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新型冠状病毒防疫中紫外消毒的正确使用

时间:2020-02-17 14:26

来源:中国给水排水

作者:李梦凯,强志民

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编者荐语:

卫健委颁布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》中提到,紫外线可有效灭活冠状病毒。以下来自中国科学院生态环境研究中心李梦凯副研究员从紫外机理、紫外设备的正确使用及注意事项等给您做详细解答。

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作者简介:李梦凯,中国科学院生态环境研究中心副研究员,长期从事紫外消毒及高级氧化技术的原理及应用研究。主持国家自然科学基金、国际合作交流、美国国家地理、中科院等项目,发表SCI论文近40篇,获国际紫外线协会(IUVA)“UV Young Professional Award”和“UV Product Innovation Award”、美国普渡大学Edward M. Curtis访问教授奖、IWA-首创水星奖前沿科学类一等奖等。

导语:紫外消毒已有很长的历史。1903年丹麦人Niels Finsen基于光杀灭细菌原理,提出现代光疗法而获得了诺贝尔生理与医学奖,之后百年,光(紫外线)消毒多次在人类急性传染病防治中发挥了重要作用,如上世纪90年代北美“两虫”事件、2003年中国的SARS和2012年中东的MERS等。近期国内新型冠状病毒(2019-nCoV)疫情严重,紫外线具有对病毒的高效杀灭能力,已成为人们控制疫情传播、保障生命安全的一种重要手段。

1 紫外消毒原理

紫外线按波长范围分为A波段(315~400 nm)、B波段(280~315 nm)、C波段(200~280 nm)和真空紫外线(100~200 nm),通常C波段紫外线用于消毒。在受到C波段紫外线照射后,微生物内部核酸[核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)]吸收紫外光子能量,导致其碱基对发生聚合并阻止蛋白质合成,使得微生物不能繁殖,从而达到消毒的目的。

紫外消毒是一种纯物理作用,与传统的氯、二氧化氯、臭氧、过氧乙酸等化学消毒剂相比,具有以下优点:

1)紫外消毒无残余消毒剂且不产生有毒副产物,避免对环境的二次污染和对被消毒物体的氧化腐蚀。

2)紫外消毒设备安装维修简便,运行可靠且成本低。传统的氯、二氧化氯、臭氧、过氧乙酸等化学消毒剂属于剧毒、易燃、易爆或强腐蚀性物质,其生产、运输、储藏和使用有严格、特殊的安全要求。

3)紫外消毒广谱高效,对于绝大多数致病原生动物、细菌、病毒等均能高效杀灭,40 mJ/cm2的辐射剂量(一般低压汞灯照射一米距离内、1分钟内可达该剂量)即可杀灭99.99%的致病微生物。

但与其它技术一样,紫外消毒也有其缺点:

1)紫外线直线传播,穿透性较差,无法像化学消毒剂一样随空气或水流扩散至复杂结构的各个部位,从而限制了紫外线的应用。

2)紫外消毒过程中,如果辐射剂量不足,一部分失活的微生物会发生复活现象。因此,紫外消毒需要保证达到要求的辐射剂量。

紫外消毒的广谱高效性意味着其对病毒也具有很好的杀灭效果。研究表明,紫外线对甲肝、乙肝、脊髓灰质炎、轮状、冠状、杯状等病毒均具有很高的杀灭效率,目前仅发现腺病毒(adenovirus)和传染性鱼胰脏坏死病毒(infectious pancreatic necrosis)需要常规辐射剂量的5倍才能达到灭活效果。本次流行的2019-nCoV与SARS和MERS病毒同属于冠状病毒。国家疾控中心SARS研究团队的结果表明,紫外辐射可将SARS病毒的感染性完全消除。美国爱荷华大学研究发现,紫外辐射5分钟可灭活空气中的MERS病毒达99.999%以上。美国德克萨斯健康医学中心的研究表明,冠状病毒较其他病毒具有更高的紫外敏感性(7~10倍),而病毒气溶胶并不能对其内的病毒提供保护,说明紫外线是一种非常有效的病毒气溶胶的消毒手段。目前,《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》也提出2019-nCoV病毒对紫外线和热敏感。

2 正确使用紫外线杀灭致病微生物

2.1 消毒用紫外灯

紫外消毒的核心是紫外灯,消毒常用的紫外灯包括低压汞灯、低压高强汞灯(汞齐灯)、中压汞灯和低于280 nm的紫外发光二极管(UV-LED)。低压高强汞灯和中压汞灯常用于饮用水、污水的消毒,而低压汞灯常用于空气消毒。低压汞灯和低压高强汞灯分为有臭氧型和无臭氧型两种。有臭氧型可发射254 nm和185 nm两种紫外线:254 nm(C波段紫外线)可直接用于消毒;185 nm紫外线可与空气中的氧气反应生成臭氧,虽然增加了臭氧消毒的额外效果,但使用时需特别注意臭氧对人体的伤害和被消毒物品的氧化腐蚀。无臭氧型仅发射254 nm紫外线,是常用的紫外消毒光源。此外,UV-LED具有体积微小、环保(无汞)、微生物灭活效率高等优势,随着其生产技术日益成熟,不久的将来有望在各类空气、水紫外消毒设备,特别是家用产品中发挥重要作用。

2.2 紫外消毒设备的安装和使用

紫外线传播遵循光学原理,简单而言其辐射强度随着与光源距离的增加而降低。城市饮用水厂和污水厂的紫外消毒设备,通常由专业公司进行安装和调试。对于空气中消毒,其设备安装时应咨询专业人员,合理确定安装位置和消毒时间,以保证待消毒空间内各个位置均能达到要求的消毒剂量;在缺乏专业意见的情况下,需严格按照产品说明书进行,通常30分钟辐照时间能达到一个较为安全的微生物杀灭效果。

紫外消毒的效果受到紫外灯寿命(通常低压汞灯为8000小时,中压汞灯为2000~4000小时,需定期更换)、灯管表面污染(需定期清洗)和传播介质紫外线透过率的影响。因此,紫外消毒设备建议配装紫外传感器,监测设备运行状况,保障消毒安全。

2.3 紫外线在饮用水和污水消毒中的使用

饮用水:历史上乃至当代多次传染病都是通过饮用水进行传播的。本次疫情期间,饮用水的微生物安全性应引起高度重视。美国环保署(EPA)、欧盟及我国国家标准基于不同致病微生物的灭活试验,均规定饮用水紫外消毒剂量为40 mJ/cm2。我国目前在北京、上海、天津、济南等地约20多个城市饮用水厂建有符合国标的紫外消毒设施,并与氯(或氯胺)联用形成多重消毒屏障。此外,我国很多城市居民小区的二次供水中配装有紫外消毒设备,而多种家用净水器中也包含紫外消毒模块,但这些安装于管网末端的紫外消毒设备并非由国家统一管理,需注意辐射剂量的监测、灯管的定期更换(1~2年)和石英套管垢层的定期清洗(清洗频率视水质情况而定)。

编辑:赵凡

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