紫外线（Ultraviolet，简称UV）大家都不陌生，它是波长在10 - 400 nm之间的电磁波，太阳光中就含有部分紫外线。

电磁波谱 | 图源：wikipedia

生活中我们常把紫外线分为UVA、UVB和UVC三类。

UVA为波长介于320 - 400 nm的紫外线，太阳光中的UVA可穿透大气层，甚至到达皮肤的真皮层，造成晒黑，所以朋友们平时出门一定要做好防晒……

UVB为波长介于280 - 320 nm的紫外线，可到达皮肤表层，引发晒伤。太阳光中的大部分UVB会被臭氧层吸收，故只有很少的一部分UVB能到达地球表面。

UVC为波长介于100 - 280 nm的紫外线，此范围的紫外线能量较高，具有一定的危险性，所幸臭氧层可以帮助我们完全阻隔UVC。可见臭氧层的重要性。

紫外线渗透到皮肤的各个层次 | 图源：参考资料[2]

除了此外，我们还将波长介于10 - 200 nm的紫外线称为“真空紫外线”，由于其会被空气中的氧强烈地吸收。所以这种紫外线只有在无氧状态下才能使用，应用于一些特殊的工艺上。

【传统紫外线消毒】

日常生活中我们使用的紫外线灯大多是普通直管热阴极低压汞灯，通电后可以产生足够强度的波长为253.7 nm的紫外线，在进行了一定时长的辐照后，就能达到99 - 99.9%的消杀效果。

那紫外线是如何起到消杀作用的呢？

科学家通过大量实验发现，细菌病毒体内的DNA / RNA会吸收部分UVC波段的紫外线。从下图中不难看出，在260 nm附近吸收最为强烈。

DNA / RNA对紫外线的吸收 | 图源：参考资料[3]

大量吸收紫外线的DNA / RNA，其螺旋结构就会被破坏，从而使机体的新陈代谢机能出现障碍，同时会丧失遗传能力。当辐照强度和时间都充足时，细菌病毒就会失活。

DNA结构因紫外线辐照而被破坏 图源：http://lit-uv.com/technology

因此，只要光源满足：

能发出波长在260 nm附近的紫外线光强足够强所用材料成本低，制造方便，就可以很方便地应用于日常生活杀菌消毒。

综合比较之后，低压汞灯担起了这个重任，因为其能发射强度较大的波长为253.7 nm（满足在260 nm附近）的紫外线，同时汞的使用成本低，且低压汞灯的制造相对简单。

低压汞灯发射光谱，253.7 nm为一个较强的特征峰 图源：http://wantubizhi.com

这里顺便解释一下为什么紫外线是不可见光，但我们却能看到紫外线灯发出的光。

正如上面这张光谱图所示，低压汞灯在通电后，紫外波段和可见光波段中的蓝光、紫光都会被激发，所以其在发出紫外线的同时，也会同时发出一些波长的蓝光和紫光，于是就形成了下面的图景。

需要注意的是，253.7 nm的紫外线能量较高，而且可透进皮肤，如果人体长时间暴露于紫外线灯下，皮肤、眼睛都会受到伤害，轻则电光性眼炎、皮肤灼伤，重则白内障、皮肤癌。所以紫外线灯开启时，人一定要到紫外线灯照不到的地方等待。

于是222 nm应运而生了。

【新型222nm深紫外线】

文章开头处我们说到，222nm的紫外线能够起到杀菌消毒作用而基本不对人体产生伤害。这是怎么做到的呢？

222 nm紫外线让细菌病毒失活的原理和253.7 nm是一样的，只不过换了个波段而已。

在前面讲DNA / RNA对紫外线的吸收时，我们可以从吸收光谱中看到，除了260 nm附近的区域，在220 nm附近，也有一个吸收度上升的趋势。

虽然没有260 nm那里那么高，但如果给予足够的光强和辐照时长，按道理也是能起到消杀效果的。

科学家通过对比实验，测试了253.7 nm和222 nm紫外线消杀能力。

两种紫外线的消杀能力对比 | 图源：参考资料[5]

可以发现两种紫外线的消杀能力几乎不相上下，在低强度时222 nm甚至超越 253.7 nm。

那222 nm是怎么做到对人体基本无害的呢？明明波长更短能量更高了呀？

这就不能单从能量的角度去考虑了，还要考虑波长变短后紫外线穿透能力的变化。

从前面UVA、UVB、UVC的介绍里我们可以看出，当紫外线的波长变短时，其穿透能力也在减弱。

所以222 nm的紫外线相比254 nm的紫外线在皮肤中的穿透深度就浅了许多，对人体的伤害自然就小了。

科学家们通过对比实验，让一部分雄性无毛小鼠暴露于222 nm的紫外线中，一部分暴露于253.7 nm的紫外线中，一部分不暴露，保证紫外线光强和辐照时间一致，在暴露结束48小时后观察其皮肤发生的变化。

三组小鼠经历辐照后皮肤的变化 | 图源：参考资料[5]

可以发现经历222 nm紫外线辐照几乎与无辐照没区别，而253.7 nm的辐照让皮肤受损严重。

为了过滤其余波长的光，发出更为纯净的222 nm波长，DOHAYL®搭配纳米级带通滤过滤片。

222nm能实现民用吗？

既然222 nm消毒技术如此强大，那在如今疫情防控常态化的大背景下，能否能实现民用呢？

据报道，目前东京奥运会、北京冬奥会、博鳌论坛以及某些地区的医院都已经安排上了，而且反响强烈。

因为222nm的紫外线可用于有人的场景，对于人员密度高、人流量大的场所，以及医院（尤其发热门诊）这样的高风险场所具有特别的优势。

参考资料

[1] 紫外线 - 维基百科

[2] Pérez-Sánchez A, Barrajón-Catalán E,Herranz-López M, et al. Nutraceuticals for skin care: A comprehensive review ofhuman clinical studies[J]. Nutrients, 2018, 10(4): 403.

[3] Kiyoshi Yoshino,姜伟.紫外线杀菌的原理和最新应用[J].中国照明电器,2005(04):28-31.

[4] Meulemans C C E. The basicprinciples of UV–disinfection of water[J]. 1987.

[5] Buonanno M, Ponnaiya B, Welch D, etal. Germicidal efficacy and mammalian skin safety of 222-nm UV light[J]. Radiationresearch, 2017, 187(4): 493-501.