紫外线作为消毒剂已有很长的历史,而引起Covid-19的SARS-COV-2病毒很容易被紫外线破坏。问题是当人们在室内工作,学习和购物时,如何最好地利用紫外线来抵抗病毒的传播并保护人类健康。
病毒以几种方式传播。传播的主要途径是通过人与人之间的接触,即当被感染者呼吸,说话,唱歌或咳嗽时散发的气溶胶和飞沫。当人们在接触被受感染者污染的表面后不久触摸其面部时,也会传播这种病毒。在医疗保健场所,人们经常触摸柜台和商品的零售空间以及公共汽车,火车和飞机上,这尤其令人担忧。
作为研究紫外线的环境工程师,我观察到紫外线可用于减少通过这两种途径传播的风险。紫外线可以是移动设备的组件,无论是机器人还是人为控制的,都可以对表面进行消毒。它们也可以并入供暖,通风和空调系统中,或者以其他方式放置在气流中以对室内空气进行消毒。但是,当人们进入室内空间时,旨在对人们进行消毒的紫外线入口可能无效且具有潜在危险。
什么是紫外线?
电磁辐射(包括无线电波,可见光和X射线)以纳米或百万分之一毫米为单位进行测量。紫外线辐射的波长介于100到400纳米之间,该波长刚好在可见光谱的紫色部分之外,人眼不可见。UV分为UV-A,UV-B和UV-C区域,分别为315-400纳米,280-315纳米和200-280纳米。
大气中的臭氧层会滤除300纳米以下的紫外线波长,从而阻止紫外线在到达地球表面之前被阳光阻挡。我认为UV-A是晒黑范围,UV-B是晒黑范围。足够高剂量的UV-B会引起皮肤损伤和皮肤癌。
UV-C包含杀死病原体的最有效波长。UV-C对眼睛和皮肤也有害。设计用于消毒的人造UV光源发出的光在UV-C范围或包括UV-C的宽光谱范围内。
紫外线如何杀死病原体
组成DNA和RNA的核酸可以相当有效地吸收200到300纳米之间的紫外线光子,而240纳米以下的光子也可以被蛋白质很好地吸收。这些必需的生物分子被吸收的能量破坏,使病毒颗粒或微生物内部的遗传物质无法复制或引起感染,从而使病原体失活。
通常在此杀菌范围内需要非常低剂量的紫外线才能灭活病原体。紫外线剂量取决于光源的强度和曝光时间。对于给定的所需剂量,较高强度的光源需要较短的曝光时间,而较低强度的光源则需要较长的曝光时间。
使紫外线起作用
可以通过像这样的机器人进行紫外线消毒,可以减少医院获得的感染。玛西·桑切斯(Marcy Sanchez)/威廉·博蒙特(William Beaumont)军医中心公共事务办公室/维基共享资源
紫外线消毒设备已有市场。多年来,医院一直在使用发出UV-C光的机器人对病房,手术室和其他细菌感染可能扩散的区域进行消毒。这些包括Tru-D和Xenex在内的机器人进入患者之间的空房间,并在远处散发高功率紫外线辐射以对表面进行消毒。紫外线还用于在特殊的紫外线曝光箱中对医疗器械进行消毒。
UV正在使用或用于消毒测试公共汽车,火车,和飞机。使用后,设计为适合于车辆或飞机的UV机器人或人为控制的机器可移动并消毒光可以到达的表面。企业也正在考虑对仓库和零售空间进行消毒的技术。
纽约市公交局(MTA)正在测试使用紫外线对停运的地铁车辆进行消毒。MTA
也可以使用紫外线对空气进行消毒。室内空间(例如学校,饭店和商店中有一定的气流)可以在头顶安装UV-C灯,并对准天花板在空气流通时对其进行消毒。同样,HVAC系统可以包含紫外线光源,以对空气通过管道系统进行消毒。航空公司还可以使用紫外线技术对飞机中的空气进行消毒,或者在两次使用之间在浴室中使用紫外线灯。
远紫外线-人类安全吗?
试想一下,如果每个人都可以在被UV-C光包围的情况下连续走动。如果您被感染并排出病毒,它将杀死进入您周围的UV区或从您的鼻子或嘴出来的任何雾化病毒。在您的手触摸到脸部之前,灯光还会消毒皮肤。从技术上讲,这种情况可能很快就会出现,但是健康风险是一个重大问题。
随着紫外线波长的减少,光子渗透到皮肤的能力降低。这些较短波长的光子被皮肤顶层吸收,从而将DNA对下方活跃分裂的皮肤细胞的伤害降至最低。在波长低于225纳米(远紫外线区域)的情况下,紫外线对皮肤的暴露似乎是安全的,其剂量低于国际非电离辐射防护委员会规定的暴露水平。
研究正在使用鼠标模型确认这些数字。然而,对于在这些远紫外线波长下暴露于眼睛和受伤的皮肤知之甚少,人们应避免在安全极限以上直接照射。