🛃 🎢 👨🏻‍🎤 Ultravioleta: desinfección efectiva y seguridad 🏛️ 🐭 🔍

Las propiedades de la radiación ultravioleta dependen de la longitud de onda, y la radiación ultravioleta de diferentes fuentes difiere en espectro. Discutiremos qué fuentes de radiación ultravioleta y cómo aplicar para maximizar el efecto bactericida, minimizando los riesgos de efectos biológicos indeseables.

Higo. 1. La foto no muestra la desinfección UVC, como podría pensar, sino entrenamiento en el uso de un traje protector con la detección de manchas luminiscentes de fluidos corporales de entrenamiento en rayos UVA. UVA es un ultravioleta suave y no tiene un efecto bactericida. Los ojos cerrados son una medida de seguridad garantizada, ya que la amplia gama de lámparas fluorescentes UVA utilizadas se cruzan con UVB, lo cual es peligroso para la visión (fuente Simon Davis / DFID).

La longitud de onda de la luz visible corresponde a la energía de un cuanto, en el cual una acción fotoquímica se está volviendo posible. Los cuánticos de luz visible provocan reacciones fotoquímicas en un tejido fotosensible específico, en la retina.
El ultravioleta es invisible, su longitud de onda es más corta, la frecuencia y la energía del cuanto es mayor, la radiación es más dura, la variedad de reacciones fotoquímicas y los efectos biológicos son mayores.

Ultravioleta se diferencia por:

Propiedades cercanas a la luz visible, onda larga / suave / cerca de UVA (400 ... 315 nm);
Dureza media - UVB (315 ... 280 nm);
Onda corta / lejana / dura - UVC (280 ... 100 nm).

El efecto bactericida de la radiación ultravioleta.

La acción bactericida es ejercida por el ultravioleta duro (UVC) y, en menor medida, por el ultravioleta de dureza media (UVB). La curva de eficacia bactericida muestra que un efecto bactericida claro tiene solo un rango estrecho de 230 ... 300 nm, es decir, aproximadamente una cuarta parte del rango llamado ultravioleta.

Higo. 2 Curvas de eficacia bactericida de [ CIE 155: 2003 ] Los

cuánticos con longitudes de onda en este rango son absorbidos por los ácidos nucleicos, lo que conduce a la destrucción de la estructura del ADN y el ARN. Además de bactericida, es decir, matar bacterias, este rango tiene efectos virucidas (antivirales), fungicidas (antifúngicos) y esporocidas (esporas). Esto incluye matar al virus del ARN causante de una pandemia 2020 SARS-CoV-2.

El efecto bactericida de la luz solar.

El efecto bactericida de la luz solar es relativamente pequeño. Veamos el espectro solar sobre la atmósfera y debajo de la atmósfera:

Higo. 3. El espectro de la radiación solar sobre la atmósfera y al nivel del mar. La parte más dura del rango ultravioleta no alcanza la superficie de la tierra (tomada de Wikipedia).

Vale la pena prestar atención al espectro atmosférico anterior resaltado en amarillo. La energía cuántica del borde izquierdo del espectro de la luz solar por encima de la atmósfera con una longitud de onda de menos de 240 nm corresponde a una energía de unión química de 5.1 eV en la molécula de oxígeno O2. El oxígeno molecular absorbe estos cuantos, se rompe el enlace químico, se forma el oxígeno atómico "O", que se combina de nuevo en las moléculas de oxígeno "O2" y, en parte, el ozono "O3".

El UVC solar sobre la atmósfera forma ozono en la atmósfera superior, llamada capa de ozono. La energía de enlace químico en la molécula de ozono es menor que en la molécula de oxígeno, y por lo tanto el ozono absorbe cuantos de menos energía que el oxígeno. Y si el oxígeno absorbe solo UVC, entonces la capa de ozono absorbe UVC y UVB. Resulta que el sol genera ozono en el borde de la parte ultravioleta del espectro, y este ozono absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta solar dura, protegiendo la Tierra.

Y ahora, con cuidado, prestando atención a las longitudes de onda y la escala, el espectro solar es compatible con el espectro de acción bactericida.

Higo. 4 El espectro de acción bactericida y el espectro de radiación solar.

Se ve que el efecto bactericida de la luz solar es insignificante. La parte del espectro capaz de ejercer un efecto bactericida es absorbida casi completamente por la atmósfera. En diferentes épocas del año y en diferentes latitudes, la situación es ligeramente diferente, pero cualitativamente similar.

Peligro UV

El jefe de uno de los principales países sugirió: "para curar COVID-19, es necesario administrar la luz solar en el cuerpo". Sin embargo, los UV bactericidas destruyen el ARN y el ADN, incluidos los humanos. Si "entregas la luz solar al cuerpo", una persona morirá.

La epidermis, principalmente el estrato córneo de las células muertas, protege el tejido vivo de los rayos UVC. Debajo de la capa epidérmica, solo penetra menos del 1% de la radiación UVC [OMS]. Las ondas más largas UVB y UVA penetran a una mayor profundidad.

Si no hubiera ultravioleta solar, tal vez las personas no tendrían la epidermis y el estrato córneo, y la superficie del cuerpo sería mucosa, como en los caracoles. Pero como los humanos evolucionaron bajo el sol, solo las superficies protegidas del sol son mucosas. La más vulnerable es la superficie mucosa del ojo, protegida condicionalmente del ultravioleta solar durante siglos, pestañas, cejas, motilidad facial y el hábito de no mirar al sol.

Cuando aprendieron a reemplazar la lente por una artificial, los oftalmólogos se enfrentaron con el problema de las quemaduras de la retina. Comenzaron a comprender las razones y descubrieron que la lente humana viva para la radiación ultravioleta es opaca y protege la retina. Después de eso, las lentes artificiales se hicieron opacas a la radiación ultravioleta.

La imagen del ojo en rayos ultravioleta ilustra la opacidad de la lente para la radiación ultravioleta. No vale la pena iluminar su propio ojo con luz ultravioleta, ya que la lente se vuelve turbia con el tiempo, incluso debido a la dosis de radiación ultravioleta acumulada a lo largo de los años, y debe reemplazarse. Por lo tanto, aprovecharemos la experiencia de personas valientes que descuidaron la seguridad, encendieron una linterna UV a 365 nm en sus ojos y publicaron el resultado en YouTube.

Higo. 5 Fotograma del video del canal de Youtube "Kreosan".

Las linternas ultravioletas luminiscentes (UVA) de 365 nm son populares. Comprado por adultos, pero inevitablemente cae en manos de niños. Los niños brillan estas linternas en sus ojos, cuidadosamente y durante mucho tiempo examinan el cristal luminoso. Tales acciones son deseables para prevenir. Si esto sucede, uno puede asegurarse de que las cataratas en los estudios con ratones son causadas con seguridad por la irradiación de la lente UVB, pero el efecto catógeno de los rayos UVA es inestable [ OMS ].
Sin embargo, se desconoce el espectro exacto de radiación ultravioleta en la lente. Y si considera que las cataratas son un efecto muy tardío, necesita una cierta cantidad de mente para no brillar la luz ultravioleta en sus ojos de antemano.

Las membranas mucosas del ojo se inflaman relativamente rápido bajo la luz ultravioleta, esto se llama fotoqueratitis y fotoconjuntivitis. Las membranas mucosas se vuelven rojas y aparece una sensación de "arena en los ojos". El efecto desaparece después de unos días, pero las quemaduras repetidas pueden provocar la opacidad de la córnea.

Las longitudes de onda que causan estos efectos corresponden aproximadamente a la función de riesgo UV ponderado dada en el estándar de seguridad fotobiológica [IEC 62471] y coinciden aproximadamente con el rango de acción bactericida.

Higo. 6 Espectros de radiación UV que causan fotoconjuntivitis y fotoqueratitis por [ DIN 5031-10 ] y la función ponderada del peligro actínico por UV en la piel y los ojos por [ IEC 62471 ].

Dosis umbral para fotoqueratitis y fotoconjuntivitis 50-100 J / m ² , este valor no excede las dosis utilizadas para la desinfección. Desinfectar la membrana mucosa del ojo con luz ultravioleta, sin causar inflamación, no funcionará.

El eritema, es decir, la "quemadura solar" es un ultravioleta peligroso en el rango de hasta 300 nm. Según algunas fuentes, la eficiencia espectral máxima del eritema a longitudes de onda de aproximadamente 300 nm [ OMS ]. La dosis mínima que causa un eritema apenas medible de MED (dosis mínima de eritema) para diferentes tipos de piel varía de 150 a 2000 J / m² . Para los residentes de la banda media, el MED típico puede considerarse un valor de aproximadamente 200 ... 300 J / m ² .

UVB en el rango de 280-320 nm, con un máximo de aproximadamente 300 nm, causa cáncer de piel. No hay dosis umbral, más dosis, mayor riesgo y el efecto se retrasa.

Higo. 7 Curvas de radiación ultravioleta que causan eritema y cáncer de piel.

El envejecimiento fotoinducido de la piel es causado por la radiación ultravioleta en todo el rango de 200 ... 400 nm. Hay una foto bien conocida de un camionero que estuvo expuesto a conducir radiación ultravioleta al volante, principalmente desde el lado izquierdo. El conductor tenía la costumbre de conducir con la ventana del conductor baja, pero el parabrisas protegía el lado derecho de la cara de la radiación ultravioleta solar. La diferencia en la edad de la piel en el lado derecho e izquierdo es impresionante:

Higo. 8 Foto de un conductor que derribó la ventanilla de un conductor [ Nejm ] durante 28 años .

Si estimamos aproximadamente que la edad de la piel en diferentes lados de la cara de esta persona difiere en veinte años, y esto se debe al hecho de que durante aproximadamente los mismos veinte años, un lado de la cara estuvo iluminado por el sol y el otro no, podemos llegar a una conclusión cautelosa de que un día al sol abierto es uno día y piel vieja.

De los datos de referencia [ OMS ] se sabe que en las latitudes medias en verano bajo la luz directa del sol, la dosis mínima de eritema es de 200 J / m ²Mecanografiado más rápido que una hora. Comparando estas cifras con la conclusión hecha, podemos sacar otra conclusión: el envejecimiento de la piel con trabajo periódico y a corto plazo con lámparas ultravioleta no es un peligro significativo.

¿Cuánta radiación ultravioleta se necesita para la desinfección?

El número de microorganismos supervivientes en las superficies y en el aire disminuye exponencialmente con el aumento de la dosis de radiación ultravioleta. Por ejemplo, la dosis que mata el 90% de Mycobacterium tuberculosis es 10 J / m ² . Dos de esas dosis matan al 99%, tres dosis matan al 99.9%, etc.

Higo. 9 Dependencia de la proporción de micobacterias tuberculosas sobrevivientes en la dosis de radiación ultravioleta a una longitud de onda de 254 nm.

La relación exponencial es notable porque incluso una pequeña dosis mata a la mayoría de los microorganismos.

Entre los microorganismos patógenos enumerados en [ CIE 155: 2003 ], la Salmonella es la más resistente a la radiación ultravioleta. La dosis que mata al 90% de sus bacterias es de 80 J / m ² . Según la revisión [Kowalski2020], la dosis promedio que mata al 90% de los coronavirus es de 67 J / m ² . Pero para la mayoría de los microorganismos, esta dosis no supera los 50 J / m ² . Para fines prácticos, puede recordar que la dosis estándar, desinfectando con una eficiencia del 90%, es de 50 J / m ² .

Según la metodología actual aprobada por el Ministerio de Salud de Rusia para el uso de radiación ultravioleta para la desinfección del aire [ R 3.5.1904-04 ], se requiere la máxima eficiencia de desinfección de "tres nueves" o 99.9% para quirófanos, hospitales de maternidad, etc. Para clases escolares, edificios públicos, etc. suficiente "uno nueve", es decir, el 90% de los microorganismos destruidos. Esto significa que dependiendo de la categoría de las instalaciones, de una a tres dosis estándar de 50 ... 150 J / m ^{2 son} suficientes .

Un ejemplo de evaluación del tiempo de exposición requerido: por ejemplo, es necesario desinfectar el aire y las superficies en una habitación de 5 × 7 × 2.8 metros, para lo cual se utiliza una lámpara abierta Philips TUV 30W.

En la descripción técnica de la lámpara, se indica un flujo bactericida de 12 W [ TUV] En el caso ideal, toda la corriente va estrictamente a las superficies desinfectadas, pero en una situación real, la mitad de la corriente se perderá sin beneficio, por ejemplo, iluminará excesivamente intensamente la pared detrás de la lámpara. Por lo tanto, contaremos con un flujo útil de 6 vatios. El área total de las superficies irradiadas en la habitación - piso 35 m ² + 35 m techo ² + paredes 67 m ² , un total de 137 m ² .

En promedio, el flujo de radiación bactericida 6 W / 137 m ² = 0.044 W / m ² cae en la superficie . En una hora, es decir, en 3600 segundos, una dosis de 0.044 W / m ² × 3600 s = 158 J / m ² , o 150 J / m ² redondeado , tendrá que ocurrir en estas superficies. Que corresponde a tres dosis estándar de 50 J / m ² o "tres nueves" - 99.9% de eficacia bactericida, es decir requisitos operativos Y dado que la dosis calculada, antes de caer a la superficie, pasó a través del volumen de la habitación, el aire también se desinfectó con no menos eficiencia.

Si los requisitos de esterilidad son pequeños y "uno nueve" es suficiente, el ejemplo considerado requiere un tiempo de exposición tres veces más corto, redondeado a 20 minutos.

protección UV

La principal medida de protección durante la desinfección UV es salir de la habitación. Al estar cerca de una lámpara UV que funciona, pero mirar hacia otro lado no ayudará, los ojos mucosos se irradian de todos modos.

Una medida parcial de protección para las membranas mucosas de los ojos pueden ser los anteojos de vidrio. La afirmación categórica "el vidrio no pasa ultravioleta" es incorrecta, hasta cierto punto lo hace, y las diferentes marcas de vidrio son diferentes. Pero en general, con la disminución de la longitud de onda, la transmitancia disminuye, y la UVC se transmite efectivamente solo por el vidrio de cuarzo. Las gafas de anteojos en cualquier caso no son de cuarzo.

Podemos decir con confianza que no dejan entrar las lentes ultravioletas de los anteojos marcados con UV400.

Higo. 10 Espectro de transmisión de gafas con índices UV380, UV400 y UV420. Imagen del sitio [ Mitsuichemicals ]

También una medida de protección es el uso de fuentes del rango bactericida de UVC que no emiten potencialmente peligrosos, pero no son efectivos para la desinfección, rangos de UVB y UVA.

Fuentes UV

Diodos UV

Los diodos UV (UVA) de 365 nm más comunes son para “linternas policiales”, que provocan que la luminiscencia detecte contaminantes que son invisibles sin luz UV. La desinfección con tales diodos no es posible (ver Fig. 11).
Para la desinfección, puede usar diodos UVC de onda corta con una longitud de onda de 265 nm. El costo de un módulo de diodo que reemplaza una lámpara germicida de mercurio excede el costo de la lámpara en tres órdenes de magnitud, por lo que en la práctica no se utilizan tales soluciones para la desinfección de grandes áreas. Pero hay dispositivos compactos en diodos UV para la desinfección de áreas pequeñas: herramientas, teléfonos, lugares de daños en la piel, etc.

Lámparas de mercurio de baja presión.

Una lámpara de mercurio de baja presión es un estándar con el que se comparan todas las demás fuentes.
La mayor parte de la energía de radiación del vapor de mercurio a baja presión en una descarga eléctrica tiene una longitud de onda de 254 nm, lo que es ideal para la desinfección. Una pequeña parte de la energía se emite a una longitud de onda de 185 nm, generando intensamente ozono. Y se emite una cantidad muy pequeña de energía a otras longitudes de onda, incluido el rango visible.

En las lámparas fluorescentes de mercurio de luz blanca ordinarias, el vidrio de la bombilla no transmite la radiación ultravioleta emitida por el vapor de mercurio. Pero el fósforo, un polvo blanco en las paredes del matraz, bajo la influencia de la luz ultravioleta brilla en el rango visible.

Las lámparas UVB o UVA están dispuestas de manera similar, el bulbo de vidrio no pasa picos de 185 nm y picos de 254 nm, pero el fósforo bajo la influencia de la radiación ultravioleta de onda corta no emite luz visible, sino ultravioleta de onda larga. Estas son lámparas técnicas. Y dado que el espectro de las lámparas UVA es similar al solar, tales lámparas también se utilizan para el bronceado. La comparación del espectro con la curva de eficiencia bactericida muestra que no es práctico usar lámparas UVB y especialmente lámparas UVA para la desinfección.

Higo. 11 Comparación de la curva de eficiencia bactericida, espectro de lámpara UVB, espectro de lámpara de bronceado UVA y espectro de diodo de 365 nm. Espectros de lámparas tomadas del sitio de la Asociación Americana de fabricantes de pinturas [ Pintura ].

Tenga en cuenta que el espectro de la lámpara fluorescente UVA es amplio y captura el rango UVB. El espectro del diodo de 365 nm es mucho más estrecho, es "UVA honesto". Si se requiere UVA para inducir luminiscencia con fines decorativos o para detectar contaminación, usar un diodo es más seguro que usar una lámpara fluorescente ultravioleta.

La lámpara germicida de mercurio de baja presión UVC difiere de las fluorescentes en que no hay fósforo en las paredes del matraz y la bombilla pasa luz ultravioleta. La línea principal de 254 nm siempre se omite, y la línea generadora de ozono de 185 nm puede dejarse en el espectro de la lámpara o eliminarse mediante un matraz de vidrio con transmisión selectiva.

Higo. 12 El rango de emisión se indica en la marca UV. La lámpara germicida UVC puede reconocerse por la ausencia de fósforo en el bulbo.

El ozono tiene un efecto bactericida adicional, pero es un carcinógeno, por lo tanto, para no esperar a que el ozono termine después de la desinfección, use lámparas sin formación de ozono sin una línea de 185 nm en el espectro. Estas lámparas tienen un espectro casi perfecto: la línea principal con una alta eficacia bactericida de 254 nm, radiación muy débil en los rangos no bactericidas de la radiación ultravioleta y una pequeña radiación de "señal" en el rango visible.

Higo. 13. El espectro de la lámpara de mercurio de baja presión UVC (proporcionada por lumen2b.ru) se combina con el espectro de radiación solar (de Wikipedia) y la curva de eficiencia bactericida (del ESNA Lighting Handbook [ ESNA ]).

El brillo azul de las lámparas bactericidas le permite ver que la lámpara de mercurio está encendida y funcionando. El brillo es tenue, y esto crea una impresión engañosa de que es seguro mirar la lámpara. No creemos que la radiación en el rango UVC sea del 35 ... 40% de la potencia total consumida por la lámpara.

Higo. 14 Una pequeña fracción de la energía de radiación del vapor de mercurio está en el rango visible y es visible como un tenue resplandor azul.

Una lámpara de mercurio bactericida de baja presión tiene la misma base que una lámpara fluorescente convencional, pero se fabrica una longitud diferente para que la lámpara bactericida no se inserte en lámparas ordinarias. La luminaria para una lámpara bactericida, además de las dimensiones, se caracteriza porque todas las piezas de plástico son resistentes a la radiación ultravioleta, los cables del ultravioleta están cerrados y no hay difusor.

Para las necesidades bactericidas en el hogar, el autor utiliza una lámpara bactericida de 15 W, previamente utilizada para desinfectar la solución nutritiva de una planta hidropónica. Su análogo se puede encontrar en la solicitud "acuario esterilizador UV". Cuando la lámpara está funcionando, se libera ozono, lo que no es bueno, pero es útil para desinfectar, por ejemplo, los zapatos.

Higo. 15 lámparas de mercurio de baja presión con un zócalo de varios tipos. Imágenes del sitio web de Aliexpress.

Lámparas de mercurio de media y alta presión.

Un aumento en la presión de vapor de mercurio complica el espectro, el espectro se expande y aparecen más líneas, incluso en las longitudes de onda generadoras de ozono. La introducción de aditivos en mercurio conduce a una complejidad aún mayor del espectro. Hay muchas variedades de tales lámparas, y el espectro de cada una es especial.

Higo. 16 Ejemplos de espectros de lámparas de mercurio de media y alta presión

Un aumento en la presión reduce la eficiencia de la lámpara. Usando la marca Aquafineuv como ejemplo, las lámparas de presión media en el área UVC ya emiten 15-18% del consumo de energía, y no el 40% como lámparas de baja presión. Y el costo del equipo por un vatio de flujo UVC es mayor [ Aquafineuv ].
La reducción de la eficiencia y el aumento del costo de la lámpara se compensa con la compacidad. Por ejemplo, la desinfección del agua corriente o el secado del barniz aplicado a alta velocidad en la impresión requiere fuentes compactas y potentes, el costo unitario y la eficiencia no son importantes. Pero usar una lámpara de este tipo para la desinfección es incorrecto.

Irradiador UV de un quemador DRL y una lámpara DRT

Hay una forma "popular" de obtener una fuente poderosa de luz ultravioleta relativamente barata. Fuera de uso, pero aún se venden lámparas DRL de luz blanca de 125 ... 1000 vatios. En estas lámparas, dentro de la bombilla exterior hay un "quemador", una lámpara de mercurio de alta presión. Emite ultravioleta de banda ancha, que se retrasa por un bulbo de vidrio externo, pero hace que el fósforo en sus paredes brille. Si rompe un matraz externo y conecta el quemador a la red a través de un estrangulador estándar, obtendrá un potente emisor ultravioleta de banda ancha.

Tal emisor improvisado tiene sus inconvenientes: baja eficiencia en comparación con las lámparas de baja presión, una gran proporción de radiación ultravioleta fuera del rango bactericida, y no puede permanecer en la habitación por un tiempo después de apagar la lámpara hasta que el ozono decaiga o desaparezca.

Pero las ventajas son indiscutibles: bajo costo y alta potencia con dimensiones compactas. Las ventajas incluyen la generación de ozono. El ozono desinfecta las superficies sombreadas que no estarán expuestas a los rayos ultravioleta.

Higo. 17 Irradiador ultravioleta de lámparas DRL. La foto se publica con el permiso del autor, un dentista búlgaro, que utiliza este irradiador además de la lámpara bactericida Philips TUV 30W estándar.

Se utilizan fuentes similares de luz ultravioleta para la desinfección en forma de lámparas de mercurio de alta presión en irradiadores del tipo "Sun" OUFK-01.

Por ejemplo, para la lámpara popular "DRT 125-1", el fabricante no publica el espectro, pero la documentación proporciona los parámetros: la intensidad de radiación a una distancia de 1 m de la lámpara UVA es 0.98 W / m ² , UVB es 0.83 W / m ² , UVC - 0.72 W / m ² , flujo bactericida de 8 W, y después de su uso, se requiere ventilación de ozono en la habitación [ Lisma] A la pregunta directa sobre la diferencia entre la lámpara DRT y el quemador DRL, el fabricante en su blog respondió que el DRT tiene un revestimiento verde cálido en los cátodos.

Higo. 18 La fuente de luz ultravioleta de banda ancha es una lámpara DRT-125

De acuerdo con las características declaradas, se ve que el espectro de banda ancha con una proporción casi igual de radiación en el ultravioleta blando, medio y duro, incluida la captura de UVC duro que genera ozono. El flujo bactericida es el 6.4% del consumo de energía, es decir, la eficiencia es 6 veces menor que la de una lámpara de tubo de baja presión.

El fabricante no publica el espectro de esta lámpara, pero la misma imagen con el espectro de algunos de los DRT circula en Internet. La fuente original es desconocida, pero la relación de energía en los rangos UVC, UVB y UVA no corresponde a los declarados para la lámpara DRT-125. Se declara una relación aproximadamente igual para DRT, y el espectro muestra que la energía UVB es un múltiplo de la energía UBC. Y en UVA es mucho más alto que en UVB.

Higo. 19. El espectro de una lámpara de arco de mercurio de alta presión, que a menudo ilustra el espectro del DRT-125 ampliamente utilizado para fines médicos.

Está claro que las lámparas con diferentes presiones y aditivos en mercurio emiten algo diferente. También está claro que un consumidor no informado se inclina a imaginar las características y propiedades deseadas del producto, adquirir confianza en función de sus propias suposiciones y realizar una compra. Y la publicación del espectro de una lámpara específica provocará debates, comparaciones y conclusiones.

El autor compró una vez una instalación OUFK-01 con una lámpara DRT-125 y la usó durante varios años para probar la resistencia a los rayos UV de los productos de plástico. Al mismo tiempo irradiaba dos productos, uno de los cuales era un control de plástico resistente a los rayos UV, y observó que se amarilleaba más rápido. Para tal aplicación, el conocimiento de la forma exacta del espectro no es necesario, solo es importante que el emisor sea de banda ancha. Pero, ¿por qué usar banda ancha ultravioleta si se requiere desinfección?

El nombramiento de OUFK-01 indica que el irradiador se usa en procesos inflamatorios agudos. Es decir, en los casos en que el efecto positivo de la desinfección de la piel excede el posible daño de la radiación ultravioleta de banda ancha. Obviamente, en este caso, es mejor usar ultravioleta de banda estrecha, sin longitudes de onda en el espectro que tengan un efecto diferente, excepto bactericida.

Desinfección del aire

La luz ultravioleta se considera insuficiente para desinfectar las superficies, ya que los rayos no pueden penetrar donde, por ejemplo, el alcohol penetra. Pero la luz ultravioleta desinfecta el aire de manera efectiva.

Al estornudar y toser, se forman gotas de varios micrómetros de tamaño, que cuelgan en el aire de varios minutos a varias horas [ CIE 155: 2003 ]. Los estudios de tuberculosis han demostrado que una gota de aerosol es suficiente para la infección.

En la calle, estamos en relativa seguridad debido a los enormes volúmenes y la movilidad del aire, que pueden disipar y desinfectar a cualquier persona con tiempo y radiación solar. Incluso en el metro, si bien la proporción de personas infectadas es pequeña, el volumen total de aire por persona infectada es grande, y una buena ventilación reduce el riesgo de propagación de la infección. El lugar más peligroso durante una pandemia de enfermedades transmitidas por el aire es el ascensor. Por lo tanto, los estornudos deben estar en cuarentena, y el aire en áreas públicas con ventilación insuficiente debe desinfectarse.

Recirculadores

Una de las opciones para la desinfección del aire son los recirculadores UV cerrados. Discutiremos uno de esos recirculadores: "Dezar 7", conocido por ser visto incluso en la oficina de la primera persona en el estado.

La descripción del recirculador dice que sopla 100 m ³ por hora y está destinado a procesar una sala con un volumen de 100 m ³ (aproximadamente 5 × 7 × 2.8 metros).
Sin embargo, la capacidad de desinfectar 100 m ^{3 de} aire por hora no significa que el aire en una habitación de 100 m ³ por hora se tratará con la misma eficacia. El aire tratado diluye el aire sucio, y de esta forma ingresa una y otra vez al recirculador. Es fácil construir un modelo matemático y calcular la efectividad de dicho proceso:

Higo. 20 Efecto del recirculador UV sobre la cantidad de microorganismos en el aire de una habitación sin ventilación.

Para reducir la concentración de microorganismos en el aire en un 90%, el recirculador necesita trabajar más de dos horas. En ausencia de ventilación en la habitación, esto es posible. Pero no hay habitaciones normales con personas y sin ventilación. Por ejemplo, [ SP 60.13330.2016 ] prescribe un consumo mínimo de aire exterior durante la ventilación de 3 m ³ por hora por 1 m ² de área del apartamento. Lo que corresponde a un cambio de aire completo una vez por hora y hace que el recirculador sea inútil.

Si consideramos un modelo no de mezcla completa, sino de chorros laminares que pasan a lo largo de un camino complejo establecido en la habitación y entran en ventilación, el uso de desinfección de uno de estos chorros es incluso menor que en el modelo de mezcla completa.

En cualquier caso, el recirculador UV no es más útil que una ventana abierta.

Una de las razones de la baja eficiencia de los recirculadores es que el efecto bactericida en términos de cada vatio de flujo UV es extremadamente pequeño. El haz pasa unos 10 centímetros dentro de la instalación, y luego se refleja desde el aluminio con un coeficiente de aproximadamente k = 0.7. Esto significa que el alcance efectivo del haz dentro de la instalación es de aproximadamente medio metro, después de lo cual se absorbe sin beneficio.

Higo. 21. Un cuadro de un video en Youtube, en el que se desmonta el recirculador. Las lámparas bactericidas y una superficie reflectante de aluminio son visibles, reflejando la luz ultravioleta mucho peor que la luz visible [ Dezar ].

Una lámpara bactericida que cuelga abiertamente en la pared de la oficina de la clínica y según el cronograma es encendida por el médico es muchas veces más efectiva. Los rayos de una lámpara abierta pasan varios metros, desinfectando primero el aire y luego también las superficies.

Irradiadores de aire en la parte superior de la habitación.

En las salas de los hospitales, donde los pacientes postrados en cama se encuentran constantemente, a veces se utilizan instalaciones UV, que irradian los flujos de aire circulante debajo del techo. El principal inconveniente de tales instalaciones es el enrejado que cierra las lámparas, permite que solo pasen rayos que van exactamente en una dirección, absorbiendo sin beneficio más del 90% del resto de la corriente.

Además, puede soplar aire a través de dicho irradiador para que al mismo tiempo se obtenga un recirculador, pero esto no se hace, probablemente debido a la renuencia a conseguir un colector de polvo en la habitación.

Higo. 22 Irradiador UV por debajo del techo, imagen de [ Airsteril ].

Las celosías protegen a las personas en el interior de la radiación UV directa, pero la corriente que atraviesa la rejilla golpea el techo y las paredes y se refleja difusamente, con un coeficiente de reflexión de aproximadamente el 10%. La sala está llena de radiación ultravioleta omnidireccional y las personas reciben una dosis de radiación ultravioleta proporcional al tiempo que pasan en la sala.

Revisores y Autor

Revisores:
Artyom Balabanov, ingeniero electrónico, desarrollador de sistemas de curado UV;
Rumen Vasilev, Ph.D., ingeniero de iluminación, OOD Interluks, Bulgaria;
Vadim Grigorov, biofísico;
Stanislav Lermontov, ingeniero de iluminación, Integrated Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., profesor asociado, iluminación de semiconductores y fotónica, LLC "Ingeniería INTECH";
Andrey Khramov, especialista en diseño de iluminación para instalaciones médicas;
Vitaly Tsvirko, Jefe del Laboratorio de Pruebas de Iluminación del Centro de Investigación Científica y Técnica de la Academia Nacional de Ciencias de Bielorrusia
Autor: Anton Sharakshane, Ph.D. ELLOS. Sechenova

Referencias

Referencias

[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
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[Paint] www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/analytical-series-principles-of-accelerated-weathering-evaluations-of-coatings
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[ 3.5.1904-04] 3.5.1904-04
[ 60.13330.2016] 60.13330.2016 , .

UPD: Versión de video del artículo lanzada experimentalmente

Ultravioleta: desinfección efectiva y seguridad