Egenskaperna hos ultraviolett strÄlning beror pÄ vÄglÀngden, och ultraviolett strÄlning frÄn olika kÀllor har olika spektrum. LÄt oss diskutera vilka kÀllor till ultraviolett strÄlning som finns och hur de kan anvÀndas för att maximera den baktericida effekten samtidigt som riskerna för oönskade biologiska effekter minimeras.
Fig. 1. PÄ fotografiet Àr det inte desinfektion med UVC-strÄlning, som man skulle kunna tro, utan en trÀning i anvÀndning av skyddskostym dÀr luminescerande flÀckar av utbildade kroppsvÀtskor identifieras i UVA-strÄlar. UVA Àr mjukt ultraviolett och har ingen baktericid effekt. StÀngda ögon Àr en rimlig sÀkerhetsÄtgÀrd, eftersom det breda spektrumet av den anvÀnda UVA-lampan överlappar med UVB, vilket Àr farligt för synen (kÀlla: Simon Davis/DFID).
VĂ„glĂ€ngden av synligt ljus motsvarar den energi som en kvant har, dĂ€r fotokemisk aktivitet precis blir möjlig. Kvantene av synligt ljus exciterar fotokemiska reaktioner i den specifika ljuskĂ€nsliga vĂ€vnaden â i nĂ€thinnan.
Ultraviolett strÄlning Àr osynlig, dess vÄglÀngd Àr kortare, frekvensen och energin av kvant Àr högre, strÄlningen Àr hÄrdare, och variationen av fotokemiska reaktioner och biologiska effekter Àr större.
Ultraviolett strÄlning delas in i:
- LĂ„ngvĂ„gig/mjuk/nĂ€rapunkts-UVA (400âŠ315 nm);
- MedelhĂ„rd â UVB (315âŠ280 nm);
- KortvĂ„gig/fjĂ€rr/jĂ€ktig â UVC (280âŠ100 nm).
Den baktericida effekten av ultraviolett strÄlning
Den baktericida effekten utövas av hĂ„rt ultraviolett â UVC, och i mindre grad av medelhĂ„rigt ultraviolett â UVB. Enligt den baktericida effektkurvan kan man se att den uppenbara baktericida effekten utövas endast inom det smala intervallet 230âŠ300 nm, vilket motsvarar ungefĂ€r en fjĂ€rdedel av det omrĂ„de som kallas ultraviolett.
Fig. 2 Effektkurvor för baktericiditet frÄn []
Kvant som har vÄglÀngder inom detta intervall absorberas av nukleinsyror, vilket leder till att DNA- och RNA-strukturen skadas. Förutom baktericid, det vill sÀga som dödar bakterier, utövar detta intervall ocksÄ virucid (antiviralt), fungicid (svampdödande) och sporocid (döda sporer) effekter. Detta inkluderar att viruset SARS-CoV-2, som orsakade pandemin 2020, har dödats.
Den baktericida effekten av solljus
Det baktericida effekten av solljus Àr relativt liten. LÄt oss titta pÄ solens spektrum över och under atmosfÀren:
Fig. 3. Spektrum för solstrÄlning över atmosfÀren och vid havsnivÄ. Den mest kraftfulla delen av det ultravioletta omrÄdet nÄr inte markytan (hÀmtat frÄn Wikipedia).
Det Àr vÀrt att notera det överatmosfÀriska spektrum som Àr markerat i gult. Energin hos kvanten i vÀnstra delen av det överatmosfÀriska solstrÄlningsspektrumet med en vÄglÀngd pÄ mindre Àn 240 nm motsvarar energin för kemisk bindning pÄ 5,1 eV i syremolekylen "O2". MolekylÀrt syre absorberar dessa kvantum, den kemiska bindningen bryts, atomÀrt syre "O" bildas, vilket Äterförenas till syremolekyler "O2" och delvis ozon "O3".
Det överatmosfÀriska UVC-ljuset bildar ozon i de övre atmosfÀriska skikten, vilket kallas ozonskiktet. Energin för den kemiska bindningen i ozonmolekylen Àr lÀgre Àn i syremolekylen och dÀrför absorberar ozon kvantum med lÀgre energi Àn syre. Medan syre bara absorberar UVC, absorberar ozonskiktet bÄde UVC och UVB. Det visar sig att solen i kanten av det ultravioletta spektrumet genererar ozon, och detta ozon absorberar sedan större delen av det hÄrda solens ultravioletta ljus och skyddar jorden.
Och nu, med försiktighet, titta pÄ vÄglÀngder och skala, förena solens spektrum med spektrumet för baktericid effekt.
Fig. 4 Spektrum för baktericid effekt och spektrum för solstrÄlning.
Det Àr tydligt att den baktericida effekten av solljus Àr obetydlig. Den del av spektret som kan ha en baktericid effekt Àr nÀstan helt absorberad av atmosfÀren. Vid olika tidsperioder pÄ Äret och i olika latituder varierar situationen nÄgot, men kvalitativt liknar den.
Faran med UV-ljus
En ledare i ett stort land föreslog: "För att bota frÄn COVID-19 mÄste vi föra in solljus i kroppen." Men UV-ljus med baktericid effekt förstör RNA och DNA, inklusive mÀnskliga. Om "vi för in solljus i kroppen" skulle personen dö.
Epidermis, frÀmst det horniga lagret av döda celler, skyddar levande vÀvnad frÄn UVC. Under epidermislager trÀnger bara mindre Àn 1% av UVC-strÄlningen igenom [WHO]. LÀngre vÄglÀngder av UVB och UVA trÀnger in till större djup.
Om solen inte hade haft ultraviolett ljus skulle mÀnniskor kanske inte ha haft epidermis och hornlager, och ytan pÄ kroppen skulle ha varit slemmig som hos sniglar. Men eftersom mÀnniskor har evolverats under solen, Àr det endast de ytor som skyddas frÄn solen som Àr slemmiga. Den mest utsatta slemmiga ytan Àr ögats slemhinna, som i viss mÄn skyddas frÄn solens ultravioletta strÄlning av ögonlocken, ögonfransarna, ögonbrynen, ansiktsrörelser och vanan att inte titta direkt pÄ solen.
NÀr de första gÄngerna lÀrde sig att ersÀtta linsen med en artificiell, stötte ögonlÀkare pÄ problemet med brÀnnskador pÄ nÀthinnan. De började undersöka orsakerna och upptÀckte att den levande mÀnskliga linsen Àr ogenomskinlig för ultraviolett ljus och skyddar nÀthinnan. Efter detta började de ocksÄ göra artificiella linser ogenomskinliga för ultraviolett ljus.
Bilden av ögat i ultravioletta strÄlar illustrerar linsens ogenomskinlighet för ultraviolett ljus. Det Àr inte vÀrt att belysa det egna ögat med ultraviolett ljus, eftersom linsen med tiden blir grumlig, delvis pÄ grund av den mÀngd ultraviolett ljus den utsatts för under Ären, och behöver bytas ut. DÀrför ska vi dra nytta av erfarenheten frÄn modiga personer som försummade sÀkerheten, lyste sig sjÀlva i ögonen med en ultraviolett ficklampa med en vÄglÀngd pÄ 365 nm, och delade resultatet pÄ YouTube.
Fig. 5 Ett stillbild frÄn Youtube-kanalen 'Kreosan'.
Ultravioletta ficklampor som orsakar luminescens med en vÄglÀngd pÄ 365 nm (UVA) Àr populÀra. De köps av vuxna, men hamnar oundvikligen i hÀnderna pÄ barn. Barnen lyser sig sjÀlva i ögonen med dessa ficklampor, granskar den lysande kristallen noggrant och under lÄng tid. SÄdana handlingar bör helst förhindras. Om det sker kan man lugna sig med tanken pÄ att katarakt i studier pÄ möss sÀkert orsakas av UVB- bestrÄlning av linsen, men den katarogeniska effekten av UVA Àr instabil [].
ĂndĂ„ Ă€r det exakta spektrumet av ultraviolett ljus pĂ„ linsen okĂ€nt. Och med tanke pĂ„ att katarakt Ă€r en kraftigt fördröjd effekt, krĂ€vs en viss nivĂ„ av omdöme för att inte lysa sig sjĂ€lv i ögonen med ultraviolett ljus i förvĂ€g.
Relativt snabbt inflammeras ögats slemhinnor av ultraviolett ljus, detta kallas fotokeratit och fotokonjunktivit. Slemhinnorna blir röda och det kÀnns som om det finns "sand i ögonen". Effekten försvinner efter nÄgra dagar, men upprepade brÀnnskador kan leda till grumling av hornhinnan.
VÄglÀngderna som orsakar dessa effekter motsvarar ungefÀr den viktade funktionen av UV-risk, som anges i standarden för fotobiologisk sÀkerhet [IEC 62471], och ligger ungefÀr inom det bakteriedödande intervallet.
Fig. 6 Spektra av ultraviolett ljus som orsakar fotokonjunktivit och fotokeratit frÄn [] och den viktade funktionen av aktinisk UV-risk för hud och ögon frÄn [].
Tröskeldoser för fotokeratit och fotokonjunktivit ligger mellan 50-100 J/m2; detta vÀrde överstiger inte doserna som anvÀnds vid desinfektion. Att desinficera ögats slemhinna med ultraviolett ljus utan att orsaka inflammation Àr omöjligt.
Erytem, det vill sĂ€ga "solbrĂ€nna", orsakas av ultraviolett ljus inom intervallet upp till 300 nm. Enligt vissa kĂ€llor Ă€r den maximala spektrala effektiviteten för erytem vid vĂ„glĂ€ngder runt 300 nm []. Den minimiella dos som ger knappt mĂ€rkbar erytem (MED - Minimal Erytematös Dos) för olika hudtyper varierar frĂ„n 150 till 2000 J/m2. För invĂ„nare i det mellersta omrĂ„det kan en typisk MED anses vara runt 200âŠ300 J/m2.
UVB inom intervallet 280-320 nm, med ett maximum runt 300 nm, orsakar hudcancer. Det finns ingen tröskeldos; ju högre dos, desto större risk, och effekten Àr fördröjd.
Fig. 7 Kurvor för ultraviolett ljus som orsakar erytem och hudcancer.
Fotoinducerat Ă„ldrande av huden orsakas av ultraviolett ljus över hela intervallet 200âŠ400 nm. En kĂ€nd bild Ă€r av en lĂ„ngtradarchaufför som utsatts för solens ultravioletta strĂ„lning frĂ€mst frĂ„n vĂ€nster sida under körning. Föraren hade en vana att köra med fönstret pĂ„ förarsidan neddraget, medan höger sida av ansiktet skyddades frĂ„n solens ultravioletta strĂ„lning av vindrutan. Skillnaden i hudens Ă„ldertillstĂ„nd pĂ„ vĂ€nster och höger sida Ă€r slĂ„ende:
Fig. 8 Bild av en förare som under 28 Är kört med fönstret pÄ förarsidan neddraget [].
Om vi grovt bedömer att Äldern pÄ huden pÄ olika sidor av detta ansikte skiljer sig med tjugo Är, och att detta beror pÄ att den ena sidan har utsatts för solen i ungefÀr samma tjugo Är som den andra sidan inte har, kan vi göra en försiktig slutsats om att en dag i direkt solljus Äldrar huden med en dag.
FrĂ„n referensdata [] Ă€r det kĂ€nt att i de mellersta breddgraderna under sommaren samlas den minimala erytemdosen pĂ„ 200 J/m2 snabbare Ă€n pĂ„ en timme i direkt sol. JĂ€mför dessa siffror med den gjorda slutsatsen, och vi kan göra en ytterligare slutsats â hudens Ă„ldrande vid sporadiskt och kortvarigt arbete med UV-lampor utgör ingen betydande fara.
Hur mycket UV-ljus behövs för desinfektion
Antalet överlevande mikroorganismer pĂ„ ytor och i luften minskar exponentiellt med ökad UV-dos. Till exempel krĂ€vs en dos som dödar 90% av tuberkulosmykobakterier â 10 J/m2. TvĂ„ sĂ„dana doser dödar 99%, tre doser dödar 99,9% etc.
Fig. 9 FörhÄllandet mellan andelen överlevande tuberkulosmykobakterier och dosen av ultraviolet strÄlning med en vÄglÀngd pÄ 254 nm.
Den exponentiella beroendet Àr anmÀrkningsvÀrt eftersom Àven en liten dos dödar en stor del av mikroorganismerna.
Bland de patogena mikroorganismerna som nÀmns i [] Àr salmonella mest resistent mot UV-ljus. Dosen som dödar 90% av dess bakterier Àr 80 J/m2. Enligt översikten [Kowalski2020] Àr det genomsnittliga vÀrdet för dosen som dödar 90% av coronavirus 67 J/m2. Men för de flesta mikroorganismer överstiger inte denna dos 50 J/m2. För praktiska ÀndamÄl kan vi komma ihÄg att den standarddos som desinficerar med en effektivitet pÄ 90% Àr 50 J/m2.
Enligt den gÀllande godkÀnda metoden av Rysslands hÀlsovÄrdsministerium för anvÀndning av UV-ljus för luftdesinfektion [] krÀvs en maximal desinfektionseffektivitet av "tre nior" eller 99,9% för operationssalar, förlossningshem etc. För klassrum, lokaler i offentliga byggnader etc. rÀcker det med "en nia", det vill sÀga 90% av de dödade mikroorganismerna. Det innebÀr att beroende pÄ lokalens kategori rÀcker det med mellan en och tre standarddoser pÄ 50...150 J/m2.
Exempel pÄ berÀkning av nödvÀndig bestrÄlningstid: Antag att det Àr nödvÀndigt att desinficera luften och ytorna i ett rum som Àr 5 à 7 à 2,8 meter, för vilket en öppen lampa Philips TUV 30W anvÀnds.
I den tekniska beskrivningen av lampan anges den baktericidala effekten till 12 W []. I idealfallet gĂ„r hela flödet direkt till de ytor som ska desinficeras, men i verkligheten gĂ„r hĂ€lften av flödet förlorat, till exempel genom att den belyser vĂ€ggen bakom armaturen för intensivt. DĂ€rför kommer vi att rĂ€kna med en anvĂ€ndbar effekt pĂ„ 6 W. Den totala bestrĂ„lade ytan i rummet Ă€r â golv 35 mÂČ + tak 35 mÂČ + vĂ€ggar 67 mÂČ, totalt 137 mÂČ.
I genomsnitt faller strĂ„ldosen av baktericid strĂ„lning pĂ„ ytan 6 W/137 mÂČ = 0,044 W/mÂČ. Under en timme, det vill sĂ€ga under 3600 sekunder, kommer dessa ytor att fĂ„ en dos pĂ„ 0,044 W/mÂČ Ă 3600 s = 158 J/mÂČ, eller avrundat 150 J/mÂČ. Detta motsvarar tre standarddoser pĂ„ 50 J/mÂČ eller âtre niorâ â 99,9% baktericid effektivitet, det vill sĂ€ga kraven för operationer. Eftersom den berĂ€knade dosen, innan den nĂ„r ytorna, har passerat genom rummets volym, har Ă€ven luften desinficerats med minst samma effektivitet.
Om kraven pĂ„ sterilitet Ă€r lĂ„ga och det Ă€r tillrĂ€ckligt med âen niaâ, behöver den betraktade exemplet tre gĂ„nger kortare bestrĂ„lningstid â avrundat 20 minuter.
Skydd mot ultraviolett strÄlning
Den frÀmsta ÄtgÀrden för skydd under desinfektion med UV-ljus Àr att lÀmna rummet. Att stÄ nÀra en fungerande UV-lampa men avvÀnda blicken hjÀlper inte, slemhinnorna i ögonen bestrÄlas fortfarande.
Som en partiell skyddsÄtgÀrd för ögonens slemhinnor kan glasögon anvÀndas. PÄstÄendet "glas slÀpper inte igenom ultraviolett strÄlning" Àr felaktigt, det slÀpper igenom i viss utstrÀckning, och olika typer av glas slÀpper igenom olika mycket. Men generellt sett minskar transmissionskoefficienten med kortare vÄglÀngd, och UVC passerar effektivt endast genom kvartsglas. Glasögonlinser Àr hur som helst inte kvartsglas.
Det kan med sÀkerhet sÀgas att glasögonlinser med mÀrkningen UV400 inte slÀpper igenom ultraviolett strÄlning.
Fig. 10 Transmissionsspektrum för glasögonlinser med index UV380, UV400 och UV420. Bild frÄn webbplatsen []
En skyddsÄtgÀrd Àr anvÀndningen av UVC-bakteriedömande kÀllor, som inte avger potentiellt farliga, men ineffektiva UVB- och UVA-strÄlar för desinfektion.
Ultravioletta kÀllor
UV-diodes
De mest förekommande ultravioletta dioderna Àr 365 nm (UVA) och Àr avsedda för "polisficklampor", som framkallar luminescens för att upptÀcka osynliga föroreningar utan ultraviolett ljus. Desinfektion med dessa dioder Àr omöjlig (se bild 11).
För desinfektion kan kortvĂ„giga UVC-dioder med en vĂ„glĂ€ngd pĂ„ 265 nm anvĂ€ndas. Kostnaden för en diodmodul som skulle ersĂ€tta en kvicksilverbakteriedömande lampa överstiger kostnaden för lampan med tre order, varför sĂ„dana lösningar för desinfektion av större omrĂ„den i praktiken inte anvĂ€nds. Men det dyker upp kompakta enheter med UV-dioder för desinfektion av smĂ„ ytor â verktyg, telefoner, skador pĂ„ huden etc.
LĂ„gtryckskvicksilverlampor
En lÄgtryckskvicksilverlampa Àr en standard som alla andra kÀllor jÀmförs med.
Den största delen av energin som avges frÄn kvicksilverÄngor vid lÄgt tryck i en elektrisk urladdning ligger vid en vÄglÀngd av 254 nm, som Àr idealisk för desinfektion. En liten del av energin avges vid en vÄglÀngd av 185 nm, som intensivt genererar ozon. Och en mycket liten mÀngd energi avges vid andra vÄglÀngder, inklusive det synliga spektrumet.
I vanliga kvicksilverfluorescerande lampor med vitt ljus slÀpper inte glaskolven igenom den ultravioletta strÄlningen av kvicksilverÄngorna. Men luminoforen, ett vitt pulver pÄ kolvens vÀggar, lyser i det synliga spektrumet under pÄverkan av ultraviolett ljus.
UVB- eller UVA-lampor Àr liknande konstruerade, glasbehÄllaren slÀpper inte igenom topparna vid 185 nm och 254 nm, men luminoforen avger under pÄverkan av kortvÄgigt ultraviolett ljus osynligt ljus, medan lÄngvÄgigt ultraviolett ljus genereras. Dessa lampor anvÀnds för tekniska ÀndamÄl. Eftersom spektrumet av UVA-lampor liknar solens, anvÀnds dessa lampor ocksÄ för solning. En jÀmförelse mellan spektrumet och bakteriedödande effektivitet visar att det Àr olÀmpligt att anvÀnda UVB-lampor och Ànnu mer UVA-lampor för desinfektion.
Fig. 11 JÀmförelse av baktericid effektivitet, UVB-lampans spektrum, "solnings"-lampans spektrum och spektrumet av dioden 365 nm. Lampornas spektra har tagits frÄn den amerikanska fÀrgtillverkarens förening [].
Det bör noteras att spektrumet av den fluorescerande UVA-lampan Àr brett och omfattar UVB-omrÄdet. Spektrumet av dioden 365 nm Àr betydligt smalare, detta Àr "Àrlig UVA". Om UVA krÀvs för att orsaka luminescens i dekorativa syften eller för att upptÀcka föroreningar, Àr anvÀndningen av dioden sÀkrare Àn att anvÀnda en ultraviolett fluorescerande lampa.
Den lÄga tryckets kvicksilverbaktericidlampa UVC skiljer sig frÄn fluorescerande lampor genom att kolvvÀggarna saknar fosfor och kolven slÀpper igenom ultraviolet ljus. Huvudlinjen 254 nm slÀpps alltid genom, medan den ozonbildande linjen 185 nm kan antingen kvarstÄ i lampans spektrum eller tas bort av en kolv med selektiv genomslÀppning.
Fig. 12 UtslÀppsomrÄdet anges pÄ mÀrkningen av ultravioletta lampor. Baktericidlampan UVC kÀnnetecknas av avsaknaden av fosfor pÄ kolven.
Ozon har en ytterligare baktericid effekt, men Ă€r cancerframkallande, sĂ„ för att inte behöva vĂ€nta pĂ„ att ozonet ska försvinna efter desinfektion, anvĂ€nds lampor som inte bildar ozon utan linjen 185 nm i spektrumet. Dessa lampor har nĂ€stan ett idealiskt spektrum â en huvudlinje med hög baktericid effektivitet pĂ„ 254 nm, mycket svag strĂ„lning i icke-baktericida ultravioletta omrĂ„den och svag "signalljus" strĂ„lning i det synliga omrĂ„det.
Fig. 13. Spektrumet av den lÄga tryckets kvicksilver UVC-lampa (tillhandahÄllet av tidskriften lumen2b.ru) kombineras med solens strÄlningsspektrum (frÄn Wikipedia) och kurvan av baktericid effektivitet (frÄn ESNA Lighting Handbook []).
Det blĂ„ skenet frĂ„n baktericidlampor gör att man kan se att kvicksilverlampan Ă€r pĂ„slagen och fungerar. Ljuset Ă€r svagt, och detta ger ett missvisande intryck av att det Ă€r sĂ€kert att titta pĂ„ lampan. Vi kĂ€nner inte att strĂ„lningen i UVC-omrĂ„det utgör 35âŠ40% av den totala strömförbrukningen av lampan.
Fig. 14 En liten del av energistrÄlningen frÄn kvicksilverÄngor faller inom det synliga omrÄdet och syns som ett svagt blÄtt ljus.
En baktericid kvicksilverlampa med lÄgtryck har samma sockel som en vanlig lysrörslampa, men tillverkas i annan lÀngd sÄ att den baktericida lampan inte sÀtts in i vanliga armaturer. Armaturen för den baktericida lampan, förutom storleken, kÀnnetecknas av att alla plastdelar Àr UV-resistenta, kablarna Àr skyddade mot ultravioletta strÄlar, och det finns ingen spridare.
För hushÄllsbruk av baktericida lampor anvÀnder författaren en 15 W baktericid lampa, som tidigare anvÀndes för desinfektion av nÀringslösningen i en hydroponisk installation. En liknande kan hittas genom att söka pÄ "aquarium uv sterilizer". NÀr lampan Àr pÄslagen avger den ozon, vilket inte Àr bra, men anvÀndbart för desinfektion av till exempel skor.
Fig. 15 LÄgtryckiga kvicksilverlampor med olika typer av socklar. Bilder frÄn Aliexpress.
KvÀvningslampor med medelhög och högtryck
Ăkningen av kvicksilverĂ„ngans tryck leder till att spektrumet blir mer komplicerat, spektrumet expanderar och fler linjer tillkommer, inklusive vid vĂ„glĂ€ngder som genererar ozon. Tillsats av komponenter i kvicksilver leder till en Ă€nnu mer komplicerad spektroskopi. Det finns mĂ„nga varianter av sĂ„dana lampor, och spektrumet för varje Ă€r unikt.
Fig. 16 Exempel pÄ spektrum för kvicksilverlampor med medelhög och högtryck
Ăkningen av trycket minskar lampans effektivitet. För modellen Aquafineuv av medeltryckslampor strĂ„lar UVC redan ut 15-18% av den förbrukade effekten, istĂ€llet för 40% som vid lĂ„gtryckslampor. Och kostnaden för utrustningen per watt UVC-flöde blir högre [].
Minskning av effektivitet och ökning av kostnaden för lampan kompenseras av kompakthet. Till exempel krÀver desinfektion av strömmande vatten eller torkning av snabbbindande lack i tryckerier kompakta och kraftfulla kÀllor, dÀr specifik kostnad och effektivitet Àr mindre viktiga. Men det Àr olÀmpligt att anvÀnda en sÄdan lampa för desinfektion.
UV-strÄlkÀlla frÄn DRA-lampan och DRT-lampan
Det finns ett "folkligt" sĂ€tt att relativt billigt fĂ„ en kraftfull UV-kĂ€lla. Ute ur produktion, men sĂ€ljs fortfarande, Ă€r DRL-lampor med vitt ljus pĂ„ 125âŠ1000 W. Inuti dessa lampor finns en "brĂ€nnare" â en högtryckshgmercurylampa. Den avger bredbands-UV-ljus, som fĂ„ngas upp av den yttre glasbehĂ„llaren, men fĂ„r luminescerande material pĂ„ dess vĂ€ggar att lysa. Om den yttre behĂ„llaren krossas och brĂ€nnaren kopplas till nĂ€tverket genom en standardballast, fĂ„r man en kraftfull bredbands-UV-strĂ„lkastare.
Denna improviserade strÄlkastare har sina nackdelar: lÄgt jÀmfört med lÄgdrucklamper verkningsgrad, en stor del av UV-ljuset utanför baktericid spektrum, och man fÄr inte vistas i rummet en tid efter att lampan stÀngts av, tills ozonet har nedbrutits eller ventilerats ut.
Men fördelarna Àr otvetydiga: lÄg kostnad och hög effekt vid kompakta dimensioner. Fördelarna inkluderar ocksÄ produktion av ozon. Ozon desinficerar skuggade ytor som inte fÄr UV-ljus.
Fig. 17 UV-strÄlkastare, tillverkad av DRL-lampor. Fotografiet publiceras med författarens tillstÄnd, en bulgarisk tandlÀkare som anvÀnder denna strÄlkastare som komplement till den standard bakteriedödande lampan Philips TUV 30W.
Liknande UV-kÀllor för desinfektion i form av högtryckshgmercurylampor anvÀnds i strÄlkastare av Typ OUFK-01 "Solnyshko".
Till exempel publicerar tillverkaren inte spektrumet för den populĂ€ra lampan "DRT 125-1", men ger i dokumentationen parametrarna: strĂ„ldensitet pĂ„ ett avstĂ„nd av 1 m frĂ„n lampan UVA â 0,98 W/m2, UVB â 0,83 W/m2, UVC â 0,72 W/m2, bakteriedödande flöde 8 W, och efter anvĂ€ndning krĂ€vs ventilation av utrymmet frĂ„n ozon [] I ett direkt svar pĂ„ frĂ„gan om skillnaden mellan DRT-lampan och DRL-brĂ€nnaren, svarade tillverkaren i sin blogg att DRT har ett isolerande grönt lager pĂ„ katoderna.
Fig. 18 KĂ€lla till bredbands-UV-ljus â DRT-125-lampa
De angivna specifikationerna visar att spektrumet Àr brett med nÀstan lika stor strÄlningsandel i det mjuka, mellan, och hÄrda ultravioletta omrÄdet, inklusive det UVC som genererar ozon. Den baktericidala strömmen utgör 6,4% av den konsumtionskraft som anvÀnds, vilket betyder att effektiviteten Àr sex gÄnger lÀgre Àn för en lÄgt tryckslampa.
Tillverkaren publicerar inte spektrumet för denna lampa, och pÄ nÀtet cirkulerar samma bild med spektrumet av nÄgon DRT. Den ursprungliga kÀllan Àr okÀnd, men energiförhÄllandet i UVC, UVB och UVA-speglarna överensstÀmmer inte med de angivna för DRT-125-lampan. För DRT anges en ungefÀr lika fördelning, men spektrumet visar att energin i UVB Àr mÄngdubbelt större Àn energin i UBC. Och energin i UVA Àr ocksÄ mycket högre Àn i UVB.
Fig. 19. Spektrumet för en högtrycks kvicksilverlampa, som oftast illustrerar spektrumet som anvÀnds i medicinska ÀndamÄl av DRT-125.
Det Àr uppenbart att lampor med olika tryck och tillsatser i kvicksilver strÄlar pÄ nÄgot olika sÀtt. Det Àr ocksÄ klart att en oinformerad konsument Àr benÀgen att förestÀlla sig önskade egenskaper och kvaliteter hos produkten, förvÀrva en baserad pÄ egna antaganden sjÀlvsÀkerhet och genomföra ett köp. Publikationen av spektrumet för en specifik lampa kommer att leda till diskussioner, jÀmförelser och slutsatser.
Författaren köpte en gĂ„ng en enhet OĐŁĐ€Đ-01 med en DRT-125-lampa och anvĂ€nde den i flera Ă„r för att testa UV-bestĂ€ndigheten hos plastprodukter. Han bestrĂ„lade samtidigt tvĂ„ produkter, en av vilka var en kontroll av UV-bestĂ€ndig plast, och sĂ„g vilket som gulnade snabbare. För sĂ„dan anvĂ€ndning Ă€r kunskap om den exakta formen av spektrumet inte nödvĂ€ndig, det viktiga Ă€r att strĂ„laren Ă€r bredspektral. Men vad Ă€r syftet med att anvĂ€nda bredspektralt ultraviolett ljus nĂ€r desinfektion krĂ€vs?
I syftet med OĐŁĐ€Đ-01 anges att strĂ„laren anvĂ€nds vid akuta inflammatoriska processer. Det vill sĂ€ga i fall dĂ€r den positiva effekten av desinfektion pĂ„ huden övervĂ€ger den potentiella skadan av det bredspektrala ultravioletta ljuset. Det Ă€r uppenbart att det i sĂ„dana fall Ă€r bĂ€ttre att anvĂ€nda smalbandigt ultraviolett ljus, utan vĂ„glĂ€ngder i spektrumet som har nĂ„gon annan effekt Ă€n den baktericidala.
Luftrening
Ultraviolett anses vara ett otillrÀckligt medel för desinfektion av ytor, eftersom strÄlarna inte kan nÄ dit som till exempel alkohol kan. Men ultraviolett ljus desinfekterar effektivt luften.
Vid nysningar och hosta bildas droppar som Àr nÄgra mikrometer stora, vilka svÀva i luften frÄn nÄgra minuter till flera timmar []. Forskning om tuberkulos har visat att det rÀcker med en aerosoldroppe för att smittas.
Utomhus Ă€r vi relativt sĂ€kra pĂ„ grund av de stora volymerna och luftpĂ„verkan, som kan sprida och desinfektera varenda nysning med tid och solljus. Ăven i tunnelbanan, sĂ„ lĂ€nge andelen smittade personer Ă€r lĂ„g, Ă€r den totala luftvolymen per smittad person stor, och bra ventilation minskar risken för smittspridning. Den farligaste platsen under pandemier av luftburen sjukdom Ă€r hissen. DĂ€rför bör nysande personer sitta i karantĂ€n, och luften i offentliga lokaler med bristande ventilation behöver desinfektion.
Recirkulatorer
Ett alternativ för att desinfektera luften Ă€r stĂ€ngda UV-recirkulatorer. Vi ska diskutera en sĂ„dan recirkulator â "Dezar 7", kĂ€nd för att ha observerats till och med i statens högst Ă€mbetsmanna kontor.
I beskrivningen av recirkulatorn stÄr det att den blÄser igenom 100 m³ i timmen och Àr avsedd för behandling av ett rum med volymen 100 m³ (ungefÀr 5 à 7 à 2,8 meter).
Men förmÄgan att desinfektera 100 m³ luft i timmen innebÀr inte att luften i ett rum med en volym av 100 m³ behandlas lika effektivt pÄ en timme. Den behandlade luften spÀdar ut den smutsiga luften, som om och om igen kommer tillbaka in i recirkulatorn. Det Àr inte svÄrt att bygga en matematisk modell och berÀkna effektiviteten av processen:
Fig. 20 PÄverkan av UV-recirkulatorns arbete pÄ antalet mikroorganismer i luften i ett rum utan ventilation.
För att minska koncentrationen av mikroorganismer i luften med 90% mÄste recirkulatorn arbeta mer Àn tvÄ timmar. Utan ventilation i rummet Àr detta möjligt. Men det finns normalt inga utrymmen med mÀnniskor utan ventilation. Till exempel, [] föreskriver en minimal luftvÀxtrate pÄ 3 m3 per timme per 1 m2 golvyta i lÀgenheten. Detta motsvarar en fullstÀndig luftbyte en gÄng i timmen och gör recirkulatorns arbete meningslöst.
Om vi betraktar modellen för icke-fullstÀndig blandning, utan laminarstrÄlar som följer en etablerad komplex bana i rummet och gÄr till ventilationen, Àr nyttan av desinfektion av en sÄdan strÄle Ànnu mindre Àn i modellen för fullstÀndig blandning.
I alla fall Àr UV-recirkulatorn inte mer anvÀndbar Àn ett öppet fönster.
En av orsakerna till den lÄga effektiviteten hos recirkulatorer Àr att den baktericida effekten Àr extremt lÄg per watt av UV-flödet. StrÄlen passerar cirka 10 centimeter inuti installationen och reflekteras sedan frÄn aluminium med en koefficient pÄ cirka k=0,7. Detta innebÀr att den effektiva strÀcka som strÄlen fÀrdas inuti installationen Àr omkring en halv meter, efter vilken den absorberas utan att ge nÄgot vÀrde.
Fig. 21. Ett stillbild frÄn en video pÄ Youtube dÀr en recirkulator demonteras. Baktericida lampor och den aluminiumreflekterande ytan Àr synliga, som reflekterar UV-ljus betydligt sÀmre Àn synligt ljus [].
En baktericid lampa som hÀnger öppet pÄ vÀggen i en klinik och slÄs pÄ enligt schema av lÀkaren, Àr mycket effektivare. StrÄlarna frÄn den öppna lampan fÀrdas flera meter, desinficerar först luften och dÀrefter Àven ytor.
Luftrenarare i den övre delen av rummet
I sjukhusrum dÀr sÀngliggande patienter vistas kontinuerligt anvÀnds ibland UV-anlÀggningar som bestrÄlar cirkulerande luftflöden under taket. Huvudnackdelen med sÄdana anlÀggningar Àr att galler som tÀcker lamporna endast tillÄter strÄlar som gÄr i en strikt riktning att passera, vilket absorberar mer Àn 90 % av det övriga flödet utan nytta.
Man kan dessutom blÄsa luft genom en sÄdan bestrÄlare för att Àven fÄ en recirkulator, men sÄ görs det inte, troligen pÄ grund av oviljan att skapa en dammsamlare i rummet.
Fig. 22 Takmonterad UV-luftrenaresystem, bild frÄn webbplatsen [].
Gallerier skyddar mÀnniskor i rummet frÄn direkt ström av ultraviolett ljus, men den ström som passerat genom galleriet trÀffar taket och vÀggarna och reflekteras diffust, med en reflektionskoefficient pÄ cirka 10%. Rummet fylls med omnidirektionell ultraviolett strÄlning och mÀnniskor fÄr en dos av ultraviolett ljus som Àr proportionell mot den tid som spenderas i rummet.
Recensenter och författare
Recensenter:
Artyom Balabanov, elektronikingenjör, utvecklare av UV-hÀrdningssystem;
Rumen Vasilev, teknisk doktor, belysningsexpert, OOD "Interlux", Bulgarien;
Vadim Grigorov, biofysiker;
Stanislav Lermontov, belysningsingenjör, LLC "Komplexa System";
Aleksey Pankrashkin, teknisk doktor, docent, halvledarbelysning och fotonik, LLC "INTEKH Engineering";
Andrey Kramov, specialist pÄ belysningsdesign för medicinska anlÀggningar;
Vitaly Tsvirko, chef för belysningstestlaboratoriet "CSTO NAN Belarus"
Författare: Anton Sharakshané, kandidat i fysik och matematik, belysningsexpert och biofysiker, Första MGUMU namngiven efter I.M. Sechenov
LĂ€nkar
LĂ€nkar
[Airsteril]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 ULTRAVIOLETT LUFTRENING
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Optisk strÄlningsfysik och belysnings teknik. Del 10: Fotobiologiskt effektiv strÄlning, kvantiteter, symboler och handlingsspektra. Fysik för optiska strÄlningar och belysningsteknik. Fotobiologiskt aktiv strÄlning. MÄtt, konventionella beteckningar och handlingsspektrum.
[ESNA] ESNA Belysningshandbok, 9:e upplagan. Red. Rea M.S. BelysningsingenjörssÀllskapet i Nordamerika, New York, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lampor och lamp system. Ljusbiologisk sÀkerhet
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma]
[Mitsuichemicals]
[Nejm]
[Paint]
[TUV]
[WHO] VÀrldshÀlsoorganisationen. Ultraviolet StrÄlning: Officiell vetenskaplig översikt av effekten av UV-strÄlning pÄ miljön och hÀlsotillstÄnd, med omnÀmnande av global utarmning av ozonskiktet.
[Dezar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 AnvÀndning av ultraviolett baktericid strÄlning för luftrening i lokaler
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 UppvÀrmning, ventilation och luftkonditionering.
KĂ€lla: habr.com
