🙋🏾 👨🏾‍🎨 🛎️ Ultravioleta: desinfecção e segurança eficazes 📵 ✍🏻 🚤

As propriedades da radiação ultravioleta dependem do comprimento de onda, e o ultravioleta de diferentes fontes difere no espectro. Discutiremos quais fontes de radiação ultravioleta e como aplicar para maximizar o efeito bactericida, minimizando os riscos de efeitos biológicos indesejáveis.

FIG. 1. A foto não mostra a desinfecção por UVC, como você pode imaginar, mas treinando no uso de um traje de proteção com a detecção de pontos luminescentes do treinamento de fluidos corporais em raios UVA. O UVA é um ultravioleta suave e não tem efeito bactericida. Olhos fechados são uma medida de segurança garantida, uma vez que a ampla gama de lâmpadas fluorescentes UVA usadas se cruzam com a UVB, que é perigosa para a visão (fonte Simon Davis / DFID).

O comprimento de onda da luz visível corresponde à energia de um quantum, no qual uma ação fotoquímica está se tornando possível. Quantidades de luz visível excitam reações fotoquímicas em um tecido fotossensível específico - na retina.
O ultravioleta é invisível, seu comprimento de onda é menor, a frequência e a energia do quantum são maiores, a radiação é mais intensa, a variedade de reações fotoquímicas e efeitos biológicos é maior.

O ultravioleta difere por:

Fechar em propriedades à luz visível, ondas longas / suave / quase UVA (400 ... 315 nm);
Dureza média - UVB (315 ... 280 nm);
Ondas curtas / distante / dura - UVC (280 ... 100 nm).

O efeito bactericida da radiação ultravioleta

A ação bactericida é exercida pelo ultravioleta duro - UVC e, em menor grau, pelo ultravioleta de dureza média - UVB. A curva de eficácia bactericida mostra que um efeito bactericida claro tem apenas uma faixa estreita de 230 ... 300 nm, ou seja, cerca de um quarto da faixa chamada ultravioleta.

FIG. 2 Curvas de eficiência bactericida de [ CIE 155: 2003 ]

Quantum com comprimentos de onda nessa faixa são absorvidos por ácidos nucleicos, o que leva à destruição da estrutura do DNA e do RNA. Além de bactericida, isto é, matar bactérias, esse intervalo tem efeitos virucidas (antivirais), fungicidas (antifúngicos) e esporocidas (extermínio). Isso inclui matar o vírus de RNA causador da pandemia de 2020 SARS-CoV-2.

O efeito bactericida da luz solar

O efeito bactericida da luz solar é relativamente pequeno. Vejamos o espectro solar acima e abaixo da atmosfera:

FIG. 3. O espectro da radiação solar acima da atmosfera e ao nível do mar. A parte mais difícil da faixa ultravioleta não atinge a superfície da Terra (emprestada da Wikipedia).

Vale a pena prestar atenção ao espectro acima da atmosfera destacado em amarelo. A energia quântica da borda esquerda do espectro da luz solar acima da atmosfera com comprimento de onda inferior a 240 nm corresponde a uma energia de ligação química de 5,1 eV na molécula de oxigênio O2. O oxigênio molecular absorve esses quanta, uma quebra de ligação química, o oxigênio atômico "O" é formado, que se combina de volta às moléculas de oxigênio "O2" e, em parte, o ozônio "O3".

O UVC solar acima da atmosfera forma ozônio na atmosfera superior, chamada camada de ozônio. A energia da ligação química na molécula de ozônio é menor que na molécula de oxigênio e, portanto, o ozônio absorve quanta com menos energia que o oxigênio. E se o oxigênio absorve apenas UVC, a camada de ozônio absorve UVC e UVB. Acontece que o sol gera ozônio na extremidade da parte ultravioleta do espectro, e esse ozônio absorve a maior parte da radiação ultravioleta solar dura, protegendo a Terra.

E agora, cuidadosamente, prestando atenção aos comprimentos de onda e escala, o espectro solar é compatível com o espectro da ação bactericida.

FIG. 4 O espectro da ação bactericida e o espectro da radiação solar.

Vê-se que o efeito bactericida da luz solar é insignificante. A parte do espectro capaz de exercer um efeito bactericida é quase completamente absorvida pela atmosfera. Em diferentes épocas do ano e em diferentes latitudes, a situação é um pouco diferente, mas qualitativamente similar.

Perigo UV

O chefe de um dos principais países sugeriu: "para curar o COVID-19, você precisa fornecer luz solar para o corpo". No entanto, UV bactericida destrói RNA e DNA, incluindo humanos. Se você "fornecer luz solar para o corpo" - uma pessoa morrerá.

A epiderme, principalmente o estrato córneo das células mortas, protege os tecidos vivos da UVC. Abaixo da camada epidérmica, apenas menos de 1% da radiação UVC penetra na OMS. Ondas mais longas UVB e UVA penetram a uma profundidade maior.

Se não houvesse ultravioleta solar, talvez as pessoas não tivessem a epiderme e o estrato córneo, e a superfície do corpo fosse mucosa, como nos caracóis. Mas, como os humanos evoluíram sob o sol, apenas superfícies protegidas do sol são mucosas. O mais vulnerável é a superfície mucosa do olho, protegida condicionalmente do ultravioleta solar por séculos, cílios, sobrancelhas, motilidade facial e o hábito de não olhar para o sol.

Quando eles aprenderam a substituir a lente por uma artificial, os oftalmologistas foram confrontados com o problema de queimaduras na retina. Eles começaram a entender as razões e descobriram que as lentes humanas vivas para radiação ultravioleta são opacas e protegem a retina. Depois disso, as lentes artificiais foram opacas à radiação ultravioleta.

A imagem do olho em raios ultravioleta ilustra a opacidade da lente para radiação ultravioleta. Não vale a pena iluminar seu próprio olho com luz ultravioleta, pois a lente fica nublada com o tempo, inclusive devido à dose de radiação ultravioleta acumulada ao longo dos anos, e precisa ser substituída. Portanto, aproveitaremos a experiência de pessoas corajosas que negligenciaram a segurança, colocaram uma lanterna UV a 365 nm nos olhos e publicaram o resultado no YouTube.

FIG. 5 Quadro do vídeo do canal do YouTube "Kreosan".

As lanternas ultravioleta luminescentes 365nm (UVA) são populares. Comprado por adultos, mas inevitavelmente cai nas mãos das crianças. As crianças brilham essas lanternas nos olhos, examinam cuidadosamente e por um longo tempo o cristal luminoso. É desejável evitar tais ações. Se isso acontecer, pode-se garantir que as cataratas nos estudos com camundongos são causadas com confiança pela irradiação da lente UVB, mas o efeito catogênico do UVA é instável [ OMS ].
No entanto, o espectro exato da radiação ultravioleta na lente é desconhecido. E se você considera que a catarata é um efeito muito tardio, precisa de uma certa quantidade de mente para não brilhar a luz ultravioleta nos olhos com antecedência.

As membranas mucosas do olho ficam inflamadas relativamente rapidamente sob luz ultravioleta, isso é chamado de fotoceratite e fotoconjuntivite. As membranas mucosas ficam vermelhas e uma sensação de "areia nos olhos" aparece. O efeito desaparece após alguns dias, mas várias queimaduras podem levar à turvação da córnea.

Os comprimentos de onda que causam esses efeitos correspondem aproximadamente à função de risco de UV ponderada fornecida na norma para segurança fotobiológica [IEC 62471] e coincidem aproximadamente com a faixa de ação bactericida.

FIG. 6 Espectros de radiação UV que causam fotoconjuntivite e fotoceratite da [ DIN 5031-10 ] e a função ponderada do risco de UV actínico para a pele e os olhos da [ IEC 62471 ].

Doses limite para fotoqueratite e fotoconjuntivite 50-100 J / m ² , este valor não exceda as doses utilizadas para a desinfecção. Desinfetar a membrana mucosa do olho com luz ultravioleta, sem causar inflamação, não funcionará.

Eritema, isto é, "queimadura solar" é um ultravioleta perigoso na faixa de até 300 nm. Segundo algumas fontes, a eficiência espectral máxima do eritema em comprimentos de onda de cerca de 300 nm [ OMS ]. A dose mínima que causa eritema quase imperceptível de MED (dose mínima de eritema) para diferentes tipos de pele varia de 150 a 2000 J / m² . Para os residentes da faixa do meio, o MED típico pode ser considerado um valor de cerca de 200 ... 300 J / m ² .

UVB na faixa de 280-320 nm, com um máximo de cerca de 300 nm, causa câncer de pele. Não há dose limiar, mais dose - maior risco e o efeito é retardado.

FIG. 7 Curvas de radiação ultravioleta causando eritema e câncer de pele.

O envelhecimento cutâneo fotoinduzido é causado por radiação ultravioleta em toda a faixa de 200 ... 400 nm. Há uma foto bem conhecida de um caminhoneiro que foi exposto à radiação ultravioleta no volante, principalmente do lado esquerdo. O motorista costumava dirigir com a janela do motorista abaixada, mas o lado direito do rosto era protegido contra a radiação ultravioleta solar pelo para-brisa. A diferença de idade da pele no lado direito e esquerdo é impressionante:

FIG. 8 Foto de um motorista que dirigiu a janela de um motorista [ Nejm ] por 28 anos .

Se estimarmos aproximadamente que a idade da pele em lados diferentes do rosto dessa pessoa difere em vinte anos, e isso se deve ao fato de que, durante os mesmos vinte anos, um lado do rosto foi iluminado pelo sol e o outro não, podemos concluir cautelosamente que um dia ao sol aberto é um dia e pele velha.

A partir dos dados de referência [ OMS ], sabe-se que nas latitudes médias do verão, sob a luz direta do sol, a dose mínima de eritema é de 200 J / m ²digitado mais rápido que uma hora. Comparando esses números com a conclusão feita, podemos tirar outra conclusão - o envelhecimento da pele com trabalho periódico e de curto prazo com lâmpadas ultravioletas não é um perigo significativo.

Quanto UV é necessário para a desinfecção

O número de microrganismos sobreviventes nas superfícies e no ar diminui exponencialmente com o aumento da dose de radiação ultravioleta. Por exemplo, a dose que mata 90% de Mycobacterium tuberculosis é de 10 J / m ² . Duas dessas doses matam 99%, três doses matam 99,9%, etc.

FIG. 9 Dependência da proporção de micobactérias sobreviventes da tuberculose na dose de radiação ultravioleta no comprimento de onda de 254 nm.

A relação exponencial é digna de nota, pois mesmo uma pequena dose mata a maioria dos microorganismos.

Entre os microrganismos patogênicos listados em [ CIE 155: 2003 ], a Salmonella é a mais resistente à radiação ultravioleta. A dose que mata 90% das suas bactérias é de 80 J / m ² . De acordo com a revisão [Kowalski2020], a dose média que mata 90% dos coronavírus é de 67 J / m ² . Mas para a maioria dos microorganismos, essa dose não excede 50 J / m ² . Para fins práticos, lembre-se de que a dose padrão, desinfetando com uma eficiência de 90%, é de 50 J / m ² .

De acordo com a metodologia atual aprovada pelo Ministério da Saúde da Rússia para o uso de radiação ultravioleta para desinfecção do ar [ R 3.5.1904-04 ], a eficiência máxima de desinfecção de "três noves" ou 99,9% é necessária para salas de cirurgia, maternidades, etc. Para aulas, prédios públicos, etc. suficiente "um nove", isto é, 90% dos microrganismos destruídos. Isso significa que, dependendo da categoria das instalações, de uma a três doses padrão de 50 ... 150 J / m ^{2 são} suficientes .

Um exemplo de avaliação do tempo de exposição necessário: por exemplo, é necessário desinfetar o ar e as superfícies em uma sala medindo 5 × 7 × 2,8 metros, para a qual é usada uma lâmpada aberta Philips TUV 30W.

A descrição técnica da lâmpada indica um fluxo bactericida de 12 W [ TUV] No caso ideal, todo o fluxo vai estritamente para superfícies desinfetadas, mas em uma situação real, metade do fluxo será perdida sem benefício, por exemplo, iluminará excessivamente a parede atrás da lâmpada. Portanto, contaremos com um fluxo útil de 6 watts. A área total das superfícies irradiadas no quarto - chão 35 m ² + 35 m teto ² + paredes 67 m ² , um total de 137 m ² .

Em média, o fluxo de radiação bactericida 6 W / 137 m ² = 0,044 W / m ² cai na superfície . Em uma hora, ou seja, em 3600 segundos, uma dose de 0,044 W / m ² × 3600 s = 158 J / m ² , ou arredondada a 150 J / m ² , terá que ocorrer nessas superfícies. O que corresponde a três doses padrão de 50 J / m ² ou “três noves” - 99,9% bactericida eficácia, isto é, requisitos operacionais. E como a dose calculada, antes de cair na superfície, passava pelo volume da sala, o ar também era desinfetado com nenhuma eficiência menor.

Se os requisitos para esterilidade forem pequenos e “um nove” for suficiente, o exemplo considerado requer um tempo de exposição três vezes menor - arredondado para 20 minutos.

proteção UV

A principal medida de proteção durante a desinfecção por UV é sair da sala. Estar perto de uma lâmpada UV funcionando, mas desviar o olhar não ajuda, os olhos mucosos são irradiados de qualquer maneira.

Uma medida parcial de proteção para as membranas mucosas dos olhos pode ser de vidro. A afirmação categórica “o vidro não passa no ultravioleta” está incorreta, até certo ponto, e diferentes marcas de vidro são diferentes. Porém, em geral, com o comprimento de onda decrescente, a transmitância diminui e o UVC é efetivamente transmitido apenas pelo vidro de quartzo. Em qualquer caso, os óculos não são de quartzo.

Podemos dizer com segurança que eles não deixam entrar as lentes ultravioletas dos óculos marcados com UV400.

FIG. 10 Espectro de transmissão de óculos com índices UV380, UV400 e UV420. Imagem do site [ Mitsuichemicals ]

Também uma medida de proteção é o uso de fontes da faixa bactericida da UVC que não emitem potencialmente perigosas, mas não são eficazes para a desinfecção, faixas de UVB e UVA.

Fontes UV

Diodos UV

Os diodos UV de 365 nm (UVA) mais comuns são para “lanternas policiais”, que causam luminescência para detectar contaminantes invisíveis sem luz UV. A desinfecção com esses diodos não é possível (veja a Fig. 11).
Para desinfecção, você pode usar diodos UVC de ondas curtas com um comprimento de onda de 265 nm. O custo de um módulo de diodo que substitui uma lâmpada bactericida de mercúrio excede o custo da lâmpada em três ordens de grandeza; portanto, na prática, essas soluções para desinfecção de grandes áreas não são usadas. Mas existem dispositivos compactos em diodos UV para desinfecção de pequenas áreas - ferramentas, telefones, locais de danos à pele, etc.

Lâmpadas de mercúrio de baixa pressão

Uma lâmpada de mercúrio de baixa pressão é um padrão com o qual todas as outras fontes são comparadas.
A maior parte da energia de radiação do vapor de mercúrio a baixa pressão em uma descarga elétrica está no comprimento de onda de 254 nm, o que é ideal para desinfecção. Uma pequena parte da energia é emitida no comprimento de onda de 185 nm, gerando intensivamente ozônio. E uma quantidade muito pequena de energia é emitida em outros comprimentos de onda, incluindo a faixa visível.

Nas lâmpadas fluorescentes comuns de mercúrio de luz branca, o vidro da lâmpada não transmite radiação ultravioleta emitida pelo vapor de mercúrio. Mas o fósforo, um pó branco nas paredes do balão, sob a influência da luz ultravioleta brilha na faixa visível.

As lâmpadas UVB ou UVA são dispostas de maneira semelhante, o bulbo de vidro não passa picos de 185 nm e pico de 254 nm, mas o fósforo sob a influência da radiação ultravioleta de ondas curtas emite luz não visível, mas ultravioleta de ondas longas. Estas são lâmpadas técnicas. E como o espectro de lâmpadas UVA é semelhante ao solar, essas lâmpadas também são usadas para bronzeamento. A comparação do espectro com a curva de eficiência bactericida mostra que não é prático usar lâmpadas UVB e especialmente lâmpadas UVA para desinfecção.

FIG. 11 Comparação da curva de eficiência bactericida, espectro de lâmpada UVB, espectro de lâmpada de bronzeamento UVA e espectro de díodo de 365 nm. Espectros de lâmpadas retirados do site da Associação Americana de Fabricantes de Tintas [ Paint ].

Observe que o espectro da lâmpada fluorescente UVA é amplo e captura a faixa UVB. O espectro do diodo de 365 nm é muito mais estreito, é "UVA honesto". Se o UVA for necessário para induzir luminescência para fins decorativos ou para detectar contaminação, o uso de um diodo é mais seguro do que o uso de uma lâmpada fluorescente ultravioleta.

A lâmpada germicida de mercúrio de baixa pressão UVC difere da lâmpada fluorescente, pois não há fósforo nas paredes do balão e o bulbo passa luz ultravioleta. A linha principal de 254 nm é sempre ignorada e a linha geradora de ozônio de 185 nm pode ser deixada no espectro da lâmpada ou removida por um balão de vidro com transmissão seletiva.

FIG. 12 A faixa de emissão é indicada na marcação UV. A lâmpada germicida UVC pode ser reconhecida pela ausência de fósforo no bulbo.

O ozônio tem um efeito bactericida adicional, mas é um agente cancerígeno. Portanto, para não esperar o tempo do ozônio após a desinfecção, use lâmpadas que não formam ozônio sem uma linha de 185 nm no espectro. Essas lâmpadas têm um espectro quase perfeito - a linha principal com alta eficiência bactericida de 254 nm, radiação muito fraca nas faixas não bactericidas da radiação ultravioleta e uma pequena radiação "sinal" na faixa visível.

FIG. 13. O espectro da lâmpada de mercúrio de baixa pressão UVC (fornecido por lumen2b.ru) é combinado com o espectro de radiação solar (da Wikipedia) e a curva de eficácia bactericida (do ESNA Lighting Handbook [ ESNA ]).

O brilho azul das lâmpadas bactericidas permite ver que a lâmpada de mercúrio está acesa e funcionando. O brilho é fraco, e isso cria uma impressão enganosa de que é seguro olhar para a lâmpada. Não sentimos que a radiação na faixa de UVC seja de 35 a 40% da energia total consumida pela lâmpada.

FIG. 14 Uma pequena fração da energia de radiação do vapor de mercúrio está na faixa visível e é visível como um leve brilho azul.

Uma lâmpada de mercúrio bactericida de baixa pressão tem a mesma base que uma lâmpada fluorescente convencional, mas é feito um comprimento diferente para que a lâmpada bactericida não seja inserida nas lâmpadas comuns. A luminária para uma lâmpada bactericida, além das dimensões, é caracterizada por todas as partes plásticas serem resistentes à radiação ultravioleta, os fios da ultravioleta estarem fechados e não haver difusor.

Para as necessidades bactericidas domésticas, o autor usa uma lâmpada bactericida de 15 W, usada anteriormente para desinfetar a solução nutritiva de uma planta hidropônica. Seu análogo pode ser encontrado no pedido "Esterilizador UV para aquário". Quando a lâmpada está funcionando, o ozônio é liberado, o que não é bom, mas é útil para desinfetar, por exemplo, sapatos.

FIG. 15 lâmpadas de mercúrio de baixa pressão com um sistema de vários tipos. Imagens do site Aliexpress.

Lâmpadas de mercúrio de média e alta pressão

Um aumento na pressão do vapor de mercúrio complica o espectro, o espectro se expande e mais linhas aparecem nele, inclusive nos comprimentos de onda geradores de ozônio. A introdução de aditivos no mercúrio leva a uma complexidade ainda maior do espectro. Existem muitas variedades dessas lâmpadas, e o espectro de cada uma é especial.

FIG. 16 Exemplos de espectros de lâmpadas de mercúrio de média e alta pressão

Um aumento na pressão reduz a eficiência da lâmpada. Usando a marca Aquafineuv como exemplo, as lâmpadas de média pressão na área UVC já emitem 15-18% do consumo de energia, e não 40% como lâmpadas de baixa pressão. E o custo do equipamento por um watt de fluxo UVC é maior [ Aquafineuv ].
A eficiência reduzida e o aumento do custo da lâmpada são compensados pela compactação. Por exemplo, a desinfecção da água corrente ou a secagem do verniz aplicado em alta velocidade na impressão requerem fontes compactas e poderosas, o custo e a eficiência unitários não são importantes. Mas o uso dessa lâmpada para desinfecção está incorreto.

Irradiador UV de um queimador DRL e uma lâmpada DRT

Existe uma maneira "popular" de obter uma fonte poderosa de luz ultravioleta de forma relativamente barata. Fora de uso, mas ainda vendeu lâmpadas DRL luz branca 125 ... 1000 watts. Nessas lâmpadas, dentro da lâmpada externa existe um "queimador" - uma lâmpada de mercúrio de alta pressão. Emite ultravioleta de banda larga, que é atrasada por um bulbo de vidro externo, mas faz brilhar o fósforo em suas paredes. Se você quebrar um balão externo e conectar o queimador à rede por meio de um estrangulador padrão, você obterá um poderoso emissor ultravioleta de banda larga.

Esse emissor de maquiagem improvisado tem desvantagens: baixa eficiência em comparação com lâmpadas de baixa pressão, uma grande proporção de radiação ultravioleta fora da faixa bactericida e você não pode ficar na sala por algum tempo depois de desligar a lâmpada até que o ozônio decaia ou desapareça.

Mas as vantagens são indiscutíveis: baixo custo e alta potência com dimensões compactas. As vantagens incluem a geração de ozônio. O ozônio desinfeta superfícies sombreadas que não serão expostas aos raios ultravioleta.

FIG. 17 Irradiador ultravioleta feito de lâmpadas DRL. A foto é publicada com a permissão do autor, um dentista búlgaro, usando esse irradiador além da lâmpada bactericida Philips TUV 30W padrão.

Fontes similares de luz ultravioleta para desinfecção na forma de lâmpadas de mercúrio de alta pressão são usadas em irradiadores do tipo OUFK-01 "Sun".

Por exemplo, para a lâmpada popular "DRT 125-1", o fabricante não publica o espectro, mas a documentação fornece os parâmetros: a intensidade da radiação a uma distância de 1 m da lâmpada UVA é de 0,98 W / m ² , UVB - 0,83 W / m ² , UVC - 0,72 W / m ² , fluxo bactericida de 8 W e após o uso, é necessária ventilação do ozônio [ Lisma] Para a pergunta direta sobre a diferença entre a lâmpada DRT e o queimador DRL, o fabricante em seu blog respondeu que a DRT possui um revestimento verde quente nos catodos.

FIG. 18 A fonte de luz ultravioleta de banda larga é uma lâmpada DRT-125

De acordo com as características declaradas, observa-se que o espectro de banda larga com uma participação quase igual de radiação no ultravioleta macio, médio e duro, incluindo a captura de UVC rígido que gera ozônio. O fluxo bactericida é de 6,4% do consumo de energia, ou seja, a eficiência é 6 vezes menor que a de uma lâmpada de tubo de baixa pressão.

O fabricante não publica o espectro desta lâmpada, mas a mesma imagem com o espectro de alguns dos DRT circula na Internet. A fonte original é desconhecida, mas a proporção de energia nas faixas UVC, UVB e UVA não corresponde às declaradas para a lâmpada DRT-125. Uma relação aproximadamente igual é declarada para DRT, e o espectro mostra que a energia UVB é um múltiplo da energia UBC. E em UVA é muito maior que em UVB.

FIG. 19. O espectro de uma lâmpada de arco de mercúrio de alta pressão, ilustrando com mais frequência o espectro do amplamente utilizado para fins médicos DRT-125.

É claro que lâmpadas com diferentes pressões e aditivos em mercúrio emitem de maneira um pouco diferente. Também está claro que um consumidor desinformado está inclinado a imaginar as características e propriedades desejadas do produto, adquirir confiança com base em suas próprias suposições e fazer uma compra. E a publicação do espectro de uma lâmpada específica causará discussões, comparações e conclusões.

O autor certa vez comprou uma instalação OUFK-01 com uma lâmpada DRT-125 e a utilizou por vários anos para testar a resistência aos UV de produtos plásticos. Ele irradiava ao mesmo tempo dois produtos, um dos quais era um controle de plástico resistente a UV, e parecia amarelado mais rapidamente. Para tal aplicação, o conhecimento da forma exata do espectro não é necessário; é importante apenas que o emissor seja de banda larga. Mas por que usar a banda larga ultravioleta se for necessária a desinfecção?

A nomeação de OUFK-01 indica que o irradiador é usado em processos inflamatórios agudos. Ou seja, nos casos em que o efeito positivo da desinfecção da pele excede os possíveis danos da radiação ultravioleta de banda larga. Obviamente, nesse caso, é melhor usar o ultravioleta de banda estreita, sem comprimentos de onda no espectro que tenham um efeito diferente, exceto bactericida.

Desinfecção do ar

A luz ultravioleta é considerada insuficiente para desinfetar superfícies, uma vez que os raios não podem penetrar onde, por exemplo, o álcool penetra. Mas o ultravioleta desinfeta o ar efetivamente.

Ao espirrar e tossir, formam-se gotículas de vários micrômetros de tamanho, que permanecem no ar de alguns minutos a várias horas [ CIE 155: 2003 ]. Estudos de tuberculose mostraram que uma gota de aerossol é suficiente para a infecção.

Nas ruas, estamos em relativa segurança por causa dos enormes volumes e mobilidade do ar, que podem dissipar e desinfetar qualquer pessoa com tempo e radiação solar. Mesmo no metrô, enquanto a proporção de pessoas infectadas é pequena, o volume total de ar por pessoa infectada é grande, e uma boa ventilação faz com que o risco de infecção se espalhe pequeno. O local mais perigoso durante uma pandemia de doenças transmitidas pelo ar é o elevador. Portanto, os espirros devem ser colocados em quarentena, e o ar em áreas públicas com ventilação insuficiente precisa ser desinfetado.

Recirculadores

Uma das opções para a desinfecção do ar são os recirculadores UV fechados. Discutiremos um desses recirculadores - “Dezar 7”, conhecido por ser visto até no escritório da primeira pessoa no estado.

A descrição do recirculador diz que ele sopra 100 m ³ por hora e se destina ao processamento de uma sala com um volume de 100 m ³ (aproximadamente 5 × 7 × 2,8 metros).
No entanto, a capacidade de desinfetar 100 m ^{3 de} ar por hora não significa que o ar em uma sala de 100 m ³ por hora será tratado com a mesma eficiência. O ar tratado dilui o ar sujo e, desta forma, entra repetidamente no recirculador. É fácil construir um modelo matemático e calcular a eficácia de um processo como esse:

FIG. 20 Efeito do recirculador UV no número de microorganismos no ar de uma sala sem ventilação.

Para reduzir a concentração de microrganismos no ar em 90%, o recirculador precisa trabalhar mais de duas horas. Na ausência de ventilação na sala, isso é possível. Mas não há salas normais com pessoas e sem ventilação. Por exemplo, [ SP 60.13330.2016 ] prescreve um consumo mínimo de ar externo durante a ventilação de 3 m ³ por hora por 1 m ² de área do apartamento. O que corresponde a uma troca completa de ar uma vez por hora e torna o recirculador inútil.

Se considerarmos um modelo não de mistura completa, mas de jatos laminares que passam por um caminho complexo estabelecido na sala e entram em ventilação, o uso da desinfecção de um desses jatos é ainda menor do que no modelo de mistura completa.

De qualquer forma, o recirculador UV não é mais útil do que uma janela aberta.

Uma das razões para a baixa eficiência dos recirculadores é que o efeito bactericida em termos de cada watt de fluxo UV é extremamente pequeno. A viga passa cerca de 10 centímetros dentro da instalação e é refletida no alumínio com um coeficiente de cerca de k = 0,7. Isso significa que o alcance efetivo da viga no interior da instalação é de cerca de meio metro, após o que é absorvido sem benefícios.

FIG. 21. Um quadro de um vídeo no Youtube, no qual o recirculador é desmontado. Lâmpadas bactericidas e uma superfície refletora de alumínio são visíveis, refletindo o ultravioleta muito pior que a luz visível [ Dezar ].

Uma lâmpada bactericida que fica pendurada abertamente na parede do consultório da clínica e de acordo com a programação é acesa pelo médico é muitas vezes mais eficaz. Os raios de uma lâmpada aberta passam vários metros, desinfectando o ar primeiro e depois também as superfícies.

Irradiadores de ar na parte superior da sala

Nas enfermarias de hospitais, onde os pacientes acamados estão constantemente localizados, às vezes são usadas instalações de UV, que irradiam o fluxo de ar circulante sob o teto. A principal desvantagem de tais instalações é a treliça que fecha as lâmpadas, pois permite que apenas os raios que passam exatamente em uma direção passem, absorvendo sem benefício mais de 90% do restante do fluxo.

Além disso, você pode soprar ar através de um irradiador para que, ao mesmo tempo, seja obtido um recirculador, mas isso não é feito, provavelmente devido à relutância em colocar um coletor de pó na sala.

FIG. 22 Irradiador UV no sub-teto, imagem da [ Airsteril ].

As treliças protegem as pessoas em ambientes fechados da radiação UV direta, mas o fluxo que passa pela grade atinge o teto e as paredes e reflete de forma difusa, com um coeficiente de reflexão de cerca de 10%. A sala está cheia de radiação ultravioleta omnidirecional e as pessoas recebem uma dose de radiação ultravioleta proporcional ao tempo gasto na sala.

Revisores e Autor

Revisores:
Artyom Balabanov, engenheiro eletrônico, desenvolvedor de sistemas de cura por UV;
Rumen Vasilev, Ph.D., engenheiro de iluminação, OOD Interluks, Bulgária;
Vadim Grigorov, biofísico;
Stanislav Lermontov, engenheiro de iluminação da Integrated Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., professor associado, iluminação e fotônica de semicondutores, LLC "INTECH Engineering";
Andrey Khramov, especialista em design de iluminação para instalações médicas;
Vitaliy Tsvirko, Chefe do Laboratório de Ensaios de Iluminação do Centro de Pesquisa Científica e Técnica da Academia Nacional de Ciências da Bielorrússia
Autor: Anton Sharakshane, Ph.D. ELES. Sechenova

Referências

Referências

[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: Versão em vídeo do artigo experimentalmente lançada

Ultravioleta: desinfecção e segurança eficazes