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紫外线消毒灯真的有用吗?

浏览: 发布日期:2023-07-17
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家庭日常消毒的方式有很多种,比如化学消毒剂(医用酒精、含氯消毒剂、过氧乙酸)、高温消毒、紫外线消毒等等。

但消毒剂的使用比较麻烦,还可能残留刺激性物质;而高温灭活的范围比较窄,只能给小型耐高温的物品进行消毒。

相比之下,紫外线消毒更方便、没有化学残留,也不会让微生物产生抗性。

紫外灯是怎么消毒的,有哪些类型?

紫外线(UV)根据波长的不同,划分为四个部分,分别是:

长波紫外线(UVA):315~400 nm;中波紫外线(UVB):280~315 nm;短波紫外线(UVC):200~280 nm;真空紫外线(VUV):100~200 nm。

大部分UVB和UVA波段处于微生物吸收峰之外,无法直接杀死微生物。

所以,起杀菌消毒作用的主要是UVC,也是紫外线辐射光谱中能量最高的部分。

在UVC的照射下,微生物遗传物质(DNA和RNA)中的胞嘧啶、胸腺嘧啶容易被诱导、形成嘧啶二聚体,从而破坏微生物的遗传物质结构,让它们无法进行正常的生长、繁殖过程,最后只能死去。另外,UVC辐射还能破坏一些冠状病毒的外层蛋白质涂层,最终导致病毒失活。

很多人以为“晒太阳也可以达到杀菌消毒的目的”,答案要让你们失望了。

图片来源:123RF

在阳光中所有的UVC和一部分UVB射线,全都被地球的臭氧层吸收了。所以,生活中我们接触到的大部分紫外线都是UVA和少量UVB,UVC辐射并不会到达地球表面。

虽然UVB和UVA也可能灭活一些病毒,但明显不如UVC有效,而且这两种辐射还可能增加皮肤老化、皮肤癌风险。

要想制造出UVC辐射,只能靠人工光源去产生,比如紫外灯和激光等。

目前,最常用来消毒的紫外光源,主要是低压汞灯和紫外发光二极管(UV-LED)。

1.低压汞灯

低压汞灯是最早大规模使用的紫外消毒光源。它的优点是输出功率适当、消毒效果好,工艺比较成熟。

图片来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laborivahendite_steriliseerimine_kasutades_UV-kiirgust.jpg#file under CC0

一方面,它可以对一些不耐热的物体表面进行消毒,比如包装材料、精密器件、电子产品、玩具,还可以对肉制品、蔬果、各类副食品进行消毒保鲜。

另一方面是对空气消毒,比如悬吊式紫外灯照射空气消毒,常用在医疗场所。

但直接暴露在紫外灯下会对眼睛、皮肤造成伤害,所以一般是在没人、或者有充分防护的情况下才能用。

还有一种方式是间接的紫外线照射消毒——在空气管道内部安装紫外灯。比如建筑物顶部的消毒盒、紫外循环空气净化器,或是在空调系统里安装紫外灯。这样一来,紫外线只能照射到消毒机内的空气,再加上一个风扇让空气循环,也能达到比较好的消毒效果。

但汞灯也有一些缺点,最明显的就是含有毒重金属汞,而且它的外壳是石英玻璃,容易打碎,这样汞蒸气就会跑出来。

所以,这种灯使用时要小心,不能在不平稳的环境里使用。另外,汞灯也不太适合用在一些小型场所,因为它的启动需要镇流器提供高压电场,体积也没办法做得太小。

而且它的波长比较单一,大部分集中在253.7 nm或者184.9 nm,难以对多种不同微生物同时达到很好的杀灭效果。

2. UV-LED灯

和低压汞灯相比,UV-LED灯的优点是环保(不含汞)、抗震、体积小、驱动电压低、响应快,适合家庭、办公室和移动消毒场景。

目前大部分UV-LED灯采用的是单一波长连续照射的方案,因为这样做技术成熟、驱动电路简单。有研究发现,无论细菌种类是什么,波长为265 nm的UV-LED灯可以实现最高的细菌灭活通量效率,因为核酸在约260 nm附近的紫外吸收强度最高。

UV-LED灯的主要缺点是表面积小、方向多变,散热能力差,可能降低杀菌消毒的有效性。使用时还有一些风险,我们会在后面提到。

3.准分子灯或远紫外线灯

在灭活微生物的同时,如何避免紫外线对人类皮肤角质层和角膜造成损伤呢?

有研究发现,和254 nm的波长相比,以222 nm为代表的远紫外线无法穿透皮肤的角质层和眼表的泪液层,对皮肤、眼睛、DNA的伤害更小(但缺乏长期安全数据)。

同时,它还能在极低的剂量下,对流感病毒产生较好的灭活效果;在杀死细菌或真菌孢子方面,比254 nm的紫外线更有效。

所以远紫外消毒筒灯的安全性可能更高,可以用在外科手术室、食品药品加工行业的无菌车间,不需要穿戴额外的防护装备,还可以考虑在传染病流行期间用在机场、车站、办公室等人流密集的场所。

图片来源:123RF

另外还有脉冲氙灯,可以发出短脉冲光谱(包括紫外线、可见光、红外线),经过滤后主要发出UVC。有时用在医院环境中给手术室或其他空间环境表面消毒,一般在无人的时候用。但它体积庞大、寿命短,在家庭等很多场所不适用。

家用紫外灯消毒,要注意什么?

1. 注意去掉表面的阻挡物

只有当病毒直接暴露在辐射下时,UVC辐射才能灭活病毒。如果病毒或细菌被物体表面的灰尘或其他污染物(如体液)盖住了,或是嵌入了多孔的表面下方,紫外线辐射被阻隔了,就可能失去杀灭效果。所以消毒前,最好对物体表面进行清洁,达不到效果时,也可以换用化学消毒剂。

2. 注意剂量和持续时间

很多市售的家用紫外灯都是低剂量的,可能需要更长的时间暴露,在给定的表面区域才能有效地灭活细菌或病毒。

3. 注意防护,避免危害健康

皮肤和眼睛直接暴露在紫外灯的辐射下,可能会导致眼睛疼痛和灼伤样的皮肤反应。所以,建议尽量在没人或有防护的情况下使用,避免皮肤直接暴露在辐射下,千万不要直视灯源,哪怕只有短短几秒钟。

图片来源:123RF

如果在房间上部安装UVC灯进行消毒,必须是天花板较高的房间、由经验丰富的技术人员安装,而且灯头必须朝上,尽量减少人员接触的机会。

好在,UVC暴露引起的皮肤灼伤和眼部损伤一般会在一周内消退,没有已知的长期损伤。还有一些UVC灯会发出少量的UVB辐射。如果暴露在某些紫外灯高剂量的辐射下,或长时间暴露在低剂量辐射下,也可能造成UVB的累积暴露,导致白内障或皮肤癌。

另外,有的紫外灯会产生臭氧,吸入后会刺激呼吸道,有哮喘的人尤其要当心。暴露在高浓度的臭氧气体中,还可能使哮喘等慢性呼吸道疾病恶化,或增加呼吸道感染的风险。

目前,市面上不少紫外灯仍然是汞灯,清洁或处理坏掉的灯时要格外小心。

UVC还会降解某些材料,如塑料、聚合物和染色的织物等,可能释放出有毒物质。

所以购买前,最好了解清楚紫外灯是否会产生臭氧、是否含有汞、适合和不适合哪些材料的消毒、有哪些安全风险。

4. 警惕不安全的便携式紫外灯棒

2022年7月,美国FDA发布警告称,市面上有一些不安全的手持便携式紫外灯棒,不要使用它们进行消毒,因为它们可能会让使用人或周围的人暴露在不安全水平的UVC辐射下,而且可能在使用短短几秒钟后,对皮肤、眼睛造成伤害。

▲一种便携式杀菌灯。图片来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pure_Mobile_UV_wand_sanitizer.jpg#file under CC-BY-SA-4.0

测试表明,这些紫外灯棒会发出不安全水平的UVC辐射。而且缺乏足够的安全保护功能来降低受伤风险。

比如,在大约5厘米的距离就发出UVC辐射,比国际非电离辐射防护委员会建议的暴露限值高出整整3000倍!使用的人或是靠近紫外线棒的人,在暴露几秒钟后,皮肤就会出现红斑、烧伤样皮肤反应,对眼睛也可能造成光性角膜炎(又叫紫外线角膜炎)。

有的产品还声称“可以在几秒钟内达到消毒效果”——一般来说,这样宣传的紫外灯,发出的UVC辐射水平往往是不安全的。

FDA提醒消费者,购买手持式紫外灯前,要看清楚并遵守产品附带的安全说明。如果缺乏安全说明,或缺乏有关辐射的相关信息,请不要购买使用。

参考资料: [1]UV Lights and Lamps: Ultraviolet-C Radiation, Disinfection, and Coronavirus. Retrieved Dec 29, 2022 from https://www.fda.gov/medical-devices/safety-communications/do-not-use-ultraviolet-uv-wands-give-unsafe-levels-radiation-fda-safety-communication [2] Ultraviolet (UV) Radiation. Retrieved Dec 29, 2022 from https://www.fda.gov/radiation-emitting-products/tanning/ultraviolet-uv-radiation [3] Do Not Use Ultraviolet (UV) Wands That Give Off Unsafe Levels of Radiation: FDA Safety Communication. Retrieved Dec 29, 2022 from https://www.fda.gov/radiation-emitting-products/tanning/ultraviolet-uv-radiation [4] Buonanno, M., Welch, D., Shuryak, I., & Brenner, D. J. (2020). Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses. Scientific Reports, 10(1), 1-8. [5] 文尚胜、左文财、周悦、叶倩楠、覃东欢、陈贤东. (2020). 紫外线消毒技术的研究现状及发展趋势. 光学技术, v.46;No.266(06), 26-32. [6] UVC LAMPS AND SARS-COV-2. Retrieved Dec 29, 2022 from https://www.icnirp.org/en/activities/news/news-article/sars-cov-2-and-uvc-lamps.html

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