoacă eritem și cancer de piele.
Îmbătrânirea pielii fotoindusă este cauzată de radiațiile ultraviolete în întregul interval de 200...400 nm. Există o fotografie binecunoscută a unui șofer de camion care a fost expus la radiații ultraviolete solare în principal pe partea stângă în timp ce conducea. Șoferul avea obiceiul de a conduce cu geamul în jos, dar partea dreaptă a feței era protejată de radiațiile ultraviolete ale soarelui de parbriz. Diferența în starea de vârstă a pielii din partea dreaptă și stângă este impresionantă:
Orez. 8 Fotografia unui șofer care a condus cu geamul jos timp de 28 de ani [].
Dacă estimăm aproximativ că vârsta pielii de pe diferite părți ale feței acestei persoane diferă cu douăzeci de ani și aceasta este o consecință a faptului că timp de aproximativ aceiași douăzeci de ani o parte a feței a fost iluminată de soare, iar cealaltă nu a fost, putem concluziona cu prudență că o zi în soare deschis este o zi și îmbătrânește pielea.
Din datele de referință [] se știe că la latitudinile mijlocii vara sub soare direct, doza minimă eritemică de 200 J/m2 se acumulează mai repede decât într-o oră. Comparând aceste cifre cu concluzia trasă, putem trage o altă concluzie: îmbătrânirea pielii în timpul lucrului periodic și pe termen scurt cu lămpi cu ultraviolete nu reprezintă un pericol semnificativ.
Câtă lumină ultravioletă este necesară pentru dezinfecție?
Numărul de microorganisme supraviețuitoare pe suprafețe și în aer scade exponențial odată cu creșterea dozei de radiație ultravioletă. De exemplu, doza care ucide 90% din Mycobacterium tuberculosis este de 10 J/m2. Două astfel de doze ucid 99%, trei doze ucid 99,9% etc.
Orez. 9 Dependența proporției de micobacterium tuberculosis supraviețuitor de doza de radiație ultravioletă la o lungime de undă de 254 nm.
Dependența exponențială este remarcabilă prin faptul că chiar și o doză mică ucide majoritatea microorganismelor.
Dintre cele enumerate în [] microorganisme patogene, Salmonella este cea mai rezistentă la radiațiile ultraviolete. Doza care ucide 90% din bacteriile sale este de 80 J/m2. Potrivit recenziei [Kowalski2020], doza medie care ucide 90% dintre coronavirusuri este de 67 J/m2. Dar pentru majoritatea microorganismelor această doză nu depășește 50 J/m2. Din motive practice, vă puteți aminti că doza standard care dezinfectează cu o eficiență de 90% este de 50 J/m2.
Conform metodologiei actuale aprobate de Ministerul Sănătății din Rusia pentru utilizarea radiațiilor ultraviolete pentru dezinfecția aerului [] eficiența maximă de dezinfecție de „trei nouă” sau 99,9% este necesară pentru sălile de operație, maternități etc. Pentru săli de clasă, clădiri publice etc. „un nouă” este suficient, adică 90% din microorganismele distruse. Aceasta înseamnă că, în funcție de categoria încăperii, sunt suficiente de la una până la trei doze standard de 50...150 J/m2.
Un exemplu de estimare a timpului de iradiere necesar: să presupunem că este necesară dezinfectarea aerului și a suprafețelor dintr-o încăpere de 5 × 7 × 2,8 metri, pentru care se folosește o lampă deschisă Philips TUV 30W.
Descrierea tehnică a lămpii indică un debit bactericid de 12 W []. Într-un caz ideal, întregul debit merge strict către suprafețele care se dezinfectează, dar într-o situație reală, jumătate din debit va fi irosit fără beneficiu, de exemplu, va lumina peretele din spatele lămpii cu intensitate excesivă. Prin urmare, vom conta pe un debit util de 6 wați. Suprafata totala iradiata in incapere este etaj 35 m2 + tavan 35 m2 + pereti 67 m2, total 137 m2.
În medie, fluxul de radiații bactericide care cade pe suprafață este de 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. Într-o oră, adică în 3600 de secunde, aceste suprafețe vor primi o doză de 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, sau aproximativ 150 J/m2. Ceea ce corespunde la trei doze standard de 50 J/m2 sau „trei nouă” - 99,9% eficiență bactericidă, i.e. cerințele sălii de operație. Și din moment ce doza calculată, înainte de a cădea la suprafață, a trecut prin volumul camerei, aerul a fost dezinfectat cu o eficiență nu mai mică.
Dacă cerințele pentru sterilitate sunt mici și „un nouă” este suficient, pentru exemplul luat în considerare, este nevoie de trei ori mai puțin timp de iradiere - aproximativ 20 de minute.
Protecție UV
Principala măsură de protecție în timpul dezinfectării cu ultraviolete este părăsirea încăperii. A fi lângă o lampă UV funcțională, dar privirea în altă parte nu va ajuta; membranele mucoase ale ochilor sunt încă iradiate.
Ochelarii de sticlă pot fi o măsură parțială pentru protejarea membranelor mucoase ale ochilor. Afirmația categorică „sticlă nu transmite radiații ultraviolete” este incorectă; într-o oarecare măsură da, și diferite mărci de sticlă fac acest lucru în moduri diferite. Dar, în general, pe măsură ce lungimea de undă scade, transmitanța scade, iar UVC este transmis eficient doar de sticlă de cuarț. Ochelarii de ochelari nu sunt în niciun caz cuarț.
Putem spune cu încredere că lentilele de ochelari marcate UV400 nu transmit radiații ultraviolete.
Orez. 10 Spectrul de transmisie al ochelarilor de ochelari cu indici UV380, UV400 și UV420. Imagine de pe site-ul web []
De asemenea, o măsură de protecție este și utilizarea surselor din gama UVC bactericide care nu emit potențial periculoase, dar nu sunt eficiente pentru dezinfecție, gamele UVB și UVA.
Surse ultraviolete
diode UV
Cele mai comune diode ultraviolete de 365 nm (UVA) sunt proiectate pentru „lanternele poliției” care produc luminiscență pentru a detecta contaminanți invizibili fără ultraviolete. Dezinfectarea cu astfel de diode este imposibilă (vezi Fig. 11).
Pentru dezinfecție, pot fi utilizate diode UVC cu undă scurtă cu o lungime de undă de 265 nm. Costul unui modul de diode care ar înlocui o lampă bactericidă cu mercur este cu trei ordine de mărime mai mare decât costul lămpii, astfel încât, în practică, astfel de soluții nu sunt folosite pentru dezinfectarea unor suprafețe mari. Dar apar dispozitive compacte care folosesc diode UV pentru dezinfectarea unor zone mici - instrumente, telefoane, leziuni cutanate etc.
Lămpi cu mercur de joasă presiune
Lampa cu mercur de joasă presiune este standardul cu care sunt comparate toate celelalte surse.
Ponderea principală a energiei de radiație a vaporilor de mercur la presiune scăzută într-o descărcare electrică cade pe lungimea de undă de 254 nm, ideală pentru dezinfecție. O mică parte din energie este emisă la o lungime de undă de 185 nm, care generează intens ozon. Și foarte puțină energie este emisă la alte lungimi de undă, inclusiv în domeniul vizibil.
În lămpile fluorescente convenționale cu lumină albă cu mercur, sticla becului nu transmite radiația ultravioletă emisă de vaporii de mercur. Dar fosforul, o pulbere albă pe pereții balonului, strălucește în intervalul vizibil sub influența luminii ultraviolete.
Lămpile UVB sau UVA sunt proiectate într-un mod similar, becul de sticlă nu transmite vârful de 185 nm și vârful de 254 nm, dar fosforul sub influența radiației ultraviolete cu undă scurtă nu emite lumină vizibilă, ci ultravioletă cu undă lungă. radiatii. Acestea sunt lămpi pentru scopuri tehnice. Și deoarece spectrul lămpilor UVA este similar cu cel al soarelui, astfel de lămpi sunt folosite și pentru bronzare. Compararea spectrului cu curba eficienței bactericide arată că utilizarea lămpilor UVB și mai ales UVA pentru dezinfecție este inadecvată.
Orez. 11 Comparația curbei de eficiență bactericidă, spectrul unei lămpi UVB, spectrul unei lămpi de bronzare UVA și spectrul unei diode de 365 nm. Spectrele lămpii luate de pe site-ul Asociației Americane a Producătorilor de Vopsea [].
Rețineți că spectrul unei lămpi fluorescente UVA este larg și acoperă domeniul UVB. Spectrul diodei de 365 nm este mult mai îngust, acesta este „UVA sincer”. Dacă UVA este necesar pentru a produce luminiscență în scopuri decorative sau pentru a detecta contaminanți, utilizarea unei diode este mai sigură decât utilizarea unei lămpi fluorescente cu ultraviolete.
O lampă bactericidă cu mercur UVC de joasă presiune diferă de lămpile fluorescente prin faptul că nu există fosfor pe pereții becului, iar becul transmite lumină ultravioletă. Linia principală de 254 nm este întotdeauna transmisă, iar linia de 185 nm generatoare de ozon poate fi lăsată în spectrul lămpii sau îndepărtată de un bec de sticlă cu transmisie selectivă.
Orez. 12 Domeniul de emisie este indicat pe eticheta lămpilor cu ultraviolete. O lampă germicida UVC poate fi recunoscută prin absența fosforului de pe bec.
Ozonul are un efect bactericid suplimentar, dar este cancerigen, prin urmare, pentru a nu aștepta erodarea ozonului după dezinfecție, se folosesc lămpi care nu formează ozon fără linia de 185 nm în spectru. Aceste lămpi au un spectru aproape ideal - o linie principală cu o eficiență bactericidă ridicată de 254 nm, radiații foarte slabe în intervalele ultraviolete non-bactericide și o mică radiație „semnal” în domeniul vizibil.
Orez. 13. Spectrul unei lămpi cu mercur UVC de joasă presiune (furnizat de revista lumen2b.ru) este combinat cu spectrul radiației solare (de pe Wikipedia) și curba eficienței bactericide (din Manualul de iluminat ESNA []).
Strălucirea albastră a lămpilor germicide vă permite să vedeți că lampa cu mercur este aprinsă și funcționează. Strălucirea este slabă, iar acest lucru dă impresia înșelătoare că este sigur să priviți lampa. Nu credem că radiațiile din domeniul UVC reprezintă 35...40% din puterea totală consumată de lampă.
Orez. 14 O mică parte din energia de radiație a vaporilor de mercur este în domeniul vizibil și este vizibilă ca o strălucire albastră slabă.
O lampă bactericidă cu mercur de joasă presiune are aceeași bază ca o lampă fluorescentă obișnuită, dar este realizată cu o lungime diferită, astfel încât lampa bactericidă să nu fie introdusă în lămpi obișnuite. Lampa pentru lampă bactericidă, pe lângă dimensiunile sale, se distinge prin faptul că toate piesele din plastic sunt rezistente la radiațiile ultraviolete, firele de la ultraviolete sunt acoperite și nu există difuzor.
Pentru nevoile bactericide la domiciliu, autorul folosește o lampă bactericidă de 15 W, folosită anterior pentru dezinfectarea soluției nutritive a unei instalații hidroponice. Analogul său poate fi găsit căutând „sterilizator UV pentru acvariu”. Când lampa funcționează, se eliberează ozon, ceea ce nu este bun, dar este util pentru dezinfectarea, de exemplu, a pantofilor.
Orez. 15 Lămpi cu mercur de joasă presiune cu diferite tipuri de bază. Imagini de pe site-ul Aliexpress.
Lămpi cu mercur de presiune medie și înaltă
O creștere a presiunii vaporilor de mercur duce la un spectru mai complex; spectrul se extinde și apar mai multe linii în el, inclusiv la lungimi de undă generatoare de ozon. Introducerea aditivilor în mercur duce la o complexitate și mai mare a spectrului. Există multe varietăți de astfel de lămpi, iar spectrul fiecăreia este special.
Orez. 16 Exemple de spectre de lămpi cu mercur de presiune medie și înaltă
Creșterea presiunii reduce eficiența lămpii. Folosind marca Aquafineuv ca exemplu, lămpile UVC de presiune medie emit 15-18% din consumul de energie, și nu 40% ca lămpi de joasă presiune. Și costul echipamentului pe watt de flux UVC este mai mare [].
Scăderea eficienței și creșterea costului lămpii este compensată de compactitatea acesteia. De exemplu, dezinfectarea apei curgătoare sau uscarea lacului aplicat cu viteză mare în tipărire necesită surse compacte și puternice; costul și eficiența specifică nu sunt importante. Dar este incorect să folosiți o astfel de lampă pentru dezinfecție.
Iradiator UV realizat dintr-un arzător DRL și o lampă DRT
Există o modalitate „populară” de a obține o sursă ultravioletă puternică relativ ieftin. Acestea ies din uz, dar lămpile DRL cu lumină albă de 125...1000 W se mai vând. În aceste lămpi, în interiorul balonului exterior există un „arzător” - o lampă cu mercur de înaltă presiune. Emite lumină ultravioletă în bandă largă, care este blocată de becul exterior de sticlă, dar face ca fosforul de pe pereții săi să strălucească. Dacă spargeți balonul exterior și conectați arzătorul la rețea printr-un sufoc standard, veți obține un emițător de ultraviolete în bandă largă puternic.
Un astfel de emițător de casă are dezavantaje: eficiență scăzută în comparație cu lămpile de joasă presiune, o mare parte a radiațiilor ultraviolete se află în afara intervalului bactericid și nu poți sta în cameră ceva timp după ce stingi lampa până când ozonul se dezintegrează sau dispare.
Dar avantajele sunt de asemenea incontestabile: cost redus și putere mare într-o dimensiune compactă. Unul dintre avantaje este generarea de ozon. Ozonul va dezinfecta suprafețele umbrite care nu sunt expuse la razele ultraviolete.
Orez. 17 Iradiator cu ultraviolete realizat din lămpi DRL. Fotografia este publicată cu permisiunea autorului, un dentist bulgar, folosind acest iradiator în plus față de lampa bactericidă standard Philips TUV 30W.
Surse similare de ultraviolete pentru dezinfecție sub formă de lămpi cu mercur de înaltă presiune sunt utilizate în iradiatoarele de tip OUFK-01 „Solnyshko”.
De exemplu, pentru lampa populară „DRT 125-1” producătorul nu publică spectrul, ci furnizează parametrii în documentație: intensitatea iradierii la o distanță de 1 m de lampa UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, debit bactericid 8 W, iar după utilizare este necesară ventilarea încăperii de la ozon []. Ca răspuns la o întrebare directă despre diferența dintre o lampă DRT și un arzător DRL, producătorul a răspuns pe blogul său că DRT are un strat izolator verde pe catozi.
Orez. 18 Sursă ultravioletă în bandă largă - lampă DRT-125
Conform caracteristicilor declarate, este clar că spectrul este de bandă largă cu o pondere aproape egală de radiații în ultraviolete moi, medii și dure, inclusiv UVC dure care generează ozon. Debitul bactericid este de 6,4% din consumul de energie, adică eficiența este de 6 ori mai mică decât cea a unei lămpi tubulare de joasă presiune.
Producătorul nu publică spectrul acestei lămpi, iar pe internet circulă aceeași imagine cu spectrul unuia dintre DRT-uri. Sursa originală este necunoscută, dar raportul de energie în intervalele UVC, UVB și UVA nu corespunde cu cele declarate pentru lampa DRT-125. Pentru DRT, se precizează un raport aproximativ egal, iar spectrul arată că energia UVB este de multe ori mai mare decât energia UBC. Și în UVA este de multe ori mai mare decât în UVB.
Orez. 19. Spectrul unei lămpi cu arc cu mercur de înaltă presiune, care ilustrează cel mai adesea spectrul DRT-125, utilizat pe scară largă în scopuri medicale.
Este clar că lămpile cu presiuni diferite și aditivi de mercur emit ușor diferit. De asemenea, este clar că un consumator neinformat este înclinat să-și imagineze în mod independent caracteristicile și proprietățile dorite ale unui produs, să dobândească încredere pe baza propriilor presupuneri și să facă o achiziție. Și publicarea spectrului unei anumite lămpi va provoca discuții, comparații și concluzii.
Autorul a cumpărat odată o instalație OUFK-01 cu o lampă DRT-125 și a folosit-o câțiva ani pentru a testa rezistența la UV a produselor din plastic. Am iradiat două produse în același timp, dintre care unul de control din plastic rezistent la ultraviolete și m-am uitat la care se va îngălbeni mai repede. Pentru o astfel de aplicație, cunoașterea formei exacte a spectrului nu este necesară; este important doar ca emițătorul să fie de bandă largă. Dar de ce să folosiți lumina ultravioletă în bandă largă dacă este necesară dezinfecția?
Scopul OUFK-01 afirmă că iradiatorul este utilizat pentru procese inflamatorii acute. Adică, în cazurile în care efectul pozitiv al dezinfectării pielii depășește posibilul prejudiciu al radiațiilor ultraviolete în bandă largă. Evident, în acest caz, este mai bine să folosiți ultraviolete în bandă îngustă, fără lungimi de undă în spectru care să aibă un alt efect decât bactericid.
Dezinfectarea aerului
Lumina ultravioletă este considerată un mijloc insuficient pentru dezinfectarea suprafețelor, deoarece razele nu pot pătrunde acolo unde, de exemplu, pătrunde alcoolul. Dar lumina ultravioletă dezinfectează eficient aerul.
La strănut și tuse, se formează picături de câțiva micrometri, care atârnă în aer de la câteva minute la câteva ore []. Studiile privind tuberculoza au arătat că o singură picătură de aerosol este suficientă pentru a provoca infecția.
Pe stradă suntem relativ în siguranță datorită volumelor uriașe și mobilității aerului, care poate dispersa și dezinfecta orice strănut cu timpul și radiația solară. Chiar și în metrou, în timp ce proporția de persoane infectate este mică, volumul total de aer per persoană infectată este mare, iar o bună ventilație reduce riscul de răspândire a infecției. Cel mai periculos loc în timpul unei pandemii de boală aeriană este un lift. Prin urmare, cei care strănută trebuie plasați în carantină, iar aerul din spațiile publice cu ventilație insuficientă trebuie dezinfectat.
Recirculatoare
Una dintre opțiunile de dezinfecție a aerului este reciclatoarele UV închise. Să discutăm despre unul dintre aceste recirculatoare – „Dezar 7”, cunoscut pentru că este văzut chiar și în biroul persoanei întâi a statului.
Descrierea recirculatorului spune că suflă 100 m3 pe oră și este conceput pentru a trata o încăpere cu un volum de 100 m3 (aproximativ 5 × 7 × 2,8 metri).
Cu toate acestea, capacitatea de a dezinfecta 100 m3 de aer pe oră nu înseamnă că aerul dintr-o cameră de 100 m3 pe oră va fi tratat la fel de eficient. Aerul tratat diluează aerul murdar, iar sub această formă intră în recirculator din nou și din nou. Este ușor să construiți un model matematic și să calculați eficiența unui astfel de proces:
Orez. 20 Influența funcționării unui recirculator UV asupra numărului de microorganisme din aerul unei încăperi fără ventilație.
Pentru a reduce concentrația de microorganisme în aer cu 90%, recirculatorul trebuie să funcționeze mai mult de două ore. Dacă nu există ventilație în cameră, acest lucru este posibil. Dar în mod normal nu există încăperi cu oameni și fără ventilație. De exemplu, [] prescrie un debit minim de aer exterior pentru ventilație de 3 m3 pe oră pe 1 m2 de suprafață a apartamentului. Aceasta corespunde unei înlocuiri complete a aerului o dată pe oră și face ca funcționarea recirculatorului să fie inutilă.
Dacă luăm în considerare modelul nu de amestecare completă, ci de jeturi laminare care trec pe o traiectorie complexă constantă în cameră și intră în ventilație, beneficiul dezinfectării unuia dintre aceste jeturi este chiar mai mic decât în modelul de amestecare completă.
În orice caz, un recirculator UV nu este mai util decât o fereastră deschisă.
Unul dintre motivele eficienței scăzute a recirculatoarelor este că efectul bactericid este extrem de mic în ceea ce privește fiecare watt de flux UV. Fasciculul parcurge aproximativ 10 centimetri în interiorul instalației, iar apoi este reflectat din aluminiu cu un coeficient de aproximativ k = 0,7. Aceasta înseamnă că traseul efectiv al fasciculului în interiorul instalației este de aproximativ jumătate de metru, după care este absorbit fără beneficii.
Orez. 21. Încă dintr-un videoclip YouTube care arată reciclatorul în curs de dezmembrare. Sunt vizibile lămpile germicide și o suprafață reflectorizantă din aluminiu, care reflectă radiația ultravioletă mult mai rău decât lumina vizibilă.].
O lampă bactericidă, care atârnă deschis pe perete într-un cabinet clinic și este aprinsă de un medic conform unui program, este de multe ori mai eficientă. Razele de la o lampă deschisă parcurg câțiva metri, dezinfectând mai întâi aerul și apoi suprafețele.
Iradiatoare de aer în partea superioară a încăperii
În secțiile de spital în care pacienții imobilizați sunt prezenți în mod constant, unitățile UV sunt uneori folosite pentru a iradia fluxurile de aer circulant sub tavan. Principalul dezavantaj al unor astfel de instalații este că grila care acoperă lămpile permite doar razele care trec strict într-o direcție, absorbind mai mult de 90% din debitul rămas fără beneficii.
Puteți sufla în plus aer printr-un astfel de iradiator pentru a crea în același timp un recirculator, dar acest lucru nu se face, probabil din cauza reticenței de a avea un acumulator de praf în cameră.
Orez. 22 Iradiator UV cu aer montat pe tavan, imagine de pe site [].
Grilajele protejează oamenii din cameră de fluxul direct al radiațiilor ultraviolete, dar fluxul care trece prin grilaj lovește tavanul și pereții și se reflectă difuz, cu un coeficient de reflexie de aproximativ 10%. Camera este plină cu radiații ultraviolete omnidirecționale și oamenii primesc o doză de radiații ultraviolete proporțională cu timpul petrecut în cameră.
Recenzători și autor
Recenzători:
Artyom Balabanov, inginer electronic, dezvoltator de sisteme de întărire UV;
Rumen Vasilev, dr., inginer iluminat, OOD „Interlux”, Bulgaria;
Vadim Grigorov, biofizician;
Stanislav Lermontov, inginer iluminat, Complex Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., profesor asociat, inginerie luminii semiconductoare și fotonică, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, specialist în design de iluminat pentru instituții medicale;
Vitaly Tsvirko, șeful laboratorului de testare a iluminatului „TSSOT NAS din Belarus”
Autor: Anton Sharakshane, Ph.D., inginer de iluminat și biofizician, Prima Universitate Medicală de Stat din Moscova numită după. LOR. Sechenov
referințe
referințe
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 DEZINFECȚIA AERULUI ULTRAVIOLET
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Fizica radiațiilor optice și ingineria luminii. Partea 10: Radiații eficiente din punct de vedere fotobiologic, cantități, simboluri și spectru de acțiune. Fizica radiațiilor optice și ingineria luminii. Radiații fotobiologic active. Dimensiuni, simboluri și spectre de acțiune
[ESNA] Manual de iluminat ESNA, ediția a 9-a. ed. Rea MS Illuminating Engineering Society of North America, New York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lămpi și sisteme de lămpi. Siguranța fotobiologică
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Produse chimice Mitsui]
[Nejm]
[A picta]
[TUV]
[OMS] Organizația Mondială a Sănătății. Radiația ultravioletă: o revizuire științifică oficială a efectelor asupra mediului și asupra sănătății ale radiațiilor UV, cu referire la epuizarea globală a stratului de ozon.
[Desar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Utilizarea radiațiilor bactericide ultraviolete pentru dezinfecția aerului din interior
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Încălzire, ventilație și aer condiționat.
Sursa: www.habr.com