🤾🏿 🤛 📔 الأشعة فوق البنفسجية: التطهير الفعال والأمان 👨🏻 👩🏾‍🎓 🙋🏿

تعتمد خصائص الأشعة فوق البنفسجية على الطول الموجي ، وتختلف الأشعة فوق البنفسجية من مصادر مختلفة في الطيف. سنناقش مصادر الأشعة فوق البنفسجية وكيفية تطبيقها من أجل تعظيم تأثير مبيد للجراثيم ، وتقليل مخاطر الآثار البيولوجية غير المرغوب فيها.

تين. 1. لا تظهر الصورة تطهير الأشعة فوق البنفسجية ، كما قد تعتقد ، ولكن التدريب على استخدام بدلة واقية مع الكشف عن بقع مضيئة من سوائل تدريب الجسم في الأشعة فوق البنفسجية. الأشعة فوق البنفسجية هي الأشعة فوق البنفسجية اللينة وليس لها تأثير مبيد للجراثيم. العيون المغلقة هي إجراء أمان مضمون لأن النطاق الواسع من مصابيح الفلورسنت UVA المستخدمة تتقاطع مع UVB ، وهو أمر خطير على الرؤية (المصدر Simon Davis / DFID).

يتوافق الطول الموجي للضوء المرئي مع طاقة الكم ، حيث يصبح العمل الكيميائي الضوئي ممكنًا. تثير كميات من الضوء المرئي تفاعلات ضوئية كيميائية في نسيج حساس للضوء - في شبكية العين.
الأشعة فوق البنفسجية غير مرئية ، وطول موجتها أقصر ، وتردد وطاقة الكم أعلى ، والإشعاع أكثر صعوبة ، ومجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية الضوئية والتأثيرات البيولوجية أكبر.

تختلف الأشعة فوق البنفسجية حسب:

إغلاق في خصائص الضوء المرئي ، موجة طويلة / لينة / بالقرب من UVA (400 ... 315 نانومتر) ؛
صلابة متوسطة - UVB (315 ... 280 nm) ؛
الموجة القصيرة / البعيدة / الصلبة - الأشعة فوق البنفسجية (280 ... 100 نانومتر).

تأثير مبيد للجراثيم للأشعة فوق البنفسجية

يتم عمل مبيد للجراثيم بواسطة الأشعة فوق البنفسجية الصلبة - وبدرجة أقل الأشعة فوق البنفسجية متوسطة الصلابة - الأشعة فوق البنفسجية. يظهر منحنى فعالية مبيد للجراثيم أن تأثير مبيد للجراثيم الواضح له نطاق ضيق فقط من 230 ... 300 نانومتر ، أي حوالي ربع النطاق المسمى بالأشعة فوق البنفسجية.

تين. 2 تمتص منحنيات كفاءة مبيد للجراثيم من [ CIE 155: 2003 ]

الكميات ذات الأطوال الموجية في هذا النطاق بواسطة الأحماض النووية ، مما يؤدي إلى تدمير بنية الحمض النووي والحمض النووي الريبي. بالإضافة إلى مبيد للجراثيم ، أي قتل البكتيريا ، فإن هذا النطاق له تأثيرات قاتلة للفيروسات (مضاد للفيروسات) ، مبيد للفطريات (مضاد للفطريات) ومبيد للجراثيم (قتل الجراثيم). وهذا يشمل قتل فيروس الحمض النووي الريبي المسبب للوباء لعام 2020 ، السارس - CoV - 2.

تأثير مبيد للجراثيم لأشعة الشمس

تأثير جراثيم ضوء الشمس صغير نسبيًا. دعونا نلقي نظرة على الطيف الشمسي فوق الغلاف الجوي وتحت الغلاف الجوي:

تين. 3. طيف الإشعاع الشمسي فوق الغلاف الجوي وفي مستوى سطح البحر. أصعب جزء من نطاق الأشعة فوق البنفسجية لا يصل إلى سطح الأرض (مستعار من ويكيبيديا).

يجدر الانتباه إلى الطيف الجوي أعلاه المظلل باللون الأصفر. تتوافق الطاقة الكمية للحافة اليسرى من طيف ضوء الشمس فوق الغلاف الجوي بطول موجة أقل من 240 نانومتر مع طاقة ربط كيميائية تبلغ 5.1 فولت في جزيء الأكسجين O2. يمتص الأكسجين الجزيئي هذه الكميات ، ويتحطم رابط كيميائي ، ويتشكل الأكسجين الذري "O" ، والذي يندمج مرة أخرى في جزيئات الأكسجين "O2" ، وفي جزء منه ، الأوزون "O3".

تشكل الأشعة فوق البنفسجية الشمسية فوق الغلاف الجوي طبقة الأوزون في الغلاف الجوي العلوي ، وتسمى طبقة الأوزون. طاقة الرابطة الكيميائية في جزيء الأوزون أقل من جزيء الأكسجين ، وبالتالي يمتص الأوزون كميات أقل من الأكسجين. وإذا امتص الأكسجين UVC فقط ، فإن طبقة الأوزون تمتص UVC و UVB. اتضح أن الشمس تولد الأوزون عند حافة الجزء فوق البنفسجي من الطيف ، ثم يمتص هذا الأوزون معظم أشعة الشمس فوق البنفسجية الصلبة ، ويحمي الأرض.

والآن ، بعناية ، مع الانتباه إلى الأطوال الموجية والحجم ، يتوافق الطيف الشمسي مع طيف عمل مبيد للجراثيم.

تين. 4 طيف عمل الجراثيم وطيف الإشعاع الشمسي.

يُرى أن تأثير جراثيم ضوء الشمس ضئيل. يمتص الغلاف الجوي جزءًا من الطيف القادر على ممارسة تأثير مبيد للجراثيم تقريبًا. في أوقات مختلفة من العام وفي خطوط العرض المختلفة ، يختلف الوضع قليلاً ، ولكنه متشابه نوعياً.

خطر الأشعة فوق البنفسجية

اقترح رئيس إحدى الدول الكبرى: "لعلاج COVID-19 ، تحتاج إلى توصيل ضوء الشمس إلى الجسم." ومع ذلك ، تدمر الأشعة فوق البنفسجية المبيدة للجراثيم الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، بما في ذلك الإنسان. إذا "أدخلت ضوء الشمس إلى الجسم" - سيموت الشخص.

تحمي البشرة ، بشكل أساسي الطبقة القرنية للخلايا الميتة ، الأنسجة الحية من الأشعة فوق البنفسجية. تحت طبقة البشرة ، يخترق أقل من 1٪ فقط من الأشعة فوق البنفسجية (منظمة الصحة العالمية). تخترق الموجات الأطول UVB و UVA إلى عمق أكبر.

إذا لم يكن هناك أشعة فوق بنفسجية شمسية ، ربما لم يكن لدى الناس البشرة والطبقة القرنية ، وكان سطح الجسم مخاطيًا ، كما هو الحال في القواقع. ولكن بما أن البشر تطوروا تحت الشمس ، فإن الأسطح المحمية من الشمس هي الوحيدة المخاطية. والأكثر تعرضًا للخطر هو السطح المخاطي للعين ، المحمي بشكل مشروط من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية لعدة قرون ، والرموش ، والحواجب ، وحركة الوجه ، وعادات عدم النظر إلى الشمس.

عندما تعلموا لأول مرة استبدال العدسة بعدسة اصطناعية ، واجه أطباء العيون مشكلة حروق الشبكية. بدأوا في فهم الأسباب ووجدوا أن العدسة البشرية الحية للإشعاع فوق البنفسجي غير شفافة وتحمي الشبكية. بعد ذلك ، تم جعل العدسات الاصطناعية معتمًا للأشعة فوق البنفسجية.

توضح صورة العين بالأشعة فوق البنفسجية عتامة العدسة للأشعة فوق البنفسجية. لا يستحق الأمر أن تضيء عينيك بالضوء فوق البنفسجي ، حيث تصبح العدسة غائمة بمرور الوقت ، بما في ذلك بسبب جرعة الأشعة فوق البنفسجية المتراكمة على مر السنين ، ويجب استبدالها. لذلك ، سنستفيد من تجربة الأشخاص الشجعان الذين أهملوا السلامة ، وألقوا مصباحًا الأشعة فوق البنفسجية على عيونهم 365 نانومتر ، ونشروا النتيجة على YouTube.

تين. 5 إطار من فيديو قناة يوتيوب "Kreosan".

365nm المصابيح الفلورية فوق البنفسجية (UVA) شائعة. اشترى من قبل الكبار ، ولكن لا محالة تقع في أيدي الأطفال. يلمع الأطفال هذه الفوانيس في أعينهم بعناية ولفترة طويلة لفحص البلورة المضيئة. من المرغوب فيه منع مثل هذه الإجراءات. إذا حدث ذلك ، يمكن للمرء أن يطمئن نفسه بأن إعتام عدسة العين في دراسات الفئران ناتج بثقة عن تشعيع عدسة الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن التأثير الكاثيني للأشعة فوق البنفسجية غير مستقر [ منظمة الصحة العالمية ].
ومع ذلك ، فإن الطيف الدقيق للأشعة فوق البنفسجية على العدسة غير معروف. وإذا كنت تعتقد أن إعتام عدسة العين تأثير متأخر جدًا ، فأنت بحاجة إلى قدر معين من العقل حتى لا تسلط الضوء فوق البنفسجي على عينيك مقدمًا.

تصبح الأغشية المخاطية للعين ملتهبة بشكل سريع نسبيًا تحت الأشعة فوق البنفسجية ، وهذا ما يسمى بالالتهاب الضوئي والتهاب الملتحمة الضوئي. تتحول الأغشية المخاطية إلى اللون الأحمر ويظهر إحساس "بالرمل في العين". يختفي التأثير بعد بضعة أيام ، لكن الحروق المتكررة يمكن أن تؤدي إلى تغيم القرنية.

تتطابق الأطوال الموجية المسببة لهذه التأثيرات تقريبًا مع وظيفة خطر الأشعة فوق البنفسجية المرجحة الواردة في معيار السلامة الضوئية [IEC 62471] وتتزامن تقريبًا مع نطاق عمل مبيد للجراثيم.

تين. 6 أطياف الأشعة فوق البنفسجية التي تسبب التهاب الملتحمة الضوئي والتهاب الصور الضوئية من [ DIN 5031-10 ] والوظيفة المرجحة لخطر الأشعة فوق البنفسجية على الجلد والعينين من [ IEC 62471 ].

جرعات عتبة لالتهاب الجلد الضوئي والتهاب الملتحمة 50-100 ج / م ² ، هذه القيمة لا تتجاوز الجرعات المستخدمة في التطهير. تطهير الغشاء المخاطي للعين بالأشعة فوق البنفسجية ، دون التسبب في التهاب ، لن ينجح.

الحمامي ، أي "حروق الشمس" هي الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة في نطاق يصل إلى 300 نانومتر. وفقا لبعض المصادر ، أقصى كفاءة طيفية للحمامي بأطوال موجية حوالي 300 نانومتر [ منظمة الصحة العالمية ]. تتراوح الجرعة الدنيا التي تسبب حمامي ملحوظة من MED (الحد الأدنى من جرعة حمامية) لأنواع البشرة المختلفة من 150 إلى 2000 J / m² . بالنسبة للمقيمين في النطاق الأوسط ، يمكن اعتبار MED النموذجي حوالي 200 ... 300 J / m ² .

الأشعة فوق البنفسجية في نطاق 280-320 نانومتر ، بحد أقصى حوالي 300 نانومتر ، تسبب سرطان الجلد. لا توجد جرعة عتبة ، جرعة أكبر - مخاطر أعلى ، وتأخير التأثير.

تين. 7 منحنيات الأشعة فوق البنفسجية التي تسبب حمامي وسرطان الجلد.

تحدث شيخوخة الجلد الناتجة عن التصوير الضوئي بسبب الأشعة فوق البنفسجية في النطاق الكامل 200 ... 400 نانومتر. هناك صورة معروفة لسائق شاحنة تعرض لقيادة الأشعة فوق البنفسجية على عجلة القيادة بشكل رئيسي من الجانب الأيسر. كان السائق معتادًا على القيادة مع نافذة السائق لأسفل ، لكن الجانب الأيمن من الوجه كان محميًا من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية بواسطة الزجاج الأمامي. الفرق في عمر الجلد على الجانب الأيمن والأيسر مثير للإعجاب:

تين. 8 صورة للسائق الذي قاد نافذة السائق [ نجم ] إلى أسفل لمدة 28 عامًا .

إذا قدرنا تقريبًا أن عمر الجلد على جوانب مختلفة من وجه هذا الشخص يختلف بمقدار عشرين عامًا ، وهذا يرجع إلى حقيقة أنه خلال نفس العشرين عامًا تقريبًا ، أضاء أحد جانبي الوجه بواسطة الشمس والآخر لا ، يمكننا أن نخلص إلى استنتاج حذر بأن يومًا ما في الشمس المفتوحة هو واحد اليوم والبشرة القديمة.

من البيانات المرجعية [ منظمة الصحة العالمية ] من المعروف أنه في خطوط العرض الوسطى في الصيف تحت أشعة الشمس المباشرة ، فإن الحد الأدنى لجرعة الحمامي هي 200 جول / م ²كتبته أسرع من ساعة. بمقارنة هذه الأرقام مع الاستنتاج الذي تم التوصل إليه ، يمكننا استخلاص استنتاج آخر - شيخوخة الجلد من خلال العمل الدوري والقصير المدى باستخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ليس خطرًا كبيرًا.

كمية الأشعة فوق البنفسجية اللازمة للتطهير

يتناقص عدد الكائنات الحية الدقيقة الباقية على الأسطح والهواء بشكل كبير مع زيادة جرعة الأشعة فوق البنفسجية. على سبيل المثال ، الجرعة التي تقتل 90٪ من المتفطرة السلية هي 10 جول / م ² . جرعتان من هذا النوع تقتلان 99٪ ، وثلاث جرعات تقتل 99.9٪ ، إلخ.

تين. 9 اعتماد نسبة بكتيريا المتفطرة السلية الباقية على قيد الحياة على جرعة الأشعة فوق البنفسجية عند طول موجة يبلغ 254 نانومتر.

تجدر الإشارة إلى العلاقة الأسية في أنه حتى جرعة صغيرة تقتل معظم الكائنات الحية الدقيقة.

من بين الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض المدرجة في [ CIE 155: 2003 ] ، فإن السالمونيلا هو الأكثر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية. الجرعة التي تقتل 90٪ من البكتيريا هي 80 جول / م ² . وفقًا للمراجعة [Kowalski2020] ، فإن متوسط الجرعة التي تقتل 90٪ من الفيروسات التاجية تبلغ 67 جول / م ² . ولكن بالنسبة لمعظم الكائنات الحية الدقيقة ، لا تتجاوز هذه الجرعة 50 جول / م ² . للأغراض العملية ، يمكنك أن تتذكر أن الجرعة القياسية ، التي تطهر بكفاءة 90 ٪ ، هي 50 جول / م ² .

وفقًا للمنهجية الحالية التي وافقت عليها وزارة الصحة الروسية لاستخدام الأشعة فوق البنفسجية لتطهير الهواء [ R 3.5.1904-04 ] ، فإن الحد الأقصى لكفاءة التطهير "ثلاث تسع" أو 99.9٪ مطلوب لغرف العمليات ، ومستشفيات الولادة ، إلخ. لفصول المدارس والمباني العامة ، إلخ. يكفي "واحد تسعة" ، أي 90٪ من الكائنات الحية الدقيقة المدمرة. هذا يعني أنه اعتمادًا على فئة المبنى ، من واحد إلى ثلاث جرعات قياسية من 50 ... 150 J / m ² كافية .

مثال لتقييم وقت التعرض المطلوب: على سبيل المثال ، من الضروري تطهير الهواء والأسطح في غرفة قياس 5 × 7 × 2.8 متر ، والتي يتم استخدام مصباح واحد مفتوح من Philips TUV 30W.

في الوصف الفني للمصباح ، يشار إلى تدفق مبيد للجراثيم يبلغ 12 واط [ TUV]. في الحالة المثالية ، يذهب الدفق بأكمله بدقة إلى الأسطح المطهرة ، ولكن في الوضع الحقيقي ، سيتم فقد نصف الدفق دون فائدة ، على سبيل المثال ، سيضيء بشكل مكثف الجدار خلف المصباح. لذلك ، سنعتمد على تيار مفيد من 6 واط. إجمالي مساحة الأسطح المشععة في الغرفة - أرضية 35 م ² + 35 م سقف ² + حوائط 67 م ² ، بإجمالي 137 م ² .

في المتوسط ، يقع تدفق الإشعاع المبيد للجراثيم 6 واط / 137 م ² = 0.044 واط / م ² على السطح . في الساعة ، أي في 3600 ثانية ، يجب أن تحدث جرعة من 0.044 واط / م ² × 3600 ثانية = 158 جول / م ² ، أو تقريبًا 150 جول / م ² ، على هذه الأسطح. وهو ما يتوافق مع ثلاث جرعات قياسية تبلغ 50 جول / م ² أو "ثلاثة تسعات" - فعالية مبيد للجراثيم بنسبة 99.9٪ ، أي متطلبات التشغيل. وبما أن الجرعة المحسوبة ، قبل أن تسقط على السطح ، تمر عبر حجم الغرفة ، فقد تم تطهير الهواء أيضًا بدون كفاءة أقل.

إذا كانت متطلبات العقم صغيرة وكان "واحد تسعة" كافيًا ، فإن المثال المدروس يتطلب وقت تعرض أقصر ثلاث مرات - تقريبًا حتى 20 دقيقة.

حماية للأشعة الفوق بنفسجية

الإجراء الوقائي الرئيسي أثناء التطهير بالأشعة فوق البنفسجية هو مغادرة الغرفة. كونك قريبًا من مصباح يعمل بالأشعة فوق البنفسجية ، لكن النظر بعيدًا لن يساعد ، فالأشعة المخاطية مشعة على أي حال.

قد يكون التدبير الجزئي لحماية الأغشية المخاطية للعين زجاجًا. البيان القاطع "الزجاج لا يمر فوق البنفسجية" غير صحيح ، إلى حد ما يحدث ، وتختلف العلامات التجارية المختلفة للزجاج. ولكن بشكل عام ، مع تناقص طول الموجة ، تقل النفاذية ، ويتم نقل الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال فقط بواسطة زجاج الكوارتز. النظارات على أي حال ليست كوارتز.

يمكننا القول بثقة أنهم لا يسمحون بدخول العدسات فوق البنفسجية من النظارات المميزة بالأشعة فوق البنفسجية 400.

تين. 10 طيف انتقال نظارات النظارات بمؤشرات UV380 و UV400 و UV420. صورة من الموقع [ ميتسوكيماويات ]

أيضا من التدابير الوقائية استخدام مصادر مجموعة مبيد للجراثيم من الأشعة فوق البنفسجية التي لا تنبعث منها خطورة محتملة ، ولكنها ليست فعالة في التطهير ، ونطاقات UVB و UVA.

مصادر الأشعة فوق البنفسجية

الثنائيات فوق البنفسجية

تعد الثنائيات الأكثر شيوعًا للأشعة فوق البنفسجية 365 نانومتر (UVA) مخصصة لمصابيح الشرطة ، والتي تتسبب في التلألؤ للكشف عن الملوثات غير المرئية بدون ضوء الأشعة فوق البنفسجية. لا يمكن التطهير بمثل هذه الثنائيات (انظر الشكل 11).
للتطهير ، يمكنك استخدام الثنائيات UVC قصيرة الموجة ذات الطول الموجي 265 نانومتر. تتجاوز تكلفة وحدة الصمام الثنائي التي تحل محل مصباح مبيد للجراثيم من الزئبق تكلفة المصباح بثلاثة أوامر من الحجم ، لذلك في الممارسة العملية لا يتم استخدام هذه الحلول لتطهير المساحات الكبيرة. ولكن هناك أجهزة مدمجة على الثنائيات فوق البنفسجية لتطهير المناطق الصغيرة - الأدوات والهواتف وأماكن تلف الجلد وما إلى ذلك.

مصابيح الزئبق منخفضة الضغط

مصباح الزئبق منخفض الضغط هو معيار تتم مقارنة جميع المصادر الأخرى به.
يكون الجزء الأكبر من الطاقة الإشعاعية لبخار الزئبق عند الضغط المنخفض في التفريغ الكهربائي على طول موجة 254 نانومتر ، وهو مثالي للتطهير. ينبعث جزء صغير من الطاقة على طول موجة 185 نانومتر ، مما يؤدي إلى توليد الأوزون بشكل مكثف. وتنبعث كمية صغيرة جدًا من الطاقة عند أطوال موجية أخرى ، بما في ذلك النطاق المرئي.

في المصابيح الفلورية الزئبقية البيضاء العادية ، لا ينقل زجاج المصباح إشعاع فوق بنفسجي ينبعث من بخار الزئبق. لكن الفوسفور ، مسحوق أبيض على جدران القارورة ، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية يضيء في النطاق المرئي.

يتم ترتيب مصابيح UVB أو UVA بطريقة مماثلة ، ولا يمر المصباح الزجاجي بقمم 185 نانومتر وذروة 254 نانومتر ، ولكن الفوسفور تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة لا ينبعث ضوءًا مرئيًا ، ولكن الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة. هذه مصابيح تقنية. وبما أن طيف مصابيح UVA يشبه الطاقة الشمسية ، فإن هذه المصابيح تستخدم أيضًا للدباغة. تُظهر مقارنة الطيف بمنحنى كفاءة مبيد الجراثيم أنه من غير العملي استخدام مصابيح UVB وخاصة مصابيح UVA للتطهير.

تين. 11 مقارنة منحنى كفاءة مبيد الجراثيم ، طيف مصباح UVB ، طيف مصباح دباغة UVA ، وطيف الصمام الثنائي 365 نانومتر. أطياف المصابيح المأخوذة من موقع الجمعية الأمريكية لمصنعي الدهانات [ دهان ].

لاحظ أن طيف مصباح الفلورسنت UVA واسع ويلتقط نطاق UVB. طيف دايود 365 نانومتر أضيق بكثير ، إنه "UVA صادق". إذا كان UVA مطلوبًا للحث على التلألؤ لأغراض الديكور أو للكشف عن التلوث ، فإن استخدام الصمام الثنائي يكون أكثر أمانًا من استخدام مصباح الفلورسنت فوق البنفسجي.

يختلف مصباح مبيد للجراثيم ذو الضغط المنخفض UVC عن المصابيح الفلورية في عدم وجود فوسفور على جدران القارورة ويمرر المصباح ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يتم دائمًا تخطي الخط الرئيسي البالغ 254 نانومتر ، ويمكن ترك خط توليد الأوزون البالغ 185 نانومتر في طيف المصباح أو إزالته بواسطة قارورة زجاجية ذات انتقال انتقائي.

تين. 12 يُشار إلى نطاق الانبعاثات على علامة الأشعة فوق البنفسجية. يمكن التعرف على مصباح مبيد للجراثيم UVC من خلال عدم وجود الفوسفور على المصباح.

الأوزون له تأثير مبيد للجراثيم إضافي ، ولكنه مادة مسرطنة ، لذلك ، حتى لا تنتظر الأوزون لتتحول إلى طقس بعد التطهير ، استخدم مصابيح غير مكونة للأوزون بدون خط 185 نانومتر في الطيف. هذه المصابيح لها طيف مثالي تقريبًا - الخط الرئيسي بكفاءة عالية للجراثيم تبلغ 254 نانومتر ، وإشعاع ضعيف جدًا في نطاقات غير مبيدة للجراثيم من الأشعة فوق البنفسجية ، وإشعاع "إشارة" صغير في النطاق المرئي.

تين. 13- يتم دمج طيف مصباح الزئبق منخفض الضغط UVC (الذي توفره lumen2b.ru) مع طيف الإشعاع الشمسي (من ويكيبيديا) ومنحنى كفاءة مبيد الجراثيم (من دليل ESNA للإضاءة [ ESNA ]).

يسمح لك التوهج الأزرق للمصابيح المبيدة للجراثيم برؤية مصباح الزئبق قيد التشغيل والعمل. التوهج خافت ، وهذا يخلق انطباعًا مضللاً أنه من الآمن النظر إلى المصباح. لا نشعر أن الإشعاع في نطاق الأشعة فوق البنفسجية هو 35 ... 40 ٪ من إجمالي الطاقة التي يستهلكها المصباح.

تين. 14 يوجد جزء صغير من الطاقة الإشعاعية لبخار الزئبق في النطاق المرئي ويمكن رؤيته على هيئة توهج أزرق باهت.

مصباح الزئبق مبيد للجراثيم منخفض الضغط له نفس قاعدة مصباح الفلورسنت التقليدي ، ولكن يتم صنع طول مختلف بحيث لا يتم إدخال مصباح مبيد للجراثيم في المصابيح العادية. تتميز وحدة الإنارة لمصباح مبيد للجراثيم ، بالإضافة إلى الأبعاد ، بأن جميع الأجزاء البلاستيكية مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ، وأسلاك الأشعة فوق البنفسجية مغلقة ، ولا يوجد ناشر.

بالنسبة لاحتياجات مبيدات الجراثيم المنزلية ، يستخدم المؤلف مصباحًا مبيدًا للجراثيم بقوة 15 واط ، كان يستخدم سابقًا لتطهير المحلول المغذي لنبات مائي. يمكن العثور على نظيرتها بناء على طلب "معقم الأشعة فوق البنفسجية حوض السمك". عندما يعمل المصباح ، يتم تحرير الأوزون ، وهو ليس جيدًا ، ولكنه مفيد في تطهير الأحذية على سبيل المثال.

تين. 15 مصباح زئبقي ذو ضغط منخفض مع مجموعة متنوعة الأنواع. صور من موقع Aliexpress.

مصابيح الزئبق متوسطة وعالية الضغط

تؤدي زيادة ضغط بخار الزئبق إلى تعقيد الطيف ، ويتوسع الطيف وتظهر المزيد من الخطوط فيه ، بما في ذلك في الأطوال الموجية المولدة للأوزون. يؤدي إدخال الإضافات في الزئبق إلى تعقيد أكبر للطيف. هناك العديد من أنواع هذه المصابيح ، وطيف كل منها خاص.

تين. 16 أمثلة على أطياف مصابيح الزئبق ذات الضغط المتوسط والعالي

زيادة الضغط تقلل من كفاءة المصباح. باستخدام العلامة التجارية Aquafineuv كمثال ، فإن مصابيح الضغط المتوسط في منطقة الأشعة فوق البنفسجية تنبعث بالفعل 15-18 ٪ من استهلاك الطاقة ، وليس 40 ٪ كمصابيح منخفضة الضغط. وتكلفة المعدات لكل واط من تدفق الأشعة فوق البنفسجية أعلى [ Aquafineuv ].
يتم تعويض الكفاءة المنخفضة والتكلفة المتزايدة للمصباح عن طريق الضغط. على سبيل المثال ، يتطلب تطهير المياه الجارية أو تجفيف الورنيش المطبق بسرعة عالية في الطباعة مصادر مدمجة وقوية ، وتكلفة الوحدة والكفاءة ليست مهمة. لكن استخدام مثل هذا المصباح للتطهير غير صحيح.

الأشعة فوق البنفسجية من الموقد DRL ومصباح DRT

هناك طريقة "شائعة" للحصول على مصدر قوي للأشعة فوق البنفسجية بسعر رخيص نسبيًا. نفدت ، ولكن لا تزال تباع مصابيح DRL الضوء الأبيض 125 ... 1000 واط. في هذه المصابيح ، يوجد داخل المصباح الخارجي "موقد" - مصباح الزئبق عالي الضغط. تنبعث منه الأشعة فوق البنفسجية عريضة النطاق ، والتي تتأخر بمصباح زجاجي خارجي ، لكنها تجعل الفوسفور على جدرانه يتوهج. إذا كسرت قارورة خارجية وقمت بتوصيل الموقد بالشبكة من خلال خنق قياسي ، فستحصل على باعث قوي للأشعة فوق البنفسجية عريض النطاق.

هذا الباعث المؤقت له عيوبه: كفاءة منخفضة مقارنة بمصابيح الضغط المنخفض ، ونسبة كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية خارج نطاق مبيد للجراثيم ، ولا يمكنك البقاء في الغرفة لبعض الوقت بعد إيقاف تشغيل المصباح حتى يتحلل الأوزون أو يختفي.

لكن المزايا لا جدال فيها: التكلفة المنخفضة والطاقة العالية ذات الأبعاد المدمجة. وتشمل الإيجابيات توليد الأوزون. يقوم الأوزون بتطهير الأسطح المظللة التي لن تتعرض للأشعة فوق البنفسجية.

تين. 17 مشعاع فوق بنفسجي مصنوع من مصابيح DRL. تم نشر الصورة بإذن من المؤلف ، وهو طبيب أسنان بلغاري ، يستخدم هذا المشع بالإضافة إلى مصباح Philips TUV 30W القياسي للجراثيم.

تُستخدم مصادر مماثلة للضوء فوق البنفسجي للتطهير في شكل مصابيح زئبقية عالية الضغط في المشعات من النوع OUFK-01 "Sun".

على سبيل المثال ، بالنسبة للمصباح الشائع "DRT 125-1" ، لا تنشر الشركة المصنّعة الطيف ، لكن التوثيق يعطي المعلمات: كثافة الإشعاع على مسافة 1 متر من مصباح UVA هي 0.98 واط / م ² ، UVB هو 0.83 واط / م ² ، UVC - 0.72 واط / م ² ، تدفق مبيد للجراثيم يبلغ 8 واط ، وبعد الاستخدام ، يلزم تهوية الغرفة من الأوزون [ Lisma]. على السؤال المباشر حول الفرق بين مصباح DRT وموقد DRL ، ردت الشركة المصنعة في مدونته بأن DRT لها طلاء أخضر دافئ على الكاثودات.

تين. 18 مصدر الأشعة فوق البنفسجية ذات النطاق العريض هو مصباح DRT-125

وفقًا للخصائص المعلنة ، يُلاحظ أن طيف النطاق العريض مع حصة متساوية تقريبًا من الإشعاع في الأشعة فوق البنفسجية اللينة والمتوسطة والصعبة ، بما في ذلك التقاط الأشعة فوق البنفسجية الصلبة المولدة للأوزون. تدفق الجراثيم هو 6.4 ٪ من استهلاك الطاقة ، أي أن الكفاءة أقل 6 مرات من مصباح الأنبوب منخفض الضغط.

لا تنشر الشركة المصنعة طيف هذا المصباح ، ولكن نفس الصورة مع طيف بعض DRT تنتشر على الإنترنت. المصدر الأصلي غير معروف ، ولكن نسبة الطاقة في نطاقات UVC و UVB و UVA لا تتوافق مع تلك المعلنة لمصباح DRT-125. تم الإعلان عن نسبة متساوية تقريبًا لـ DRT ، ويظهر الطيف أن طاقة الأشعة فوق البنفسجية من مضاعفات طاقة UBC. وهو أعلى بكثير منه في الأشعة فوق البنفسجية.

تين. 19- طيف المصباح الزئبقي عالي الضغط بالقوس ، غالباً ما يوضح طيف الاستخدام الواسع للأغراض الطبية DRT-125.

من الواضح أن المصابيح ذات الضغوط والإضافات المختلفة في الزئبق تنبعث إلى حد ما بشكل مختلف. من الواضح أيضًا أن المستهلك غير المطّلع يميل إلى تخيل الخصائص والخصائص المرغوبة للمنتج ، واكتساب الثقة بناءً على افتراضاته الخاصة ، وإجراء عملية شراء. وسيؤدي نشر طيف مصباح معين إلى مناقشات ومقارنات واستنتاجات.

اشترى المؤلف مرة واحدة تثبيت OUFK-01 مع مصباح DRT-125 واستخدمه لعدة سنوات لاختبار مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للمنتجات البلاستيكية. قام بإشعاع في نفس الوقت منتجين ، أحدهما كان التحكم بالبلاستيك المقاوم للأشعة فوق البنفسجية ، وبدا اللون الأصفر أسرع. لمثل هذا التطبيق ، لا يلزم معرفة الشكل الدقيق للطيف ، فمن المهم فقط أن يكون المرسل عريض النطاق. ولكن لماذا استخدام الأشعة فوق البنفسجية ذات النطاق العريض إذا كان التطهير مطلوبًا؟

يشير تعيين OUFK-01 إلى استخدام المشع في العمليات الالتهابية الحادة. أي في الحالات التي يتجاوز فيها التأثير الإيجابي لتطهير الجلد الضرر المحتمل للإشعاع فوق البنفسجي عريض النطاق. من الواضح ، في هذه الحالة ، من الأفضل استخدام الأشعة فوق البنفسجية الضيقة النطاق ، بدون أطوال موجية في الطيف لها تأثير مختلف باستثناء مبيد الجراثيم.

تطهير الهواء

تعتبر الأشعة فوق البنفسجية غير كافية لتطهير الأسطح ، حيث لا يمكن للأشعة اختراق حيث يخترق الكحول ، على سبيل المثال. لكن الأشعة فوق البنفسجية تطهر الهواء بفاعلية.

عند العطس والسعال ، تتشكل قطيرات من عدة ميكرومتر ، تتدلى في الهواء من عدة دقائق إلى عدة ساعات [ CIE 155: 2003 ]. أظهرت دراسات السل أن قطرة واحدة من الهباء الجوي كافية للعدوى.

في الشارع ، نحن في أمان نسبي بسبب الأحجام الضخمة وحركة الهواء ، والتي يمكن أن تبدد وتعقيم أي شخص وأي شخص بمرور الوقت والإشعاع الشمسي. حتى في المترو ، في حين أن نسبة المصابين بها صغيرة ، فإن الحجم الإجمالي للهواء لكل شخص مصاب كبير ، والتهوية الجيدة تجعل خطر انتشار العدوى صغيرًا. أخطر مكان خلال جائحة الأمراض المحمولة جوا هو المصعد. لذلك ، يجب عزل العطاس ، ويجب تطهير الهواء في الأماكن العامة مع عدم وجود تهوية كافية.

أجهزة إعادة التدوير

أحد خيارات تطهير الهواء هو أجهزة إعادة تدوير الأشعة فوق البنفسجية المغلقة. سنناقش واحدة من أجهزة إعادة التدوير هذه - Dezar 7 ، والمعروفة برؤيتها حتى في مكتب أول شخص في الولاية.

يوضح وصف جهاز إعادة التدوير أنه ينفخ 100 م ³ في الساعة ويقصد به معالجة غرفة بحجم 100 م ³ (حوالي 5 × 7 × 2.8 متر).
ومع ذلك ، فإن القدرة على تطهير 100 م ^{3 من} الهواء في الساعة لا تعني أن الهواء في غرفة 100 م ³ في الساعة سيتم معالجته بنفس الكفاءة. يخفف الهواء المعالج الهواء المتسخ ، ويدخل في هذا الشكل مرارًا وتكرارًا جهاز إعادة التدوير. من السهل بناء نموذج رياضي وحساب فعالية مثل هذه العملية:

تين. 20 تأثير جهاز إعادة تدوير الأشعة فوق البنفسجية على عدد الكائنات الحية الدقيقة في هواء الغرفة بدون تهوية.

لتقليل تركيز الكائنات الحية الدقيقة في الهواء بنسبة 90٪ ، يجب أن تعمل آلة إعادة التدوير أكثر من ساعتين. في حالة عدم وجود تهوية في الغرفة ، هذا ممكن. ولكن لا توجد غرف عادية مع أشخاص وبدون تهوية. على سبيل المثال ، [ SP 60.13330.2016 ] يصف الحد الأدنى من استهلاك الهواء الخارجي أثناء التهوية 3 م ³ في الساعة لكل 1 م ² من مساحة الشقة. وهو ما يتوافق مع تغيير الهواء الكامل مرة واحدة في الساعة ويجعل جهاز إعادة التدوير عديم الفائدة.

إذا اعتبرنا نموذجًا ليس من الخلط الكامل ، ولكن من الطائرات النفاثة التي تمر على طول مسار معقد ثابت في الغرفة وتذهب إلى التهوية ، فإن استخدام تعقيم إحدى هذه الطائرات أقل حتى من نموذج الخلط الكامل.

في أي حال ، فإن أداة إعادة تدوير الأشعة فوق البنفسجية ليست مفيدة أكثر من النافذة المفتوحة.

أحد أسباب انخفاض كفاءة أجهزة إعادة التدوير هو أن تأثير مبيد الجراثيم من حيث كل واط من تدفق الأشعة فوق البنفسجية صغير للغاية. يمر الشعاع حوالي 10 سم داخل التثبيت ، ثم ينعكس من الألمنيوم بمعامل حوالي k = 0.7. وهذا يعني أن المدى الفعال للحزمة داخل التركيب يبلغ حوالي نصف متر ، وبعد ذلك يتم امتصاصه دون فائدة.

تين. 21. إطار من شريط فيديو على موقع يوتيوب يتم فيه تفكيك جهاز إعادة التدوير. يمكن رؤية مصابيح مبيدة للجراثيم وسطح عاكس من الألومنيوم ، مما يعكس الأشعة فوق البنفسجية أسوأ بكثير من الضوء المرئي [ Dezar ].

إن مصباح مبيد للجراثيم معلق بشكل علني على الحائط في مكتب العيادة ووفقًا للجدول الزمني الذي يتم تشغيله من قبل الطبيب هو أكثر فعالية مرات عديدة. تمر الأشعة من مصباح مفتوح عدة أمتار ، وتطهير الهواء أولاً ثم الأسطح أيضًا.

مشعات الهواء في الجزء العلوي من الغرفة

في عنابر المستشفيات ، حيث يتواجد المرضى طريح الفراش باستمرار ، يتم استخدام تركيبات الأشعة فوق البنفسجية في بعض الأحيان ، والتي تشع تدفق الهواء المتدفق تحت السقف. العيب الرئيسي لمثل هذه التركيبات هو الشبكة التي تغلق المصابيح ، فهي تسمح فقط للأشعة التي تسير في اتجاه واحد بالضبط بالمرور ، وتمتص دون الاستفادة من أكثر من 90 ٪ من باقي التيار.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك نفخ الهواء من خلال مثل هذا المشعاع بحيث يتم في نفس الوقت الحصول على جهاز إعادة تدوير ، ولكن هذا لم يتم ، ربما بسبب التردد في الحصول على جامع الغبار في الغرفة.

تين. 22 مشعاع فوق بنفسجي ، صورة من [ Airsteril ].

تحمي المشابك الأشخاص في الداخل من الأشعة فوق البنفسجية المباشرة ، لكن التيار الذي يمر عبر الشبكة يصطدم بالسقف والجدران وينعكس بشكل منتشر ، مع معامل انعكاس يبلغ حوالي 10 ٪. تمتلئ الغرفة بأشعة فوق البنفسجية شاملة الاتجاهات ويتلقى الأشخاص جرعة من الأشعة فوق البنفسجية تتناسب مع الوقت الذي تقضيه في الغرفة.

المراجعين والمؤلف

المراجعون:
Artyom Balabanov ، مهندس إلكتروني ، مطور لأنظمة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ؛
Rumen Vasilev ، دكتوراه ، مهندس إضاءة ، OOD Interluks ، بلغاريا ؛
فاديم جريجوروف ، فيزيائي حيوي ؛
ستانيسلاف ليرمونتوف ، مهندس إضاءة ، شركة الأنظمة المتكاملة ذ.م.م.
أليكسي بانكراشكين ، دكتوراه ، أستاذ مشارك ، إضاءة أشباه الموصلات والضوئيات ، ذ م م "INTECH Engineering" ؛
أندريه خراموف ، أخصائي تصميم الإضاءة للمرافق الطبية ؛
فيتالي تسفيركو ، رئيس مختبر اختبار هندسة الإضاءة ، TSSOT NAS بيلاروسيا
المؤلف: أنطون شاراكشان ، دكتوراه ، فني إضاءة وعالم فيزيائي حي ، اسمه MGMU الأول بعد معهم. Sechenova

المراجع

المراجع

[Airsteril] www.airsteril.com.hk/en/products/UR460
[Aquafineuv] www.aquafineuv.com/uv-lamp-technologies
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 ULTRAVIOLET AIR DISINFECTION
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Optical radiation physics and illuminating engineering. Part 10: Photobiologically effective radiation, quantities, symbols and action spectra. . . ,
[ESNA] ESNA Lighting Handbook, 9th Edition. ed. Rea M.S. Illuminating Engineering Society of North America, New York, 2000
[IEC 62471] 62471-2013 .
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[Lisma] lisma.su/en/strategiya-i-razvitie/bactericidal-lamp-drt-ultra.html
[Mitsuichemicals] jp.mitsuichemicals.com/en/release/2014/141027.htm
[Nejm] www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMicm1104059
[Paint] www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/analytical-series-principles-of-accelerated-weathering-evaluations-of-coatings
[TUV] www.assets.signify.com/is/content/PhilipsLighting/fp928039504005-pss-ru_ru
[] . : .
[] youtu.be/u6kAe3bOVVw
[ 3.5.1904-04] 3.5.1904-04
[ 60.13330.2016] 60.13330.2016 , .

UPD: نسخة فيديو تجريبية من المقالة

الأشعة فوق البنفسجية: التطهير الفعال والأمان