🍻 🍠 💃🏻 Ultraviolet: désinfection efficace et sécurité 💃🏽 🤽🏽 🤮

Les propriétés du rayonnement ultraviolet dépendent de la longueur d'onde, et l'ultraviolet de différentes sources diffère dans le spectre. Nous discuterons quelles sources de rayonnement ultraviolet et comment appliquer afin de maximiser l'effet bactéricide, en minimisant les risques d'effets biologiques indésirables.

Figure. 1. La photo ne montre pas la désinfection aux UVC, comme vous pourriez le penser, mais une formation à l'utilisation d'une combinaison de protection avec la détection de taches luminescentes de fluides corporels d'entraînement aux rayons UVA. L'UVA est un ultraviolet doux et n'a pas d'effet bactéricide. Les yeux fermés sont une mesure de sécurité garantie car la large gamme de lampes fluorescentes UVA utilisées recoupe les UVB, qui sont dangereux pour la vision (source Simon Davis / DFID).

La longueur d'onde de la lumière visible correspond à l'énergie d'un quantum, à laquelle une action photochimique devient tout juste possible. Les quantités de lumière visible excitent les réactions photochimiques dans un tissu photosensible spécifique - dans la rétine.
L'ultraviolet est invisible, sa longueur d'onde est plus courte, la fréquence et l'énergie du quantum sont plus élevées, le rayonnement est plus dur, la variété des réactions photochimiques et des effets biologiques est plus grande.

L'ultraviolet se distingue par:

Propriétés proches de la lumière visible, ondes longues / molles / proches des UVA (400 ... 315 nm);
Dureté moyenne - UVB (315 ... 280 nm);
Ondes courtes / éloignées / dures - UVC (280 ... 100 nm).

L'effet bactéricide du rayonnement ultraviolet

L'action bactéricide est exercée par les ultraviolets durs - UVC et, dans une moindre mesure, par les ultraviolets de dureté moyenne - UVB. La courbe d'efficacité bactéricide montre qu'un effet bactéricide clair n'a qu'une plage étroite de 230 ... 300 nm, soit environ un quart de la plage appelée ultraviolet.

Figure. 2 Courbes d'efficacité bactéricide de [ CIE 155: 2003 ] Les

quantums avec des longueurs d'onde dans cette gamme sont absorbés par les acides nucléiques, ce qui conduit à la destruction de la structure de l'ADN et de l'ARN. En plus de bactéricide, c'est-à-dire de tuer les bactéries, cette gamme a des effets virucides (antiviraux), fongicides (antifongiques) et sporocides (tueurs de spores). Cela comprend l'élimination du virus de l'ARN causant la pandémie en 2020, SARS-CoV-2.

L'effet bactéricide du soleil

L'effet bactéricide de la lumière solaire est relativement faible. Regardons le spectre solaire au-dessus de l'atmosphère et sous l'atmosphère:

Figure. 3. Le spectre du rayonnement solaire au-dessus de l'atmosphère et au niveau de la mer. La partie la plus difficile de la gamme ultraviolette n'atteint pas la surface de la terre (empruntée à Wikipedia).

Il convient de prêter attention au spectre au-dessus de l'atmosphère surligné en jaune. L'énergie quantique du bord gauche du spectre de la lumière solaire au-dessus de l'atmosphère avec une longueur d'onde inférieure à 240 nm correspond à une énergie de liaison chimique de 5,1 eV dans la molécule d'oxygène O2. L'oxygène moléculaire absorbe ces quanta, une liaison chimique se rompt, l'oxygène atomique «O» se forme, qui se combine à nouveau en molécules d'oxygène «O2» et, en partie, en ozone «O3».

Les UVC solaires au-dessus de l'atmosphère forment de l'ozone dans la haute atmosphère, appelée couche d'ozone. L'énergie de liaison chimique dans la molécule d'ozone est inférieure à celle de la molécule d'oxygène, et donc l'ozone absorbe des quanta de moins d'énergie que l'oxygène. Et si l'oxygène n'absorbe que les UVC, la couche d'ozone absorbe les UVC et les UVB. Il s'avère que le soleil génère de l'ozone au bord même de la partie ultraviolette du spectre, et cet ozone absorbe ensuite la plupart des rayons ultraviolets solaires durs, protégeant la Terre.

Et maintenant, en faisant attention aux longueurs d'onde et à l'échelle, le spectre solaire est compatible avec le spectre de l'action bactéricide.

Figure. 4 Le spectre de l'action bactéricide et le spectre du rayonnement solaire.

On voit que l'effet bactéricide de la lumière solaire est négligeable. La partie du spectre capable d'exercer un effet bactéricide est presque entièrement absorbée par l'atmosphère. À différentes périodes de l'année et sous différentes latitudes, la situation est légèrement différente, mais qualitativement similaire.

Danger UV

Le chef d'un des principaux pays a suggéré: "pour soigner le COVID-19, vous devez apporter la lumière du soleil dans le corps." Cependant, les UV bactéricides détruisent l'ARN et l'ADN, y compris l'homme. Si vous "apportez la lumière du soleil dans le corps" - une personne mourra.

L'épiderme, principalement la couche cornée des cellules mortes, protège les tissus vivants des UVC. Sous la couche épidermique, seulement moins de 1% des rayons UVC pénètrent [OMS]. Les ondes plus longues UVB et UVA pénètrent à une plus grande profondeur.

S'il n'y avait pas d'ultraviolets solaires, les gens n'auraient peut-être pas l'épiderme et la couche cornée, et la surface du corps était muqueuse, comme chez les escargots. Mais comme les humains ont évolué sous le soleil, seules les surfaces protégées du soleil sont muqueuses. Le plus vulnérable est la surface muqueuse de l'œil, protégée sous conditions des ultraviolets solaires pendant des siècles, les cils, les sourcils, la motilité faciale et l'habitude de ne pas regarder le soleil.

Lorsqu'ils ont appris à remplacer la lentille par une lentille artificielle, les ophtalmologistes ont été confrontés au problème des brûlures rétiniennes. Ils ont commencé à comprendre les raisons et ont découvert que la lentille humaine vivante pour le rayonnement ultraviolet est opaque et protège la rétine. Après cela, les lentilles artificielles ont été rendues opaques au rayonnement ultraviolet.

L'image de l'œil dans les rayons ultraviolets illustre l'opacité de la lentille pour le rayonnement ultraviolet. Il ne vaut pas la peine d'éclairer votre propre œil avec une lumière ultraviolette, car la lentille devient trouble au fil du temps, y compris en raison de la dose de rayonnement ultraviolet accumulée au fil des ans, et doit être remplacée. Par conséquent, nous profiterons de l'expérience de personnes courageuses qui ont négligé la sécurité, ont braqué une lampe de poche UV à 365 nm dans leurs yeux et publié le résultat sur YouTube.

Figure. 5 Image extraite de la vidéo de la chaîne Youtube "Kreosan".

Les lampes de poche ultraviolettes luminescentes de 365 nm (UVA) sont populaires. Acheté par des adultes, mais tombe inévitablement entre les mains des enfants. Les enfants font briller ces lanternes dans leurs yeux, examinent attentivement et longuement le cristal lumineux. De telles actions sont souhaitables à prévenir. Si cela se produit, vous pouvez vous assurer que la cataracte dans les études sur la souris est causée en toute confiance par l'irradiation du cristallin UVB, mais l'effet cathogène des UVA est instable [ OMS ].
Néanmoins, le spectre exact du rayonnement ultraviolet sur la lentille est inconnu. Et si vous considérez que les cataractes sont un effet très retardé, vous avez besoin d'une certaine quantité d'esprit pour ne pas briller à l'avance la lumière ultraviolette dans vos yeux.

Les muqueuses de l'œil s'enflamment assez rapidement sous la lumière ultraviolette, c'est ce qu'on appelle la photokératite et la photoconjonctivite. Les muqueuses deviennent rouges et une sensation de «sable dans les yeux» apparaît. L'effet disparaît après quelques jours, mais des brûlures répétées peuvent entraîner un trouble de la cornée.

Les longueurs d'onde provoquant ces effets correspondent approximativement à la fonction de risque UV pondérée donnée dans la norme de sécurité photobiologique [CEI 62471] et coïncident approximativement avec la plage d'action bactéricide.

Figure. 6 Spectres de rayonnement UV provoquant une photoconjonctivite et une photokératite de [ DIN 5031-10 ] et la fonction pondérée du risque actinique des UV pour la peau et les yeux de [ IEC 62471 ].

Doses seuils pour la photokératite et la photoconjonctivite 50-100 J / m ² , cette valeur ne dépasse pas les doses utilisées pour la désinfection. Désinfecter la muqueuse de l'œil avec une lumière ultraviolette, sans provoquer d'inflammation, ne fonctionnera pas.

L'érythème, c'est-à-dire les "coups de soleil", est un ultraviolet dangereux dans la plage allant jusqu'à 300 nm. Selon certaines sources, l'efficacité spectrale maximale de l'érythème à des longueurs d'onde d'environ 300 nm [ WHO ]. La dose minimale qui provoque un érythème à peine perceptible de MED (dose minimale d'érythème) pour différents types de peau varie de 150 à 2000 J / m² . Pour les résidents de la bande moyenne, le MED typique peut être considéré comme une valeur d'environ 200 ... 300 J / m ² .

Les UVB dans la gamme de 280-320 nm, avec un maximum d'environ 300 nm, provoquent le cancer de la peau. Il n'y a pas de dose seuil, plus de dose - un risque plus élevé et l'effet est retardé.

Figure. 7 Courbes de rayonnement ultraviolet provoquant un érythème et un cancer de la peau.

Le vieillissement cutané photo-induit est provoqué par un rayonnement ultraviolet dans toute la plage de 200 ... 400 nm. Il y a une photo bien connue d'un camionneur qui a été exposé à la conduite de rayons ultraviolets au volant, principalement du côté gauche. Le conducteur avait l'habitude de conduire avec la vitre du conducteur baissée, mais le côté droit du visage était protégé du rayonnement ultraviolet solaire par le pare-brise. La différence d'âge de la peau à droite et à gauche est impressionnante:

Figure. 8 Photo d'un conducteur qui a enfoncé la vitre d' un conducteur [ Nejm ] pendant 28 ans .

Si nous estimons à peu près que l'âge de la peau sur les différents côtés du visage de cette personne diffère de vingt ans, et cela est dû au fait que pendant environ les mêmes vingt ans, un côté du visage a été illuminé par le soleil et l'autre pas, nous pouvons conclure avec prudence qu'un jour en plein soleil en est un peau de jour et vieille.

D'après les données de référence [ OMS ], il est connu qu'aux latitudes moyennes en été, sous un ensoleillement direct, la dose minimale d'érythème est de 200 J / m ²tapé plus rapidement qu'une heure. En comparant ces chiffres avec la conclusion tirée, nous pouvons tirer une autre conclusion - le vieillissement cutané avec un travail périodique et à court terme avec des lampes ultraviolettes n'est pas un danger significatif.

Quelle quantité d'UV est nécessaire pour la désinfection

Le nombre de micro-organismes survivants sur les surfaces et dans l'air diminue de façon exponentielle avec l'augmentation de la dose de rayonnement ultraviolet. Par exemple, la dose qui tue 90% de mycobacterium tuberculosis est de 10 J / m ² . Deux de ces doses tuent 99%, trois doses tuent 99,9%, etc.

Figure. 9 Dépendance de la proportion de mycobactéries tuberculeuses survivantes à la dose de rayonnement ultraviolet à une longueur d'onde de 254 nm.

La relation exponentielle est remarquable en ce que même une petite dose tue la plupart des micro-organismes.

Parmi les micro - organismes pathogènes répertoriés dans [ CIE 155: 2003 ], Salmonella est la plus résistante aux rayons ultraviolets. La dose qui tue 90% de ses bactéries est de 80 J / m ² . Selon la revue [Kowalski2020], la dose moyenne qui tue 90% des coronavirus est de 67 J / m ² . Mais pour la plupart des micro-organismes, cette dose ne dépasse pas 50 J / m ² . Pour des raisons pratiques, vous vous souvenez que la dose standard, désinfectant avec une efficacité de 90%, est de 50 J / m ² .

Selon la méthodologie actuelle approuvée par le ministère russe de la Santé pour l'utilisation du rayonnement ultraviolet pour la désinfection de l'air [ R 3.5.1904-04 ], l'efficacité de désinfection maximale de «trois neuf» ou 99,9% est requise pour les salles d'opération, les maternités, etc. Pour les classes scolaires, les bâtiments publics, etc. assez "un neuf", soit 90% des micro-organismes détruits. Cela signifie que selon la catégorie de locaux, une à trois doses standard de 50 ... 150 J / m ² suffisent .

Un exemple d'évaluation du temps d'exposition requis: par exemple, il est nécessaire de désinfecter l'air et les surfaces dans une pièce de 5 × 7 × 2,8 mètres, pour laquelle une lampe ouverte Philips TUV 30W est utilisée.

La description technique de la lampe indique un flux bactéricide de 12 W [ TUV]. Dans le cas idéal, le flux entier va strictement aux surfaces désinfectées, mais dans une situation réelle, la moitié du flux sera perdue sans avantage, par exemple, il illuminera excessivement intensément le mur derrière la lampe. Par conséquent, nous compterons sur un flux utile de 6 watts. La superficie totale des surfaces irradiées dans la pièce - plancher 35 m ² + 35 m plafond ² + murs 67 m ² , soit un total de 137 m ² .

En moyenne, le flux de rayonnement bactéricide 6 W / 137 m ² = 0,044 W / m ² tombe à la surface . En une heure, c'est-à-dire en 3600 secondes, une dose de 0,044 W / m ² × 3600 s = 158 J / m ² , ou arrondie 150 J / m ² , devra se produire sur ces surfaces. Ce qui correspond à trois doses standard de 50 J / m ² ou «trois neuf» - 99,9% d'efficacité bactéricide, soit exigences opérationnelles. Et puisque la dose calculée, avant de retomber à la surface, a traversé le volume de la pièce, l'air a également été désinfecté avec pas moins d'efficacité.

Si les exigences de stérilité sont faibles et que «un neuf» suffit, l'exemple considéré nécessite un temps d'exposition trois fois plus court - arrondi à 20 minutes.

protection UV

La principale mesure de protection lors de la désinfection UV est de quitter la pièce. Être proche d'une lampe UV qui fonctionne, mais regarder ailleurs ne va pas aider, les yeux muqueux sont quand même irradiés.

Les verres en verre peuvent constituer une mesure partielle de protection des muqueuses des yeux. L'énoncé catégorique «le verre ne passe pas aux ultraviolets» est incorrect, dans une certaine mesure, et les différentes marques de verre sont différentes. Mais en général, avec une longueur d'onde décroissante, la transmittance diminue et les UVC ne sont effectivement transmis que par du verre de quartz. Les verres de lunettes en tout cas ne sont pas en quartz.

On peut dire en toute confiance qu'ils ne laissent pas passer les verres ultraviolets des verres marqués UV400.

Figure. 10 Spectre de transmission des verres de lunettes d'indices UV380, UV400 et UV420. Image du site [ Mitsuichemicals ]

Une mesure de protection est également l'utilisation de sources de la gamme bactéricide d'UVC qui n'émettent pas potentiellement dangereuses, mais pas efficaces pour la désinfection, des gammes d'UVB et d'UVA.

Sources UV

Diodes UV

Les diodes UV (UVA) à 365 nm les plus courantes sont destinées aux «lampes de poche de police», qui provoquent la luminescence pour détecter les contaminants invisibles sans lumière UV. La désinfection avec de telles diodes n'est pas possible (voir Fig. 11).
Pour la désinfection, vous pouvez utiliser des diodes UVC à ondes courtes d'une longueur d'onde de 265 nm. Le coût d'un module de diode qui remplace une lampe bactéricide au mercure dépasse le coût de la lampe de trois ordres de grandeur, donc en pratique de telles solutions pour la désinfection de grandes surfaces ne sont pas utilisées. Mais il existe des appareils compacts sur diodes UV pour la désinfection des petites surfaces - outils, téléphones, endroits où la peau est endommagée, etc.

Lampes au mercure basse pression

Une lampe au mercure à basse pression est une norme à laquelle toutes les autres sources sont comparées.
La majeure partie de l'énergie de rayonnement des vapeurs de mercure à basse pression dans une décharge électrique est à une longueur d'onde de 254 nm, ce qui est idéal pour la désinfection. Une petite partie de l'énergie est émise à une longueur d'onde de 185 nm, générant intensivement de l'ozone. Et une très petite quantité d'énergie est émise à d'autres longueurs d'onde, y compris la gamme visible.

Dans les lampes fluorescentes au mercure à lumière blanche ordinaire, le verre de l'ampoule ne transmet pas de rayonnement ultraviolet émis par la vapeur de mercure. Mais le phosphore, une poudre blanche sur les parois du ballon, sous l'influence de la lumière ultraviolette brille dans le visible.

Les lampes UVB ou UVA sont disposées de manière similaire, l'ampoule de verre ne passe pas les pics de 185 nm et le pic de 254 nm, mais le phosphore sous l'influence du rayonnement ultraviolet à ondes courtes n'émet pas de lumière visible, mais des ultraviolets à ondes longues. Ce sont des lampes techniques. Et comme le spectre des lampes UVA est similaire à celui des lampes solaires, ces lampes sont également utilisées pour le bronzage. La comparaison du spectre avec la courbe d'efficacité bactéricide montre qu'il n'est pas pratique d'utiliser des lampes UVB et notamment des lampes UVA pour la désinfection.

Figure. 11 Comparaison de la courbe d'efficacité bactéricide, du spectre des lampes UVB, du spectre des lampes de bronzage UVA et du spectre des diodes à 365 nm. Spectres de lampes prises sur le site de l'Association américaine des fabricants de peintures [ Peinture ].

Notez que le spectre de la lampe fluorescente UVA est large et capture la gamme UVB. Le spectre de la diode 365 nm est beaucoup plus étroit, il est «honnête UVA». Si les UVA sont nécessaires pour induire la luminescence à des fins décoratives ou pour détecter une contamination, l'utilisation d'une diode est plus sûre que l'utilisation d'une lampe fluorescente ultraviolette.

La lampe germicide au mercure basse pression UVC diffère des lampes fluorescentes par le fait qu'il n'y a pas de phosphore sur les parois du ballon et que l'ampoule laisse passer la lumière ultraviolette. La ligne principale de 254 nm est toujours sautée et la ligne génératrice d'ozone de 185 nm peut être laissée dans le spectre de la lampe ou retirée par une fiole en verre à transmission sélective.

Figure. 12 La plage d'émission est indiquée sur le marquage UV. La lampe germicide UVC peut être reconnue par l'absence de phosphore sur l'ampoule.

L'ozone a un effet bactéricide supplémentaire, mais est cancérogène, par conséquent, afin de ne pas attendre que l'ozone vieillisse après la désinfection, des lampes sans ozone sans ligne de 185 nm sont utilisées dans le spectre. Ces lampes ont un spectre presque parfait - la ligne principale avec une efficacité bactéricide élevée de 254 nm, un rayonnement très faible dans les domaines non bactéricides du rayonnement ultraviolet et un petit rayonnement "signal" dans le domaine visible.

Figure. 13. Le spectre de la lampe à mercure UVC basse pression (fourni par lumen2b.ru) est combiné avec le spectre du rayonnement solaire (de Wikipedia) et la courbe d'efficacité bactéricide (du manuel d'éclairage ESNA [ ESNA ]).

La lueur bleue des lampes bactéricides vous permet de voir que la lampe au mercure est allumée et fonctionne. La lueur est faible, ce qui crée une impression trompeuse qu'il est sûr de regarder la lampe. Nous ne pensons pas que le rayonnement dans la gamme UVC représente 35 ... 40% de la puissance totale consommée par la lampe.

Figure. 14 Une petite fraction de l'énergie d'émission de vapeur de mercure se situe dans la plage visible et est visible sous la forme d'une faible lueur bleue.

Une lampe à mercure bactéricide à basse pression a la même base qu'une lampe fluorescente classique, mais une longueur différente est fabriquée de sorte que la lampe bactéricide n'est pas insérée dans des lampes ordinaires. Le luminaire pour une lampe bactéricide, en plus des dimensions, est caractérisé en ce que toutes les pièces en plastique sont résistantes au rayonnement ultraviolet, les fils de l'ultraviolet sont fermés et il n'y a pas de diffuseur.

Pour les besoins bactéricides à domicile, l'auteur utilise une lampe bactéricide de 15 W, précédemment utilisée pour désinfecter la solution nutritive d'une plante hydroponique. Son analogue se trouve sur la demande "stérilisateur uv d'aquarium". Lorsque la lampe fonctionne, de l'ozone est libéré, ce qui n'est pas bon, mais il est utile pour désinfecter, par exemple, des chaussures.

Figure. 15 lampes à mercure basse pression avec socle de différents types. Images du site Web Aliexpress.

Lampes au mercure moyenne et haute pression

Une augmentation de la pression de vapeur de mercure complique le spectre, le spectre se dilate et davantage de raies y apparaissent, y compris aux longueurs d'onde génératrices d'ozone. L'introduction d'additifs dans le mercure conduit à une complexité encore plus grande du spectre. Il existe de nombreuses variétés de ces lampes, et le spectre de chacune est spécial.

Figure. 16 Exemples de spectres de lampes au mercure moyenne et haute pression

Une augmentation de la pression réduit l'efficacité de la lampe. En utilisant la marque Aquafineuv comme exemple, les lampes à moyenne pression dans la zone UVC émettent déjà 15 à 18% de la consommation électrique, et non 40% comme lampes à basse pression. Et le coût de l'équipement par un watt de flux UVC est plus élevé [ Aquafineuv ].
L'efficacité réduite et le coût accru de la lampe sont compensés par la compacité. Par exemple, la désinfection de l'eau courante ou le séchage du vernis appliqué à grande vitesse dans l'impression nécessite des sources compactes et puissantes, le coût unitaire et l'efficacité ne sont pas importants. Mais utiliser une telle lampe pour la désinfection est incorrect.

Irradiateur UV d'un brûleur DRL et d'une lampe DRT

Il existe un moyen «populaire» d'obtenir une source puissante de lumière ultraviolette à un prix relativement bas. Hors d'usage, mais toujours vendu des lampes DRL à lumière blanche 125 ... 1000 watts. Dans ces lampes, à l'intérieur de l'ampoule extérieure, il y a un «brûleur» - une lampe au mercure à haute pression. Il émet des ultraviolets à large bande, qui sont retardés par une ampoule de verre externe, mais font briller le phosphore sur ses parois. Si vous cassez une fiole externe et connectez le brûleur au réseau via un starter standard, vous obtiendrez un puissant émetteur ultraviolet à large bande.

Un tel émetteur de fortune a ses inconvénients: faible efficacité par rapport aux lampes à basse pression, une grande proportion de rayonnement ultraviolet en dehors de la plage bactéricide, et vous ne pouvez pas rester dans la pièce pendant un certain temps après avoir éteint la lampe jusqu'à ce que l'ozone se désintègre ou disparaisse.

Mais les avantages sont incontestables: faible coût et puissance élevée avec des dimensions compactes. Les avantages incluent la génération d'ozone. L'ozone désinfecte les surfaces ombragées qui ne seront pas exposées aux rayons ultraviolets.

Figure. 17 Irradiateur ultraviolet composé de lampes DRL. La photo est publiée avec la permission de l'auteur, un dentiste bulgare, utilisant cet irradiateur en plus de la lampe bactéricide standard Philips TUV 30W.

Des sources similaires de lumière ultraviolette pour la désinfection sous forme de lampes au mercure à haute pression sont utilisées dans les irradiateurs du type "Sun" OUFK-01.

Par exemple, pour la lampe populaire "DRT 125-1", le fabricant ne publie pas le spectre, mais la documentation donne les paramètres: l'intensité du rayonnement à une distance de 1 m de la lampe UVA est de 0,98 W / m ² , les UVB sont de 0,83 W / m ² , UVC - 0,72 W / m ² , flux bactéricide de 8 W, et après utilisation, une ventilation de la pièce à partir de l'ozone est requise [ Lisma]. À la question directe de la différence entre la lampe DRT et le brûleur DRL, le fabricant de son blog a répondu que le DRT avait un revêtement vert chauffant sur les cathodes.

Figure. 18 La source de lumière ultraviolette à large bande est une lampe DRT-125.Selon

les caractéristiques déclarées, on constate que le spectre de la large bande avec une part presque égale de rayonnement dans les ultraviolets mous, moyens et durs, y compris la capture d'UVC durs générateurs d'ozone. Le débit bactéricide représente 6,4% de la consommation électrique, c'est-à-dire que le rendement est 6 fois inférieur à celui d'une lampe à tube basse pression.

Le fabricant ne publie pas le spectre de cette lampe, mais la même image avec le spectre de certains des DRT circule sur Internet. La source d'origine est inconnue, mais le rapport d'énergie dans les gammes UVC, UVB et UVA ne correspond pas à ceux déclarés pour la lampe DRT-125. Un rapport approximativement égal est déclaré pour DRT, et le spectre montre que l'énergie UVB est un multiple de l'énergie UBC. Et en UVA, il est beaucoup plus élevé qu'en UVB.

Figure. 19. Spectre d'une lampe à arc à haute pression au mercure, illustrant le plus souvent le spectre du DRT-125 largement utilisé à des fins médicales.

Il est clair que les lampes avec différentes pressions et additifs dans le mercure émettent quelque peu différemment. Il est également clair qu'un consommateur non informé est enclin à imaginer les caractéristiques et les propriétés souhaitées du produit, à acquérir la confiance sur la base de ses propres hypothèses et à effectuer un achat. Et la publication du spectre d'une lampe spécifique provoquera des discussions, des comparaisons et des conclusions.

L'auteur a acheté une fois une installation OUFK-01 avec une lampe DRT-125 et l'a utilisée pendant plusieurs années pour tester la résistance aux UV des produits en plastique. Il a irradié en même temps deux produits, dont l'un était un contrôle de plastique résistant aux UV, et a regardé qui jaunissait plus rapidement. Pour une telle application, la connaissance de la forme exacte du spectre n'est pas nécessaire, il est seulement important que l'émetteur soit à large bande. Mais pourquoi utiliser les ultraviolets à large bande si une désinfection est nécessaire?

La nomination de OUFK-01 indique que l'irradiateur est utilisé dans les processus inflammatoires aigus. C'est-à-dire dans les cas où l'effet positif de la désinfection de la peau dépasse les dommages possibles du rayonnement ultraviolet à large bande. Évidemment, dans ce cas, il est préférable d'utiliser des ultraviolets à bande étroite, sans longueurs d'onde dans le spectre qui ont un effet différent sauf bactéricide.

Désinfection de l'air

La lumière ultraviolette est considérée comme insuffisante pour désinfecter les surfaces, car les rayons ne peuvent pas pénétrer là où, par exemple, l'alcool pénètre. Mais les ultraviolets désinfectent efficacement l'air.

En éternuant et en toussant, des gouttelettes de plusieurs micromètres se forment, qui pendent dans l'air de plusieurs minutes à plusieurs heures [ CIE 155: 2003 ]. Des études sur la tuberculose ont montré qu'une goutte d'aérosol suffit pour l'infection.

Dans la rue, nous sommes relativement en sécurité en raison des énormes volumes et de la mobilité de l'air, qui peuvent dissiper et désinfecter n'importe qui et n'importe qui avec le temps et le rayonnement solaire. Même dans le métro, bien que la proportion de personnes infectées soit faible, le volume total d'air par personne infectée est important et une bonne ventilation réduit le risque d'infection. L'endroit le plus dangereux lors d'une pandémie de maladies aéroportées est l'ascenseur. Par conséquent, les éternuements doivent être mis en quarantaine et l'air dans les lieux publics avec une ventilation insuffisante doit être désinfecté.

Recirculateurs

Une des options pour la désinfection de l'air est des recirculateurs UV fermés. Nous discuterons de l'un de ces recirculateurs - «Dezar 7», connu pour être vu même dans le bureau de la première personne de l'État.

La description du recirculateur indique qu'il souffle à 100 m ³ par heure et est destiné au traitement d'une pièce d'un volume de 100 m ³ (environ 5 × 7 × 2,8 mètres).
Cependant, la capacité de désinfecter 100 m ^{3 d'} air par heure ne signifie pas que l'air dans une pièce de 100 m ³ par heure sera traité tout aussi efficacement. L'air traité dilue l'air sale et, sous cette forme, pénètre encore et encore dans le recirculateur. Il est facile de construire un modèle mathématique et de calculer l'efficacité d'un tel processus:

Figure. 20 Effet du recirculateur UV sur le nombre de micro-organismes dans l'air d'une pièce sans ventilation.

Pour réduire la concentration de microorganismes dans l'air de 90%, le recirculateur doit fonctionner plus de deux heures. En l'absence de ventilation dans la pièce, cela est possible. Mais il n'y a pas de pièces normales avec des gens et sans ventilation. Par exemple, [ SP 60.13330.2016 ] prescrit une consommation minimale d'air extérieur pendant la ventilation de 3 m ³ par heure pour 1 m ² de surface de l'appartement. Ce qui correspond à un renouvellement d'air complet une fois par heure et rend le recirculateur inutile.

Si nous considérons un modèle non pas de mélange complet, mais de jets laminaires qui passent le long d'un chemin complexe établi dans la pièce et entrent dans la ventilation, l'utilisation de la désinfection d'un de ces jets est encore moins que dans le modèle de mélange complet.

Dans tous les cas, le recirculateur UV n'est pas plus utile qu'une fenêtre ouverte.

L'une des raisons de la faible efficacité des recirculateurs est que l'effet bactéricide en termes de chaque watt de flux UV est extrêmement faible. Le faisceau passe à environ 10 centimètres à l'intérieur de l'installation, puis il est réfléchi par l'aluminium avec un coefficient d'environ k = 0,7. Cela signifie que la portée effective du faisceau à l'intérieur de l'installation est d'environ un demi-mètre, après quoi il est absorbé sans bénéfice.

Figure. 21. Une image d'une vidéo sur Youtube, sur laquelle le recirculateur est démonté. Des lampes bactéricides et une surface réfléchissante en aluminium sont visibles, réfléchissant les rayons ultraviolets bien pire que la lumière visible [ Dezar ].

Une lampe bactéricide qui pend ouvertement sur le mur dans le bureau de la clinique et qui est allumée selon le calendrier par le médecin est beaucoup plus efficace. Les rayons d'une lampe ouverte passent plusieurs mètres, désinfectant d'abord l'air puis les surfaces.

Irradiateurs d'air dans la partie supérieure de la pièce

Dans les services des hôpitaux, où les patients alités sont constamment localisés, des installations UV sont parfois utilisées, qui irradient les flux d'air en circulation sous le plafond. Le principal inconvénient de telles installations est le réseau qui ferme les lampes, il ne laisse passer que les rayons allant dans une seule direction, absorbant sans bénéfice plus de 90% du reste du flux.

De plus, vous pouvez souffler de l'air à travers un tel irradiateur de manière à obtenir en même temps un recirculateur, mais cela n'est pas fait, probablement en raison de la réticence à installer un dépoussiéreur dans la pièce.

Figure. 22 Irradiateur UV sous plafond, image de [ Airsteril ].

Les treillis protègent les personnes à l'intérieur contre les rayons UV directs, mais le flux qui traverse le réseau frappe le plafond et les murs et se reflète de manière diffuse, avec un coefficient de réflexion d'environ 10%. La pièce est remplie de rayonnement ultraviolet omnidirectionnel et les gens reçoivent une dose de rayonnement ultraviolet proportionnelle au temps passé dans la pièce.

Relecteurs et auteurs

Réviseurs:
Artyom Balabanov, ingénieur électronique, développeur de systèmes de durcissement UV;
Rumen Vasilev, Ph.D., ingénieur lumière, OOD Interluks, Bulgarie;
Vadim Grigorov, biophysicien;
Stanislav Lermontov, ingénieur d'éclairage, Integrated Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., professeur agrégé, éclairage et photonique des semi-conducteurs, LLC "INTECH Engineering";
Andrey Khramov, spécialiste de la conception d'éclairage pour les installations médicales;
Vitaliy Tsvirko, chef du laboratoire d'essais d'ingénierie d'éclairage, NAS TSSOT Bélarus
Auteur: Anton Sharakshane, Ph.D., technicien d'éclairage et biophysicien, premier MGMU nommé d'après LEUR. Sechenova

Références

Références

[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. . . ,
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UPD: version vidéo expérimentale de l'article

Ultraviolet: désinfection efficace et sécurité