Ультрафиолетовое бактерицидное облучение
Метод дезинфекции с использованием ультрафиолетового света
Когда бокс биологической безопасности не используется, разрядная трубка низкого давления с парами ртути наполняет внутреннюю часть бокса биологической безопасности коротковолновым ультрафиолетовым светом, убивая микробы на облученных поверхностях.

Ультрафиолетовое бактерицидное облучение (УФГИ) — это метод дезинфекции, использующий ультрафиолетовый (УФ) свет, в частности УФ-С (180–280 нм), для уничтожения или инактивации микроорганизмов . УФГИ в первую очередь инактивирует микробы, повреждая их генетический материал, тем самым подавляя их способность выполнять жизненно важные функции. [1]

Использование УФ-излучения распространяется на целый ряд приложений, включая дезинфекцию продуктов питания, поверхностей, воздуха и воды. Устройства УФ-излучения могут инактивировать микроорганизмы, включая бактерии , вирусы , грибки , плесень и другие патогены . [2] [3] Недавние исследования подтвердили способность УФ-излучения инактивировать SARS-CoV-2 , штамм коронавируса , вызывающий COVID-19 . [4] [5] [6] [7] [8] [9]

Длины волн УФ-С демонстрируют различную бактерицидную эффективность и воздействие на биологические ткани. [9] [10] [11] Многие бактерицидные лампы , такие как ртутные лампы низкого давления (LP-Hg) с пиковыми выбросами около 254 нм, содержат длины волн УФ-излучения, которые могут быть опасны для людей . [12] [13] В результате системы УФ-ГИ в основном ограничиваются приложениями, где люди не подвергаются непосредственному воздействию, включая дезинфекцию поверхностей в больницах, УФ-ГИ верхних помещений и очистку воды . [14] [15] [16] В последнее время применение длин волн в диапазоне 200-235 нм, часто называемых дальним УФ-С , набирает популярность для дезинфекции поверхностей и воздуха. [11] [17] [18] Эти длины волн считаются гораздо более безопасными из-за их значительно меньшего проникновения в ткани человека. [19] [20] [21] [22]

Примечательно, что ультрафиолетовый свет C практически отсутствует в солнечном свете, достигающем поверхности Земли, из-за поглощающих свойств озонового слоя в атмосфере . [23]

История

Истоки бактерицидного действия УФ-излучения

Развитие УФ-излучения берет свое начало в 1878 году, когда Артур Даунс и Томас Блант обнаружили, что солнечный свет, особенно его короткие длины волн, препятствует росту микробов. [24] [25] [26] Развивая эту работу, Эмиль Дюкло в 1885 году выявил различия в чувствительности к солнечному свету среди различных видов бактерий. [27] [28] [29] Несколько лет спустя, в 1890 году, Роберт Кох продемонстрировал летальное действие солнечного света на Mycobacterium tuberculosis , намекая на потенциал УФ-излучения в борьбе с такими заболеваниями, как туберкулез . [30]

Последующие исследования дополнительно определили длины волн, наиболее эффективные для бактерицидной инактивации. В 1892 году было отмечено, что УФ-сегмент солнечного света имеет наиболее мощный бактерицидный эффект. [31] [32] Исследования, проведенные в начале 1890-х годов, продемонстрировали превосходящую бактерицидную эффективность УФ-С по сравнению с УФ-А и УФ-В. [33] [34] [35]

Мутагенные эффекты УФ - излучения были впервые раскрыты в исследовании 1914 года, в котором наблюдались метаболические изменения в Bacillus anthracis при воздействии сублетальных доз УФ-излучения. [36] В конце 1920-х годов Фредерик Гейтс предложил первые количественные спектры бактерицидного действия для Staphylococcus aureus и Bacillus coli, отметив пиковую эффективность при 265 нм. [37] [38] [39] Это соответствовало спектру поглощения нуклеиновых кислот , что намекало на повреждение ДНК как ключевой фактор в инактивации бактерий. Это понимание было закреплено к 1960-м годам благодаря исследованиям, продемонстрировавшим способность УФ-С образовывать димеры тимина , что приводило к инактивации микробов. [40] Эти ранние открытия в совокупности заложили основу для современного УФГИ как инструмента дезинфекции.

УФ-излучение для дезинфекции воздуха

Использование УФ-излучения для дезинфекции воздуха началось всерьез в середине 1930-х годов. Уильям Ф. Уэллс продемонстрировал в 1935 году, что находящиеся в воздухе инфекционные организмы, в частности аэрозольные B. coli, подвергшиеся воздействию УФ-излучения с длиной волны 254 нм, могут быть быстро инактивированы. [41] Это основывалось на более ранних теориях передачи инфекционных капельных ядер, выдвинутых Карлом Флюгге и самим Уэллсом. [42] [43] До этого УФ-излучение изучалось преимущественно в контексте жидких или твердых сред, а не микробов, находящихся в воздухе.

Вскоре после первых экспериментов Уэллса в 1936 году для дезинфекции операционной в больнице Университета Дьюка был использован высокоинтенсивный УФГИ. [44] Метод оказался успешным, снизив послеоперационные раневые инфекции с 11,62% без использования УФГИ до 0,24% с использованием УФГИ. [45] Вскоре этот подход был распространен на другие больницы и детские отделения с использованием «световых завес» УФГИ, разработанных для предотвращения респираторных перекрестных инфекций, с заметным успехом. [46] [47] [48] [49]

Изменения в применении УФБИ привели к переходу от «световых завес» к УФБИ в верхней части помещения, ограничивая бактерицидное облучение выше уровня головы человека. Несмотря на свою зависимость от хорошего вертикального движения воздуха, этот подход дал благоприятные результаты в предотвращении перекрестных инфекций. [50] [51] [52] Это было проиллюстрировано успешным использованием Уэллсом УФБИ в верхней части помещения в период с 1937 по 1941 год для ограничения распространения кори в дневных школах пригорода Филадельфии. Его исследование показало, что 53,6% восприимчивых детей в школах без УФБИ заразились, в то время как только 13,3% восприимчивых детей в школах с УФБИ заразились. [53]

Ричард Л. Райли, изначально ученик Уэллса, продолжил изучение воздушно-капельных инфекций и УФГИ в течение 1950-х и 60-х годов, проводя значительные эксперименты в палате для больных туберкулезом в госпитале ветеранов. Райли успешно продемонстрировал, что УФГИ может эффективно инактивировать воздушно-капельные патогены и предотвращать распространение туберкулеза. [54] [55] [56]

Несмотря на первоначальные успехи, использование УФ-ГИ сократилось во второй половине 20-го века из-за различных факторов, включая рост альтернативных методов контроля и профилактики инфекций, непостоянные результаты эффективности и опасения относительно требований к его безопасности и обслуживанию. [14] Однако недавние события, такие как рост числа бактерий, устойчивых к нескольким лекарственным препаратам , и пандемия COVID-19 возобновили интерес к УФ-ГИ для дезинфекции воздуха. [57] [58] [59] [60]

УФГИ для очистки воды

Использование УФ-излучения для дезинфекции питьевой воды началось в 1910 году в Марселе, Франция . [61] Прототип завода был закрыт через короткое время из-за низкой надежности. В 1955 году системы УФ- очистки воды были применены в Австрии и Швейцарии; к 1985 году в Европе было задействовано около 1500 установок. В 1998 году было обнаружено, что простейшие , такие как криптоспоридии и лямблии, более уязвимы к УФ-излучению, чем считалось ранее; это открыло путь к широкомасштабному использованию УФ-очистки воды в Северной Америке. К 2001 году в Европе работало более 6000 установок УФ-очистки воды. [62]

Со временем стоимость УФ-излучения снизилась, поскольку исследователи разрабатывают и используют новые методы УФ-дезинфекции воды и сточных вод. Несколько стран опубликовали правила и руководства по использованию УФ-излучения для дезинфекции питьевой воды, включая США [63] [64] [65] и Великобританию. [66]

Метод работы

УФ-излучение — это электромагнитное излучение с длинами волн короче видимого света , но длиннее рентгеновских лучей . УФ подразделяется на несколько диапазонов длин волн, при этом коротковолновое УФ-излучение (УФ-С) считается «бактерицидным УФ». Длины волн между 200 нм и 300 нм сильно поглощаются нуклеиновыми кислотами . Поглощенная энергия может привести к дефектам, включая пиримидиновые димеры . Эти димеры могут препятствовать репликации или могут препятствовать экспрессии необходимых белков, что приводит к гибели или инактивации организма. Недавно было показано, что эти димеры флуоресцентны. [67]

  • Ртутные лампы, работающие при низком давлении паров, излучают ультрафиолетовый свет на линии 253,7 нм. [68]
  • Ультрафиолетовые светодиодные лампы (UV-C LED) излучают ультрафиолетовый свет на выбираемых длинах волн от 255 до 280 нм. [69]
  • Импульсные ксеноновые лампы излучают ультрафиолетовый свет во всем спектре ультрафиолетового излучения с пиком излучения около 230 нм. [70]

Этот процесс похож на эффект более длинных волн ( УФ-В ), вызывающий солнечные ожоги у людей, но сильнее. Микроорганизмы имеют меньшую защиту от УФ и не могут выдерживать длительное воздействие. [ необходима цитата ]

Система UVGI предназначена для воздействия бактерицидного УФ-излучения на такие среды, как резервуары с водой , помещения и системы принудительной вентиляции . Воздействие происходит от бактерицидных ламп , которые излучают бактерицидное УФ-излучение на правильной длине волны, таким образом облучая окружающую среду. Принудительный поток воздуха или воды через эту среду обеспечивает воздействие этого воздуха или воды. [ необходима цитата ]

Эффективность

Эффективность бактерицидного УФ-излучения зависит от дозы УФ-излучения, то есть от того, какое количество УФ-излучения достигает микроба (измеряется как лучистая экспозиция ) и насколько восприимчив микроб к данной длине волны УФ-излучения, что определяется кривой бактерицидной эффективности.

Доза УФ-излучения

Доза УФ-излучения измеряется в световой энергии на единицу площади, т.е. в лучистом воздействии или потоке. Поток, которому подвергается микроб, является произведением интенсивности света, т.е. облученности и времени воздействия, согласно:

Доза УФ-излучения (мкДж/см2 ) = интенсивность УФ-излучения (мкВт/см2 ) × время воздействия (секунды) [71]

Аналогично, облученность зависит от яркости ( интенсивности излучения , Вт/ср) источника УФ-излучения, расстояния между источником УФ-излучения и микробом, ослабления фильтров (например, загрязненного стекла) на пути света, ослабления среды (например, микробов в мутной воде), наличия частиц или объектов, которые могут экранировать микробы от УФ-излучения, и наличия отражателей, которые могут направлять один и тот же УФ-свет через среду несколько раз. Кроме того, если микробы не являются свободно текущими, например, в биопленке , они будут блокировать друг друга от облучения.

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало рекомендации по дозировке УФ-излучения для систем очистки воды в 1986 году. [72] Дозу УФ-излучения трудно измерить напрямую, но ее также можно оценить по формуле:

Лампочки требуют периодической очистки и замены для обеспечения эффективности. Срок службы бактерицидных УФ-лампочек зависит от конструкции. Кроме того, материал, из которого изготовлена ​​лампа, может поглощать часть бактерицидных лучей. Охлаждение лампы потоком воздуха также может снизить выход УФ-излучения. Дозу УФ-излучения следует рассчитывать с учетом окончания срока службы лампы (EOL указывается в количестве часов, через которые лампа, как ожидается, достигнет 80% от своего первоначального выхода УФ-излучения). Некоторые небьющиеся лампы покрыты фторированным этиленовым полимером для удержания осколков стекла и ртути в случае поломки; это покрытие снижает выход УФ-излучения на целых 20%.

Интенсивность источника УФ-излучения иногда указывается как облученность на расстоянии 1 метр, которую можно легко преобразовать в интенсивность излучения . Интенсивность УФ-излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния, поэтому она уменьшается на больших расстояниях. С другой стороны, она быстро увеличивается на расстояниях короче 1  м. В приведенной выше формуле интенсивность УФ-излучения всегда должна корректироваться с учетом расстояния, если только доза УФ-излучения не рассчитывается точно на расстоянии 1 м (3,3 фута) от лампы. Доза УФ-излучения должна рассчитываться на самом дальнем расстоянии от лампы на периферии целевой области. Увеличения потока энергии можно добиться с помощью отражения, так что один и тот же свет проходит через среду несколько раз, прежде чем поглотится. Алюминий имеет самую высокую отражательную способность по сравнению с другими металлами и рекомендуется при использовании УФ-излучения. [73]

В статических приложениях время воздействия может быть таким, как необходимо для достижения эффективной дозы УФ. При дезинфекции потоком воды/воздуха время воздействия может быть увеличено за счет увеличения освещенного объема, уменьшения скорости жидкости или многократной рециркуляции воздуха или воды через освещенную секцию. Это обеспечивает многократные проходы, так что УФ-излучение эффективно против наибольшего количества микроорганизмов и будет облучать устойчивые микроорганизмы более одного раза, чтобы разрушить их.

Инактивация микроорганизмов

Диаграмма сравнения чувствительности E. coli к УФ-излучению светодиодов при 265 нм
Светодиод UVC, излучающий 265 нм, в сравнении с кривой бактерицидной эффективности E. coli . [70] : рис. 5.5 

Микробы более восприимчивы к определенным длинам волн УФ-излучения, эта функция называется кривой бактерицидной эффективности. Кривая для E. coli представлена ​​на рисунке, при этом наиболее эффективный УФ-свет имеет длину волны 265 нм. Это применимо к большинству бактерий и не меняется существенно для других микробов. Дозы для 90%-ного уничтожения большинства бактерий и вирусов находятся в диапазоне от 2000 до 8000 мкДж/см 2 . Более крупные паразиты, такие как Cryptosporidium, требуют более низкой дозы для инактивации. В результате Агентство по охране окружающей среды США приняло УФ-дезинфекцию в качестве метода для питьевых водорослей с целью получения кредитов инактивации Cryptosporidium , Giardia или вирусов. Например, для 90%-ного снижения Cryptosporidium требуется минимальная доза 2500 мкВт·с/см 2 на основе руководства Агентства по охране окружающей среды 2006 года. [65] : 1–7 

« Стерилизация » часто неправильно цитируется как достижимая. Хотя теоретически это возможно в контролируемой среде, это очень трудно доказать, и термин «дезинфекция» обычно используется компаниями, предлагающими эту услугу, чтобы избежать юридического порицания. Специализированные компании часто рекламируют определенное логарифмическое сокращение , например, 6-логарифмическое сокращение или эффективность 99,9999%, вместо стерилизации. Это учитывает явление, известное как световая и темная репарация ( фотореактивация и репарация эксцизии оснований соответственно), при котором клетка может восстанавливать ДНК , поврежденную УФ-светом.

Безопасность

Предупреждение об оптическом излучении относится к устройствам, излучающим ультрафиолетовый свет.

Безопасность кожи и глаз

Многие системы UVGI используют длины волн УФ, которые могут быть вредны для человека, что приводит как к немедленным, так и к долгосрочным последствиям. Острое воздействие на глаза и кожу может включать такие состояния, как фотокератит (часто называемый «снежной слепотой») и эритема (покраснение кожи), в то время как хроническое воздействие может повысить риск рака кожи . [12] [13] [74]

Однако безопасность и воздействие УФ сильно различаются в зависимости от длины волны, что означает, что не все системы UVGI представляют одинаковый уровень опасности. Люди обычно сталкиваются с УФ-излучением в форме солнечного УФ, которое включает в себя значительную часть УФ-А и УФ-В , но исключает УФ-С . Диапазон УФ-В, способный проникать глубоко в живую, воспроизводящуюся ткань, признан наиболее разрушительным и канцерогенным . [75]

Многие стандартные системы УФГИ, такие как ртутные лампы низкого давления (LP-Hg), производят широкополосное излучение в диапазоне УФ-С, а также пики в диапазоне УФ-В. Это часто затрудняет приписывание вредного воздействия определенной длине волны. [76] Тем не менее, более длинные волны в диапазоне УФ-С могут вызывать такие состояния, как фотокератит и эритема. [22] [77] Поэтому многие системы УФГИ используются в условиях, где прямое воздействие на человека ограничено, например, в очистителях воздуха УФГИ для верхних помещений и системах дезинфекции воды.

Для защиты пользователей систем УФ-излучения обычно применяются следующие меры предосторожности:

  • Предупреждающие этикетки : Этикетки предупреждают пользователей об опасности ультрафиолетового излучения.
  • Системы блокировки : экранированные системы, такие как закрытые резервуары для воды или блоки циркуляции воздуха, часто имеют блокировки, которые автоматически отключают УФ-лампы, если система открыта для доступа человека. Также доступны прозрачные смотровые окна, которые блокируют УФ-С.
  • Средства индивидуальной защиты : большинство защитных очков, особенно соответствующих ANSI Z87.1, блокируют УФ-С. Аналогично, одежда, пластик и большинство типов стекла (за исключением плавленого кварца) эффективно задерживают УФ-С.

С начала 2010-х годов растет интерес к дальним УФ-С длинам волн 200-235 нм для воздействия на все помещение. Эти длины волн обычно считаются более безопасными из-за их ограниченной глубины проникновения, вызванной повышенным поглощением белка . [78] [79] Эта особенность ограничивает воздействие дальнего УФ-С поверхностными слоями ткани , такими как внешний слой мертвой кожи ( роговой слой ), слезная пленка и поверхностные клетки роговицы . [22] [80] [81] [82] Поскольку эти ткани не содержат реплицирующихся клеток, их повреждение представляет меньший канцерогенный риск. Также было продемонстрировано, что дальний УФ-С не вызывает эритему или повреждение роговицы на уровнях, во много раз превышающих уровни солнечного УФ или обычных систем УФГИ 254 нм. [83] [84] [22]

Пределы воздействия

Пределы воздействия УФ-излучения, особенно бактерицидного диапазона УФ-С, со временем изменились из-за научных исследований и меняющихся технологий. Американская конференция государственных промышленных гигиенистов (ACGIH) и Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) установили пределы воздействия для защиты от как немедленных, так и долгосрочных последствий воздействия УФ-излучения. [85] [86] Эти пределы, также называемые пороговыми предельными значениями (TLV), составляют основу для пределов выбросов в стандартах безопасности продукции.

Фотобиологическая спектральная полоса УФ-С определяется как 100–280 нм, при этом в настоящее время действуют ограничения только от 180 до 280 нм. Это отражает опасения по поводу острых повреждений, таких как эритема и фотокератит, а также долгосрочных отсроченных эффектов, таких как фотоканцерогенез . Однако с ростом доказательств безопасности, окружающих УФ-С для бактерицидных применений, существующие ПДК ACGIH были пересмотрены в 2022 году. [87]

TLVs для длины волны УФ-С 222 нм (пиковое излучение эксимерных ламп KrCl) после пересмотра 2022 года теперь составляют 161 мДж/см 2 для воздействия на глаза и 479 мДж/см 2 для воздействия на кожу в течение восьмичасового периода. [88] Для длины волны УФ 254 нм обновленный предел воздействия теперь установлен на уровне 6 мДж/см 2 для глаз и 10 мДж/см 2 для кожи. [88]

Химия воздуха в помещении

УФ-излучение может влиять на химию воздуха в помещении, что приводит к образованию озона и других потенциально вредных загрязняющих веществ , включая загрязнение твердыми частицами . [89] Это происходит в основном посредством фотолиза , когда УФ- фотоны расщепляют молекулы на более мелкие радикалы , которые образуют радикалы, такие как ОН. [90] Радикалы могут реагировать с летучими органическими соединениями (ЛОС) с образованием окисленных ЛОС (OVOC) и вторичных органических аэрозолей (SOA). [91]

Длины волн ниже 242 нм также могут генерировать озон, который не только способствует образованию OVOC и SOA, но и может быть вредным сам по себе. При вдыхании в больших количествах эти загрязнители могут раздражать глаза и дыхательную систему и усугублять такие состояния, как астма . [92]

Конкретные загрязняющие вещества, которые производятся, зависят от исходной химии воздуха, мощности и длины волны источника УФ-излучения. Для контроля озона и других загрязняющих веществ в помещениях используются методы вентиляции и фильтрации , которые разбавляют загрязняющие вещества в воздухе и поддерживают качество воздуха в помещениях. [93]

Повреждение полимера

Излучение UVC способно разрушать химические связи. Это приводит к быстрому старению пластика и других материалов, а также изоляции и прокладок . Пластики, продаваемые как «устойчивые к УФ-излучению», тестируются только на низкоэнергетический UVB, поскольку UVC обычно не достигает поверхности Земли. [94] Когда УФ используется вблизи пластика, резины или изоляции, эти материалы могут быть защищены металлической лентой или алюминиевой фольгой.

Приложения

Обеззараживание воздуха

UVGI можно использовать для дезинфекции воздуха при длительном воздействии. В 1930-х и 40-х годах эксперимент в государственных школах Филадельфии показал, что ультрафиолетовые приборы в верхних помещениях могут значительно снизить передачу кори среди учащихся. [95]

УФ-излучение и фиолетовый свет способны нейтрализовать инфекционность SARS-CoV-2 . [96] Вирусные титры , обычно обнаруживаемые в мокроте пациентов с COVID-19, полностью инактивируются уровнями УФ-А и УФ-В- облучения, которые аналогичны уровням, получаемым при естественном солнечном облучении . Это открытие предполагает, что снижение заболеваемости SARS-COV-2 летом может быть отчасти обусловлено нейтрализующей активностью солнечного УФ-облучения. [96]

Для дезинфекции SARS-CoV-2 можно использовать различные устройства, излучающие УФ-излучение, и эти устройства могут помочь в снижении распространения инфекции. [97] SARS-CoV-2 можно инактивировать с помощью широкого диапазона длин волн УФ-С, а длина волны 222 нм обеспечивает наиболее эффективную дезинфекцию. [97]

Дезинфекция является функцией интенсивности и времени УФ-излучения. По этой причине она теоретически не так эффективна при движении воздуха или когда лампа перпендикулярна потоку, так как время воздействия резко сокращается. Однако многочисленные профессиональные и научные публикации указывают на то, что общая эффективность УФГИ на самом деле увеличивается при использовании в сочетании с вентиляторами и вентиляцией HVAC, которые способствуют циркуляции по всему помещению, что подвергает больше воздуха воздействию источника УФ-излучения. [98] [99] Системы УФГИ очистки воздуха могут быть отдельно стоящими устройствами с экранированными УФ-лампами, которые используют вентилятор для проталкивания воздуха мимо УФ-излучения. Другие системы устанавливаются в системах принудительной вентиляции, так что циркуляция в помещениях перемещает микроорганизмы мимо ламп. Ключом к этой форме стерилизации является размещение УФ-ламп и хорошая система фильтрации для удаления мертвых микроорганизмов. [100] Например, системы принудительной вентиляции по своей конструкции препятствуют прямой видимости, тем самым создавая области окружающей среды, которые будут затенены от УФ-излучения. Однако УФ-лампа, размещенная на змеевиках и дренажных поддонах систем охлаждения, будет препятствовать образованию микроорганизмов в этих естественно влажных местах. [101]

Обеззараживание воды

Портативная ртутная разрядная лампа низкого давления с питанием от аккумулятора для стерилизации воды.
Разрезная модель установки УФ-обеззараживания, используемой на станциях очистки воды

Ультрафиолетовая дезинфекция воды — это чисто физический, нехимический процесс. Даже такие паразиты , как Cryptosporidium или Giardia , которые чрезвычайно устойчивы к химическим дезинфицирующим средствам, эффективно уничтожаются. УФ также можно использовать для удаления видов хлора и хлорамина из воды; этот процесс называется фотолизом и требует более высокой дозы, чем обычная дезинфекция. Мертвые микроорганизмы не удаляются из воды. УФ-дезинфекция не удаляет растворенные органические вещества, неорганические соединения или частицы в воде. [102] Крупнейшая в мире установка по дезинфекции воды обрабатывает питьевую воду для Нью-Йорка . Установка ультрафиолетовой дезинфекции воды Catskill-Delaware , введенная в эксплуатацию 8 октября 2013 года, включает в себя в общей сложности 56 энергоэффективных УФ-реакторов, обрабатывающих до 2,2 млрд галлонов США (8,3 млрд литров) в день. [103] [104]

Ультрафиолет также можно комбинировать с озоном или перекисью водорода для получения гидроксильных радикалов, разрушающих следы загрязняющих веществ посредством усовершенствованного процесса окисления .

Раньше считалось, что УФ-дезинфекция более эффективна для бактерий и вирусов, которые имеют более открытый генетический материал, чем для более крупных патогенов, которые имеют внешние оболочки или которые образуют цистные состояния (например, Giardia ), которые защищают их ДНК от УФ-излучения. Однако недавно было обнаружено, что ультрафиолетовое излучение может быть в некоторой степени эффективным для лечения микроорганизма Cryptosporidium . Результаты привели к использованию УФ-излучения в качестве жизнеспособного метода очистки питьевой воды. В свою очередь, было показано, что Giardia очень восприимчивы к УФ-C, когда тесты были основаны на инфекционности, а не на эксцистировании. [105] Было обнаружено, что протисты способны выживать при высоких дозах УФ-C, но стерилизуются при низких дозах.

Устройства для УФ-очистки воды могут использоваться для дезинфекции колодезной и поверхностной воды. УФ-очистка выгодно отличается от других систем дезинфекции воды с точки зрения стоимости, трудозатрат и необходимости технически подготовленного персонала для работы. Хлорирование воды обрабатывает более крупные организмы и обеспечивает остаточную дезинфекцию, но эти системы дороги, поскольку требуют специального обучения оператора и постоянной поставки потенциально опасного материала. Наконец, кипячение воды является наиболее надежным методом очистки, но оно требует труда и влечет высокие экономические затраты. УФ-очистка быстрая и, с точки зрения использования первичной энергии, примерно в 20 000 раз эффективнее кипячения. [ необходима цитата ]

УФ-дезинфекция наиболее эффективна для обработки высокопрозрачной, очищенной воды, дистиллированной обратным осмосом . Взвешенные частицы представляют собой проблему, поскольку микроорганизмы, зарытые в частицах, защищены от УФ-излучения и проходят через установку без последствий. Однако УФ-системы можно сочетать с предварительным фильтром для удаления более крупных организмов, которые в противном случае прошли бы через УФ-систему без последствий. Предварительный фильтр также очищает воду, улучшая светопропускание и, следовательно, дозу УФ-излучения по всему столбу воды. Другим ключевым фактором УФ-очистки воды является скорость потока — если поток слишком высокий, вода будет проходить без достаточного УФ-облучения. Если поток слишком низкий, может накапливаться тепло и повредить УФ-лампу. [106] Недостатком УФ-БИ является то, что в то время как вода, обработанная хлорированием, устойчива к повторному заражению (пока не выделятся газы хлора), УФ-БИ вода не устойчива к повторному заражению. УФ-БИ вода должна транспортироваться или доставляться таким образом, чтобы избежать повторного заражения. [ требуется цитата ]

Проект 2006 года в Калифорнийском университете в Беркли создал проект недорогой дезинфекции воды в условиях нехватки ресурсов. [107] Проект был разработан для создания проекта с открытым исходным кодом, который можно было бы адаптировать к местным условиям. В похожем предложении в 2014 году австралийские студенты разработали систему, использующую фольгу из-под картофельных чипсов (crisp) для отражения солнечного УФ-излучения в стеклянную трубку, которая дезинфицирует воду без электричества. [108]

Моделирование

На размер УФ-системы влияют три переменные: скорость потока, мощность лампы и пропускание УФ-излучения в воде. Производители обычно разрабатывают сложные модели вычислительной гидродинамики (CFD), подтвержденные биопробным тестированием. Это включает в себя тестирование дезинфекционной производительности УФ-реактора с бактериофагами MS2 или T1 при различных скоростях потока, пропускании УФ-излучения и уровнях мощности с целью разработки регрессионной модели для определения размера системы. Например, это требование для всех общественных систем водоснабжения в Соединенных Штатах согласно руководству по УФ-излучению Агентства по охране окружающей среды. [65] : 5–2 

Профиль потока создается на основе геометрии камеры, скорости потока и выбранной конкретной модели турбулентности. Профиль излучения разрабатывается на основе таких входных данных, как качество воды, тип лампы (мощность, бактерицидная эффективность, спектральный выход, длина дуги), а также коэффициент пропускания и размер кварцевого рукава. Запатентованное программное обеспечение CFD моделирует как профили потока, так и профили излучения. После построения 3D-модели камеры она заполняется сеткой или ячейкой, состоящей из тысяч маленьких кубиков.

Точки интереса — например, на изгибе, на поверхности кварцевой втулки или вокруг механизма стеклоочистителя — используют сетку с более высоким разрешением, в то время как другие области внутри реактора используют грубую сетку. После создания сетки сотни тысяч виртуальных частиц «выстреливают» через камеру. Каждая частица имеет несколько переменных интереса, связанных с ней, и частицы «собираются» после реактора. Моделирование дискретной фазы дает доставленную дозу, потерю напора и другие параметры, специфичные для камеры.

Когда фаза моделирования завершена, выбранные системы проверяются с использованием профессиональной третьей стороны для обеспечения надзора и определения того, насколько близко модель способна предсказать реальность производительности системы. Системная проверка использует непатогенные суррогаты, такие как фаг MS 2 или Bacillus subtilis, для определения способности реакторов к эквивалентной дозе восстановления (RED). Большинство систем проверяются на подачу 40 мДж/см 2 в пределах потока и пропускания. [109]

Для проверки эффективности систем питьевой воды метод, описанный в руководстве EPA по УФ-излучению, обычно используется водопроводными службами США, в то время как Европа приняла немецкий стандарт DVGW 294. Для систем сточных вод обычно используются протоколы NWRI/AwwaRF по ультрафиолетовой дезинфекции питьевой воды и повторного использования воды, особенно в приложениях повторного использования сточных вод . [110]

Очистка сточных вод

Ультрафиолет в очистке сточных вод обычно заменяет хлорирование. Это во многом связано с опасениями, что реакция хлора с органическими соединениями в потоке сточных вод может синтезировать потенциально токсичные и долгосрочные хлорированные органические вещества , а также из-за экологических рисков хранения газообразного хлора или хлорсодержащих химикатов. Отдельные потоки отходов, подлежащие очистке с помощью УФГИ, должны быть протестированы, чтобы убедиться, что метод будет эффективным из-за потенциальных помех, таких как взвешенные твердые частицы , красители или другие вещества, которые могут блокировать или поглощать УФ-излучение. По данным Всемирной организации здравоохранения , «Установки УФ-излучения для обработки небольших партий (от 1 до нескольких литров) или малых потоков (от 1 до нескольких литров в минуту) воды на уровне общины оцениваются в 20 долларов США за мегалитр, включая стоимость электроэнергии и расходных материалов, а также годовые капитальные затраты на установку». [111]

Крупномасштабная очистка городских сточных вод ультрафиолетом проводится в таких городах, как Эдмонтон, Альберта . Использование ультрафиолетового света теперь стало стандартной практикой в ​​большинстве процессов очистки городских сточных вод. Сточные воды теперь начинают признавать ценным ресурсом, а не проблемой, которую нужно сбрасывать. Многие объекты по очистке сточных вод переименовываются в объекты по переработке воды, независимо от того, сбрасываются ли сточные воды в реку, используются ли они для орошения сельскохозяйственных культур или закачиваются в водоносный горизонт для последующего восстановления. Ультрафиолетовый свет теперь используется для обеспечения отсутствия в воде вредных организмов.

Аквариум и пруд

Ультрафиолетовые стерилизаторы часто используются для контроля нежелательных микроорганизмов в аквариумах и прудах. УФ-облучение гарантирует, что патогены не смогут размножаться, тем самым снижая вероятность вспышки заболеваний в аквариуме.

Аквариумные и прудовые стерилизаторы обычно небольшие, с фитингами для трубок, которые позволяют воде течь через стерилизатор по пути от отдельного внешнего фильтра или водяного насоса. Внутри стерилизатора вода течет как можно ближе к источнику ультрафиолетового света. Предварительная фильтрация воды имеет решающее значение, поскольку мутность воды снижает проникновение УФ-С. Многие из лучших УФ-стерилизаторов имеют длительное время пребывания и ограничивают пространство между источником УФ-С и внутренней стенкой устройства УФ-стерилизатора. [112] [ необходим сторонний источник ]

Лабораторная гигиена

UVGI часто используется для дезинфекции оборудования, такого как защитные очки , инструменты, пипетки и другие устройства. Персонал лабораторий также дезинфицирует таким образом стеклянную и пластиковую посуду. Микробиологические лаборатории используют UVGI для дезинфекции поверхностей внутри шкафов биологической безопасности («капотов») между использованиями.

Защита продуктов питания и напитков

С тех пор как в 2001 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США выпустило правило, требующее, чтобы практически все производители фруктовых и овощных соков следовали системе контроля HACCP , а также предписывающее 5- кратное снижение количества патогенов, ультрафиолетовое излучение стало применяться для стерилизации соков, в том числе свежевыжатых.

Источники УФ-излучения

Сравнительная диаграмма ламп низкого и среднего давления и кривая бактерицидной эффективности
Сравнение ртутной лампы низкого и среднего давления с кривой бактерицидной эффективности E. coli . [70] : рис. 2.1 

Ртутные лампы

Бактерицидная лампа мощностью 9 Вт в форм-факторе компактной люминесцентной лампы

Бактерицидное УФ-излучение для дезинфекции обычно генерируется ртутной лампой . Низконапорные пары ртути имеют сильную линию излучения на 254 нм, которая находится в диапазоне длин волн, демонстрирующих сильный дезинфицирующий эффект. Оптимальные длины волн для дезинфекции близки к 260 нм. [65] : 2–6, 2–14 

Ртутные лампы можно разделить на лампы низкого давления (включая амальгамные) и лампы среднего давления. УФ-лампы низкого давления обладают высокой эффективностью (приблизительно 35% УФ-С), но меньшей мощностью, обычно плотность мощности 1 Вт/см (мощность на единицу длины дуги). Амальгамные УФ-лампы используют амальгаму для управления давлением ртути, чтобы обеспечить работу при несколько более высокой температуре и плотности мощности. Они работают при более высоких температурах и имеют срок службы до 16 000 часов. Их эффективность немного ниже, чем у традиционных ламп низкого давления (приблизительно 33% выхода УФ-С), а плотность мощности составляет приблизительно 2–3 Вт/см 3 . УФ-лампы среднего давления работают при гораздо более высоких температурах, примерно до 800 градусов Цельсия, и имеют полихроматический выходной спектр и высокую выходную мощность излучения, но более низкую эффективность УФ-С, равную 10% или менее. Типичная плотность мощности составляет 30 Вт/см 3 или более.

В зависимости от кварцевого стекла, используемого для корпуса лампы, УФ-излучение низкого давления и амальгамное УФ-излучение испускает излучение на длине волны 254 нм, а также на длине волны 185 нм, которое оказывает химическое воздействие. УФ-излучение на длине волны 185 нм используется для генерации озона.

УФ-лампы для очистки воды состоят из специализированных ртутных ламп низкого давления, которые производят ультрафиолетовое излучение на 254 нм, или УФ-ламп среднего давления, которые производят полихроматический выход от 200 нм до видимой и инфракрасной энергии. УФ-лампа никогда не контактирует с водой; она либо помещена в кварцевый стеклянный рукав внутри водяной камеры, либо установлена ​​снаружи воды, которая протекает через прозрачную УФ-трубку. Вода, проходящая через проточную камеру, подвергается воздействию УФ-лучей, которые поглощаются взвешенными твердыми частицами, такими как микроорганизмы и грязь, в потоке. [113]

светодиоды

Компактные и универсальные варианты со светодиодами UV-C

Недавние разработки в области светодиодных технологий привели к появлению коммерчески доступных светодиодов UV-C. Светодиоды UV-C используют полупроводники для излучения света в диапазоне от 255 нм до 280 нм. [69] Длина волны излучения настраивается путем регулировки материала полупроводника. По состоянию на 2019 год [обновлять]эффективность преобразования электричества в УФ-С у светодиодов была ниже, чем у ртутных ламп. Уменьшенный размер светодиодов открывает возможности для небольших реакторных систем, что позволяет использовать их в местах использования и интегрировать в медицинские устройства. [114] Низкое энергопотребление полупроводников позволяет использовать системы УФ-дезинфекции, которые используют небольшие солнечные элементы в отдаленных или странах третьего мира. [114]

Светодиоды UV-C не обязательно служат дольше, чем традиционные бактерицидные лампы с точки зрения часов использования, вместо этого они имеют более изменчивые технические характеристики и лучшую переносимость краткосрочной эксплуатации. Светодиод UV-C может достигать более длительного времени установки, чем традиционная бактерицидная лампа при прерывистом использовании. Аналогично, деградация светодиода увеличивается с нагревом, в то время как выходная длина волны нити накаливания и HID-лампы зависит от температуры, поэтому инженеры могут проектировать светодиоды определенного размера и стоимости, чтобы иметь более высокую выходную мощность и более быструю деградацию или более низкую выходную мощность и более медленное снижение с течением времени.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Kowalski W (2009). "Теория дезинфекции UVGI". Справочник по ультрафиолетовому бактерицидному облучению: UVGI для дезинфекции воздуха и поверхностей . Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 17–50. doi :10.1007/978-3-642-01999-9_2. ISBN 978-3-642-01999-9.
  2. ^ Kowalski W (2009). "Константы скорости УФ-излучения". Справочник по бактерицидному ультрафиолетовому облучению: УФГИ для дезинфекции воздуха и поверхностей . Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 73–117. doi :10.1007/978-3-642-01999-9_4. ISBN 978-3-642-01999-9.
  3. ^ Hessling M, Haag R, Sieber N, Vatter P (16.02.2021). «Влияние дальнего УФ-излучения (200–230 нм) на патогены, клетки, кожу и глаза — сбор и анализ данных за сто лет». GMS Hygiene and Infection Control . 16 : Doc07. doi :10.3205/dgkh000378. PMC 7894148. PMID  33643774 . 
  4. ^ Buonanno M, Welch D, Shuryak I, Brenner DJ (июнь 2020 г.). «Дальний УФ-свет (222 нм) эффективно и безопасно инактивирует воздушные коронавирусы человека». Scientific Reports . 10 (1): 10285. Bibcode :2020NatSR..1010285B. doi :10.1038/s41598-020-67211-2. PMC 7314750 . PMID  32581288. 
  5. ^ Биасин М., Бьянко А., Парески Г., Каваллери А., Каваторта С., Фениция С. и др. (март 2021 г.). «Облучение УФ-С очень эффективно инактивирует репликацию SARS-CoV-2». Научные отчеты . 11 (1): 6260. doi : 10.1038/s41598-021-85425-w. ПМЦ 7973506 . ПМИД  33737536. 
  6. ^ Сторм Н., Маккей Л.Г., Даунс С.Н., Джонсон Р.И., Бирру Д., де Самбер М. и др. (декабрь 2020 г.). «Быстрая и полная инактивация SARS-CoV-2 ультрафиолетовым излучением C». Научные отчеты . 10 (1): 22421. Бибкод : 2020NatSR..1022421S. дои : 10.1038/s41598-020-79600-8. ПМЦ 7773738 . ПМИД  33380727. 
  7. ^ Robinson RT, Mahfooz N, Rosas-Mejia O, Liu Y, Hull NM (август 2022 г.). «Дезинфекция SARS-CoV-2 в растворе с помощью UV222». Scientific Reports . 12 (1): 14545. Bibcode :2022NatSR..1214545R. doi :10.1038/s41598-022-18385-4. PMC 9406255 . PMID  36008435. 
  8. ^ Jung WK, Park KT, Lyoo KS, Park SJ, Park YH (август 2021 г.). «Демонстрация противовирусной активности дальнего УФ-излучения микроплазменной лампы против SARS-CoV-2». Клиническая лаборатория . 67 (8). doi : 10.7754/clin.lab.2020.201140. PMID  34383419. S2CID  236999461.
  9. ^ ab Ma B, Gundy PM, Gerba CP, Sobsey MD, Linden KG (октябрь 2021 г.). Dudley EG (ред.). "УФ-инактивация SARS-CoV-2 в спектре УФ-С: источники KrCl* Excimer, Mercury-Vapor и Light-Emitting-Diode (LED)". Applied and Environmental Microbiology . 87 (22): e0153221. Bibcode :2021ApEnM..87E1532M. doi :10.1128/AEM.01532-21. PMC 8552892 . PMID  34495736. 
  10. ^ Kowalski W (2009). «Безопасность УФ-излучения». Справочник по бактерицидному ультрафиолетовому излучению: УФ-излучение для дезинфекции воздуха и поверхностей . Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 287–311. doi :10.1007/978-3-642-01999-9_12. ISBN 978-3-642-01999-9.
  11. ^ ab Blatchley III ER, Brenner DJ, Claus H, Cowan TE, Linden KG, Liu Y и др. (2023-03-19). «Дальнее УФ-С-излучение: новый инструмент для контроля пандемии». Критические обзоры в области экологической науки и технологий . 53 (6): 733–753. Bibcode : 2023CREST..53..733B. doi : 10.1080/10643389.2022.2084315 . ISSN  1064-3389. S2CID  249592926.
  12. ^ ab Zaffina S, Camisa V, Lembo M, Vinci MR, Tucci MG, Borra M и др. (27 марта 2012 г.). «Случайное воздействие УФ-излучения, создаваемого бактерицидной лампой: отчет о случае и оценка риска». Фотохимия и фотобиология . 88 (4): 1001–1004. doi :10.1111/j.1751-1097.2012.01151.x. PMID  22458545. S2CID  40322318.
  13. ^ ab Sengillo JD, Kunkler AL, Medert C, Fowler B, Shoji M, Pirakitikulr N, et al. (январь 2021 г.). «УФ-фотокератит, связанный с бактерицидными лампами, приобретенными во время пандемии COVID-19». Ocular Immunology and Inflammation . 29 (1): 76–80. doi :10.1080/09273948.2020.1834587. PMID  33215961. S2CID  227077219.
  14. ^ ab Reed NG (1 января 2010 г.). «История ультрафиолетового бактерицидного облучения для дезинфекции воздуха». Public Health Reports . 125 (1): 15–27. doi :10.1177/003335491012500105. PMC 2789813. PMID  20402193 . 
  15. ^ Ramos CC, Roque JL, Sarmiento DB, Suarez LE, Sunio JT, Tabungar KI и др. (2020). «Использование ультрафиолета-C при стерилизации окружающей среды в больницах: систематический обзор эффективности и безопасности». Международный журнал медицинских наук . 14 (6): 52–65. PMC 7644456. PMID  33192232 . 
  16. ^ "Информационный бюллетень по технологиям очистки сточных вод: ультрафиолетовая дезинфекция" (PDF) . Сентябрь 1999 г.
  17. ^ Brenner DJ (ноябрь 2022 г.). «Дальний УФ-свет с длиной волны 222 нм демонстрирует значительный потенциал для безопасной и эффективной инактивации патогенов, передающихся воздушно-капельным путем, в помещениях с людьми». Фотохимия и фотобиология . 99 (3): 1047–1050. doi : 10.1111/php.13739 . PMID  36330967. S2CID  253302952.
  18. ^ Milton DK, Nardell EA, Michaels D (2022-04-21). «Мнение | У нас есть технология, чтобы остановить сверхраспространение без масок». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 2023-06-19 .
  19. ^ Buonanno M, Ponnaiya B, Welch D, Stanislauskas M, Randers-Pehrson G, Smilenov L и др. (апрель 2017 г.). «Гермицидная эффективность и безопасность УФ-излучения с длиной волны 222 нм для кожи млекопитающих». Radiation Research . 187 (4): 483–491. Bibcode :2017RadR..187..493B. doi :10.1667/RR0010CC.1. PMC 5552051 . PMID  28225654. 
  20. ^ Buonanno M, Stanislauskas M, Ponnaiya B, Bigelow AW, Randers-Pehrson G, Xu Y и др. (2016-06-08). "207-нм УФ-свет — перспективный инструмент для безопасного и недорогого снижения инфекций в месте хирургического вмешательства. II: Исследования безопасности in vivo". PLOS ONE . 11 (6): e0138418. Bibcode : 2016PLoSO..1138418B. doi : 10.1371/journal.pone.0138418 . PMC 4898708. PMID  27275949 . 
  21. ^ Eadie E, Barnard IM, Ibbotson SH, Wood K (май 2021 г.). «Экстремальное воздействие отфильтрованного дальнего УФ-С: исследование случая†». Фотохимия и фотобиология . 97 (3): 527–531. doi :10.1111/php.13385. PMC 8638665. PMID  33471372 . 
  22. ^ abcd Kaidzu S, Sugihara K, Sasaki M, Nishiaki A, Ohashi H, Igarashi T, Tanito M (май 2021 г.). «Повторная оценка повреждения роговицы крыс коротковолновым УФ-излучением выявила чрезвычайно менее опасные свойства дальнего УФ-С†». Фотохимия и фотобиология . 97 (3): 505–516. doi :10.1111/php.13419. PMC 8251618. PMID 33749837  . 
  23. ^ "Reference Air Mass 1.5 Spectra". www.nrel.gov . Получено 2023-06-19 .
  24. ^ Даунс А., Блант Т. П. (июль 1877 г.). «Влияние света на развитие бактерий 1». Nature . 16 (402): 218. Bibcode :1877Natur..16..218D. doi : 10.1038/016218a0 . ISSN  1476-4687. S2CID  32617180.
  25. ^ Даунс А., Блант Т. П. (1877). «Исследования влияния света на бактерии и другие организмы». Труды Лондонского королевского общества . 26 : 488–500. Bibcode : 1877RSPS...26..488D. ISSN  0370-1662. JSTOR  113427.
  26. ^ "IV. О влиянии света на протоплазму". Труды Лондонского королевского общества . 28 (190–195): 199–212. 1879-12-31. doi :10.1098/rspl.1878.0109. ISSN  0370-1662. S2CID  83315252.
  27. ^ Дюкло Э (1885). «Влияние солнечного света на жизнеспособность микробов». Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences [ Еженедельные протоколы сессий Академии наук ] (на французском языке). 100 : 119–21.
  28. ^ Дюкло Э (1885). Sur la durée de la vie chez les Germes des Microbes [ О продолжительности жизни микробов ] (на французском языке).
  29. ^ Дюкло Э (1885). «Влияние солнечного света на жизнеспособность микрококка». Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances et Mémoires de la Société de Biologie [ Еженедельные отчеты о сессиях и мемуары Общества биологии ] (на французском языке). 37 : 508–10.
  30. ^ Кох Р. (1890). Ueber bakteriologische Forschung [ О бактериологических исследованиях ] (PDF) (на немецком языке).
  31. ^ Гейслер Т (1892). «Zur Frage über die Wirkung des Licht auf Bakterien» [К вопросу о действии света на бактерии]. Centralblatt für Bakteriologie und Parasitenkunde [ Центральный журнал бактериологии и паразитологии ]. 11 : 161–73.
  32. ^ Бюхнер Х (1892). «Ueber den Einfluss des Lichtes auf Bakterien» [О влиянии света на бактерии.]. Centralblatt für Bakteriologie und Parasitenkunde [ Центральный журнал бактериологии и паразитологии ] (на немецком языке). 11 : 781–3.
  33. ^ Банг С (1901). «Die Wirkungen des Lichtes auf Mikrooganismen» [Воздействие света на микроорганизмы]. Митт. Финсенс Мед. Лисинст . 2 : 1–107.
  34. ^ «О бактерицидном действии некоторых ультрафиолетовых излучений, производимых дугой постоянного тока». Труды Лондонского королевского общества . 72 (477–486): 126–128. 1904-01-31. doi :10.1098/rspl.1903.0028. ISSN  0370-1662. S2CID  137950219.
  35. ^ Гертель Э (1904). «Ueber Beeinflussung des Organismus durch Licht, speziell durch die chemisch wirksamen Strahlen» [О влиянии света на организм, особенно через химически эффективные лучи]. Zeitschrift für allgemeine Physiologie [ Журнал общей физиологии ] (на немецком языке). 4 : 1–43.
  36. ^ Анри М.В. (1914). «Вариация abiotique du pouvoir des Rayons Ultraviolets avec leur longueur d'onde». CR Séances Soc. Биол. Фил . 73 : 321–322.
  37. ^ Гейтс FL (ноябрь 1929 г.). «Исследование бактерицидного действия ультрафиолетового света: I. Реакция на монохроматическое излучение». Журнал общей физиологии . 13 (2): 231–248. doi :10.1085/jgp.13.2.231. PMC 2141026. PMID  19872521 . 
  38. ^ Гейтс FL (ноябрь 1929 г.). «Исследование бактерицидного действия ультрафиолетового света: Ii. Влияние различных факторов и условий окружающей среды». Журнал общей физиологии . 13 (2): 249–260. doi :10.1085/jgp.13.2.249. PMC 2141035. PMID  19872522 . 
  39. ^ Гейтс FL (сентябрь 1930 г.). «Исследование бактерицидного действия ультрафиолетового света: III. Поглощение ультрафиолетового света бактериями». Журнал общей физиологии . 14 (1): 31–42. doi :10.1085/jgp.14.1.31. PMC 2141090. PMID 19872573  . 
  40. ^ Бойкерс Р., Берендс В. (июль 1960 г.). «Выделение и идентификация продукта облучения тимина». Биохимика и биофизика Acta . 41 (3): 550–551. дои : 10.1016/0006-3002(60)90063-9. ПМИД  13800233.
  41. ^ Уэллс У. Ф., Фэр Г. М. (сентябрь 1935 г.). «Жизнеспособность B. Coli, подвергнутая воздействию ультрафиолетового излучения в воздухе». Science . 82 (2125): 280–281. doi :10.1126/science.82.2125.280-a. PMID  17792965.
  42. ^ Уэллс У. Ф. (ноябрь 1934 г.). «О воздушно-капельной инфекции». Американский журнал эпидемиологии . 20 (3): 611–618. doi :10.1093/oxfordjournals.aje.a118097. ISSN  1476-6256.
  43. ^ Флюгге К. «Убер-люфтинфекция». Zeitschrift für Hygiene und Infektionskrankheiten . 25 (1): 179–224.
  44. ^ Харт Д. (1936-10-01). «Стерилизация воздуха в операционной специальной бактерицидной лучистой энергией: результаты ее использования при экстраплевральной торакопластике». Журнал торакальной хирургии . 6 (1): 45–81. doi :10.1016/S0096-5588(20)32445-4. ISSN  0096-5588.
  45. ^ Харт Д. (март 1960 г.). «Бактерицидное ультрафиолетовое излучение в операционной. Двадцатидевятилетнее исследование контроля инфекций». Журнал Американской медицинской ассоциации . 172 (10): 1019–1028. doi :10.1001/jama.1960.03020100027006. PMID  14400064.
  46. ^ Del Mundo FD, McKhann CT (1941-02-01). «Влияние ультрафиолетового облучения воздуха на заболеваемость инфекциями в детской больнице». Архивы педиатрии и подростковой медицины . 61 (2): 213–225. doi :10.1001/archpedi.1941.02000080003001. ISSN  1072-4710.
  47. ^ Woodhall B, Neill RG, Dratz HM (июнь 1949). «Ультрафиолетовое излучение как вспомогательное средство в контроле послеоперационной нейрохирургической инфекции: II клинический опыт 1938-1948». Annals of Surgery . 129 (6): 820–824. doi :10.1097/00000658-194906000-00008. PMC 1514178. PMID  17859359 . 
  48. ^ Sommer HE, Stokes J (ноябрь 1942 г.). «Исследования воздушно-капельных инфекций в больничной палате». Журнал педиатрии . 21 (5): 569–576. doi :10.1016/s0022-3476(42)80045-1. ISSN  0022-3476.
  49. ^ Робертсон EC, Дойл ME, Тисдалл FF (1943-03-20). «Использование ультрафиолетового излучения для снижения респираторных перекрестных инфекций: в детской больнице: окончательный отчет». Журнал Американской медицинской ассоциации . 121 (12): 908. doi :10.1001/jama.1943.02840120010003. ISSN  0002-9955.
  50. ^ Розенштерн I (февраль 1948 г.). «Контроль инфекций, передающихся воздушно-капельным путем, в детском саду для младенцев». Американский журнал детских болезней . 75 (2): 193–202. doi :10.1001/archpedi.1948.02030020204004. PMID  18870758.
  51. ^ Хиггонс РА, Хайд GM (апрель 1947 г.). «Влияние ультрафиолетовой стерилизации воздуха на частоту респираторных инфекций в детском учреждении; 6-летнее исследование». New York State Journal of Medicine . 47 (7): 707–710. PMID  20293122.
  52. ↑ Грин Д. (февраль 1941 г.). «Влияние облучения воздуха в палате на частоту инфекций дыхательных путей: с заметкой о ветряной оспе». Американский журнал детских болезней . 61 (2): 273. doi :10.1001/archpedi.1941.02000080063008. ISSN  0096-8994.
  53. ^ Уэллс У. Ф., Уэллс М. В., Уайлдер Т. С. (январь 1942 г.). «Экологический контроль эпидемического заражения». Американский журнал эпидемиологии . 35 (1): 97–121. doi :10.1093/oxfordjournals.aje.a118789. ISSN  1476-6256.
  54. ^ Райли Р. Л., Уэллс У. Ф., Миллс К. К., Найка У., Маклин Р. Л. (март 1957 г.). «Гигиена воздуха при туберкулезе: количественные исследования инфекционности и контроля в пилотной палате». American Review of Tuberculosis . 75 (3): 420–431. doi :10.1164/artpd.1957.75.3.420 (неактивен 1 ноября 2024 г.). PMID  13403171.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
  55. ^ «Распространение туберкулеза легких по воздуху: двухлетнее исследование заражения в туберкулезном отделении». Американский журнал по контролю инфекций . 25 (1): 65–66. Февраль 1997. doi :10.1016/s0196-6553(97)90056-0. ISSN  0196-6553.
  56. ^ Райли Р. Л., Миллс К. К., О'Грейди Ф., Султан Л. У., Виттштадт Ф., Шивпури Д. Н. (апрель 1962 г.). «Инфекционность воздуха из туберкулезного отделения. Ультрафиолетовое облучение инфицированного воздуха: сравнительная инфекционность разных пациентов». Американский обзор респираторных заболеваний . 85 : 511–525. doi : 10.1164/arrd.1962.85.4.511 (неактивен 1 ноября 2024 г.). PMID  14492300.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
  57. ^ Escombe AR, Moore DA, Gilman RH, Navincopa M, Ticona E, Mitchell B, et al. (март 2009 г.). Wilson P (ред.). «Ультрафиолетовое освещение верхней части помещения и отрицательная ионизация воздуха для предотвращения передачи туберкулеза». PLOS Medicine . 6 (3): e43. doi : 10.1371/journal.pmed.1000043 . PMC 2656548. PMID  19296717 . 
  58. ^ Whalen J (март 2009 г.). «Контроль окружающей среды при туберкулезе: основные рекомендации по бактерицидному ультрафиолетовому облучению верхних слоев помещений в медицинских учреждениях».
  59. ^ Чанг К (2020-05-07). «Ученые рассматривают возможность использования ультрафиолетового света в помещении для уничтожения коронавируса в воздухе». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 20 июня 2023 г.
  60. ^ Brenner D (18 января 2018 г.). «Новое оружие в борьбе с супербактериями». YouTube . Получено 20 июня 2023 г. .
  61. ^ "Дезинфекция ультрафиолетовым светом при использовании индивидуальных устройств очистки воды" (PDF) . Командование общественного здравоохранения армии США . Получено 2014-01-08 .
  62. ^ Болтон Дж., Колтон С. (2008). Справочник по ультрафиолетовой дезинфекции . Американская ассоциация водопроводных сооружений. стр. 3–4. ISBN 978-1-58321-584-5.
  63. ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA) (2006-01-05). "Национальные основные правила питьевой воды: долгосрочное 2-е правило улучшенной очистки поверхностных вод". Федеральный реестр, 71 FR 653
  64. ^ «Долгосрочные документы по усовершенствованной очистке поверхностных вод 2». Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды. 2021-12-01.
  65. ^ abcd Руководство по ультрафиолетовой дезинфекции для окончательного долгосрочного 2-го усовершенствованного правила очистки поверхностных вод (отчет). EPA. Ноябрь 2006 г. EPA 815-R-06-007.
  66. ^ «Руководство по использованию ультрафиолетового (УФ) облучения для дезинфекции систем общественного водоснабжения». Август 2016 г. Получено 21 февраля 2022 г.
  67. ^ Carroll GT, Dowling RC, Kirschman DL, Masthay MB, Mammana A (март 2023 г.). «Внутренняя флуоресценция УФ-облученной ДНК». Журнал фотохимии и фотобиологии A: Химия . 437 : 114484. Bibcode : 2023JPPA..43714484C. doi : 10.1016/j.jphotochem.2022.114484. S2CID  254622477.
  68. ^ Meulemans CC (сентябрь 1987 г.). «Основные принципы УФ-дезинфекции воды». Озон: Наука и инженерия . 9 (4): 299–313. Bibcode : 1987OzSE....9..299M. doi : 10.1080/01919518708552146. ISSN  0191-9512.
  69. ^ ab Messina G, Burgassi S, Messina D, Montagnani V, Cevenini G (октябрь 2015 г.). «Новое устройство с УФ-светодиодом для автоматической дезинфекции мембран стетоскопа». American Journal of Infection Control . 43 (10). Elsevier: e61–e66. doi : 10.1016/j.ajic.2015.06.019 . PMID  26254501.
  70. ^ abc Kowalski W (2009). Справочник по бактерицидному ультрафиолетовому облучению: UVGI для дезинфекции воздуха и поверхностей . doi :10.1007/978-3-642-01999-9. ISBN 978-3-642-01998-2.
  71. ^ "УФ-доза". American Air & Water, Inc.
  72. ^ Stover EL, Haas CN, Rakness KL, Scheible OK (октябрь 1986 г.). Руководство по проектированию: дезинфекция муниципальных сточных вод (отчет). Цинциннати, Огайо: EPA. EPA 625/1-86/021.
  73. ^ Coblentz WW, ​​Stair R (февраль 1930 г.). «Отражательная способность алюминия и некоторых других металлов в ультрафиолетовом диапазоне» (PDF) . Типография правительства США.
  74. ^ Leung, Kai Ching Peter; Ko, Tak Chuen Simon (январь 2021 г.). «Неправильное использование ультрафиолетовой лампы бактерицидного диапазона для дезинфекции в домашних условиях, приводящее к фототоксичности у лиц, подозреваемых в COVID-19». Cornea . 40 (1): 121–122. doi :10.1097/ICO.00000000000002397. ISSN  0277-3740. PMID  32355114. S2CID  218475455.
  75. ^ Урбах, ФРЕДЕРИК; Дэвис, РОНАЛЬД Э.; Форбс, П. ДОНАЛЬД (1966-01-01), Монтанья, УИЛЬЯМ; Добсон, РИЧАРД Л. (ред.), «Ультрафиолетовое излучение и рак кожи у человека», Канцерогенез , Пергамон, стр. 195–214, doi :10.1016/b978-0-08-011576-4.50017-9, ISBN 978-0-08-011576-4, получено 2023-06-23
  76. ^ Chaney, Erin K.; Sliney, David H. (октябрь 2005 г.). «ПЕРЕОЦЕНКА СПЕКТРА ОПАСНОГО ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ–ВЛИЯНИЕ ШИРИНЫ СПЕКТРАЛЬНОГО ДИАПАЗОНА». Health Physics . 89 (4): 322–332. doi :10.1097/01.HP.0000164650.96261.9d. ISSN  0017-9078. PMID  16155453. S2CID  10303348.
  77. ^ Уэлч, Дэвид; Акино де Муро, Марилена; Буонанно, Мануэла; Бреннер, Дэвид Дж. (сентябрь 2022 г.). «Зависимое от длины волны фотоповреждение ДНК в трехмерной модели кожи человека в диапазонах длин волн дальнего УФ-С и бактерицидного УФ-С от 215 до 255 нм». Фотохимия и фотобиология . 98 (5): 1167–1171. doi :10.1111/php.13602. ISSN  0031-8655. PMC 9544172. PMID  35104367 . 
  78. ^ Ямано, Нозоми; Кунисада, Макото; Каидзу, Сатико; Сугихара, Кадзунобу; Нишиаки-Савада, Айко; Охаси, Хироюки; Ёсиока, Ай; Игараси, Тацуши; Охира, Акихиро; Танито, Масаки; Нисигори, Чикако (31 мая 2020 г.). «Долгосрочное воздействие ультрафиолетового излучения C с длиной волны 222 нм на мышей, чувствительных к ультрафиолетовому излучению». Фотохимия и фотобиология . 96 (4): 853–862. дои : 10.1111/php.13269. ISSN  0031-8655. ПМЦ 7497027 . PMID  32222977. S2CID  214716035. 
  79. ^ Buonanno, Manuela; Randers-Pehrson, Gerhard; Bigelow, Alan W.; Trivedi, Sheetal; Lowy, Franklin D.; Spotnitz, Henry M.; Hammer, Scott M.; Brenner, David J. (16.10.2013). "УФ-свет 207 нм — перспективный инструмент для безопасного и недорогого снижения инфекций в месте хирургического вмешательства. I: Исследования in vitro". PLOS ONE . 8 (10): e76968. Bibcode : 2013PLoSO...876968B. doi : 10.1371/journal.pone.0076968 . ISSN  1932-6203. PMC 3797730. PMID  24146947 . 
  80. ^ Финлейсон, Луиза; Барнард, Исла Р.М.; Макмиллан, Льюис; Ибботсон, Салли Х.; Браун, К. Том А.; Иди, Эван; Вуд, Кеннет (июль 2022 г.). «Глубина проникновения света в кожу как функция длины волны от 200 до 1000 нм». Фотохимия и фотобиология . 98 (4): 974–981. doi : 10.1111/php.13550 . hdl : 10023/24371 . ISSN  0031-8655. PMID  34699624. S2CID  240001028.
  81. ^ Buonanno, Manuela; Ponnaiya, Brian; Welch, David; Stanislauskas, Milda; Randers-Pehrson, Gerhard; Smilenov, Lubomir; Lowy, Franklin D.; Owens, David M.; Brenner, David J. (апрель 2017 г.). «Гермицидная эффективность и безопасность УФ-излучения с длиной волны 222 нм для кожи млекопитающих». Radiation Research . 187 (4): 493–501. Bibcode :2017RadR..187..493B. doi :10.1667/RR0010CC.1. ISSN  0033-7587. PMC 5552051 . PMID  28225654. 
  82. ^ Нисигори, Тикако; Ямано, Нозоми; Кунисада, Макото; Нисиаки-Савада, Айко; Охаси, Хироюки; Игараси, Тацуси (март 2023 г.). «Биологическое воздействие коротковолнового ультрафиолетового излучения-C †». Фотохимия и фотобиология . 99 (2): 335–343. doi : 10.1111/php.13742 . hdl : 20.500.14094/0100481870 . ISSN  0031-8655. PMID  36355343. S2CID  253445745.
  83. ^ Иди, Эван; Барнард, Исла MR; Ибботсон, Салли Х.; Вуд, Кеннет (май 2021 г.). «Экстремальное воздействие отфильтрованного дальнего УФ-С: исследование случая †». Фотохимия и фотобиология . 97 (3): 527–531. doi :10.1111/php.13385. ISSN  0031-8655. PMC 8638665. PMID 33471372  . 
  84. ^ Хикерсон, RP; Коннели, MJ; Хирата Цуцуми, SK; Вуд, K.; Джексон, DN; Ибботсон, SH; Иди, E. (июнь 2021 г.). «Минимальное поверхностное повреждение ДНК в коже человека от отфильтрованного дальнего ультрафиолета C». British Journal of Dermatology . 184 (6): 1197–1199. doi : 10.1111/bjd.19816 . hdl : 10023/21655 . ISSN  0007-0963. PMID  33452809. S2CID  231621937.
  85. ^ Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) (август 2004 г.). "РУКОВОДСТВО ПО ПРЕДЕЛАМ ВОЗДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ДЛИНАМИ ВОЛН ОТ 180 НМ ДО 400 НМ (НЕКОГЕРЕНТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ)". Health Physics . 87 (2): 171–186. doi :10.1097/00004032-200408000-00006. ISSN  0017-9078. PMID  15257218.
  86. ^ ACGIH (2021). TLVs и BEIs 2021: основаны на документации по предельным значениям для химических и физических агентов и индексов биологического воздействия . Американская конференция государственных промышленных гигиенистов.
  87. ^ Слайни, Дэвид Х.; Стак, Брюс Э. (2021-03-25). «Необходимость пересмотра пределов воздействия ультрафиолетового излучения УФ-С на человека †». Фотохимия и фотобиология . 97 (3): 485–492. doi :10.1111/php.13402. ISSN  0031-8655. PMC 8252557. PMID 33590879  . 
  88. ^ ab ACGIH (2022). TLVs и BEIs 2022. Цинциннати, Огайо: Американская конференция государственных промышленных гигиенистов. ISBN 978-1-60726-152-0.
  89. ^ Пэн, Чжэ; Миллер, Шелли Л.; Хименес, Хосе Л. (10.01.2023). «Оценка модели вторичной химии вследствие дезинфекции воздуха в помещении бактерицидными ультрафиолетовыми лампами». Environmental Science & Technology Letters . 10 (1): 6–13. Bibcode : 2023EnSTL..10....6P. doi : 10.1021/acs.estlett.2c00599 . ISSN  2328-8930. S2CID  251838665.
  90. ^ Пэн, Чжэ; Хименес, Хосе Л. (2020). «Радикальная химия в реакторах окислительного потока для исследований химии атмосферы». Chemical Society Reviews . 49 (9): 2570–2616. doi :10.1039/C9CS00766K. ISSN  0306-0012. PMID  32313911. S2CID  216046018.
  91. ^ Ziemann, Paul J.; Atkinson, Roger (2012). «Кинетика, продукты и механизмы образования вторичных органических аэрозолей». Chemical Society Reviews . 41 (19): 6582–7105. doi :10.1039/c2cs35122f. ISSN  0306-0012. PMID  22940672.
  92. ^ US EPA, OAR (2015-06-05). «Влияние загрязнения озоном на здоровье». www.epa.gov . Получено 2023-06-23 .
  93. ^ Пэн, Чжэ; Миллер, Шелли Л.; Хименес, Хосе Л. (10.01.2023). «Оценка модели вторичной химии вследствие дезинфекции воздуха в помещении бактерицидными ультрафиолетовыми лампами». Environmental Science & Technology Letters . 10 (1): 6–13. Bibcode : 2023EnSTL..10....6P. doi : 10.1021/acs.estlett.2c00599 . ISSN  2328-8930. S2CID  251838665.
  94. ^ Irving D, Lamprou DA, Maclean M, MacGregor SJ, Anderson JG, Grant MH (ноябрь 2016 г.). «Сравнение деградационных эффектов и последствий для безопасности источников бактерицидного света UVC и 405 нм для хранения эндоскопов». Polymer Degradation and Stability . 133 : 249–254. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2016.09.006 .
  95. ^ Уэллс У. Ф., Уэллс М. В., Уайлдер Т. С. (январь 1942 г.). «Экологический контроль эпидемического заражения. I. Эпидемиологическое исследование лучистой дезинфекции воздуха в дневных школах» (PDF) . Американский журнал эпидемиологии . 35 (1): 97–121. doi :10.1093/oxfordjournals.aje.a118789 . Получено 25.11.2020 .
  96. ^ ab Biasin M, Strizzi S, Bianco A, Macchi A, Utyro O, Pareschi G, et al. (июнь 2022 г.). «УФ-излучение и фиолетовый свет могут нейтрализовать инфекционность SARS-CoV-2». Журнал фотохимии и фотобиологии . 10 : 100107. doi : 10.1016/j.jpap.2021.100107. PMC 8741330. PMID  35036965. 
  97. ^ ab Ma B, Gundy PM, Gerba CP, Sobsey MD, Linden KG (октябрь 2021 г.). Dudley EG (ред.). "УФ-инактивация SARS-CoV-2 в спектре УФ-С: источники KrCl* Excimer, Mercury-Vapor и Light-Emitting-Diode (LED)". Applied and Environmental Microbiology . 87 (22): e0153221. Bibcode :2021ApEnM..87E1532M. doi :10.1128/AEM.01532-21. PMC 8552892 . PMID  34495736. 
  98. ^ "Часто задаваемые вопросы" (PDF) . Отчеты комитета IES . Illuminating Engineering Society. 5 мая 2020 г. . Получено 14 сентября 2020 г. .
  99. ^ Ko G, First MW, Burge HA (январь 2002 г.). «Характеристика бактерицидного ультрафиолетового облучения верхних слоев помещения при инактивации микроорганизмов, находящихся в воздухе». Environmental Health Perspectives . 110 (1): 95–101. doi :10.1289/ehp.0211095. PMC 1240698 . PMID  11781170. 
  100. ^ "Анализ загрязнения воздуха в помещениях" (PDF) . CaluTech UV Air . Получено 2006-12-05 .
  101. ^ "Очистители УФ-катушек". www.puravent.co.uk . Получено 2024-11-15 .
  102. ^ Харм В. (1980). Биологические эффекты ультрафиолетового излучения, Международный союз теоретической и прикладной биофизики . Серия биофизики. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-22121-4. [ нужна страница ]
  103. ^ "Catskill-Delaware Water Ultraviolet Disinfection Facility". Департамент охраны окружающей среды города Нью-Йорк (NYCDEP). Архивировано из оригинала 6 сентября 2012 г.
  104. ^ "NYC Catskill-Delaware UV Facility Opening Ceremony". Лондон, Онтарио: Trojan Technologies. Архивировано из оригинала 2015-06-13.
  105. ^ Ware MW, Schaefer III FW, Hayes SL, Rice EW. "Инактивация Giardia muris ультрафиолетовым светом низкого давления" (PDF) . EPA. Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2008 г. Получено 28 декабря 2008 г.
  106. ^ Gadgil A, Drescher A, Greene D, Miller P, Motau C, Stevens F (сентябрь 1997 г.). Полевые испытания УФ-дезинфекции питьевой воды. Беркли, Калифорния (США): Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL). OSTI  319881.
  107. ^ «Бытовая УФ-дезинфекция: устойчивый вариант — УФ-трубка».
  108. ^ Mills R (сентябрь 2014 г.). «Пакеты с чипсами помогают сделать воду более безопасной в Папуа-Новой Гвинее».
  109. ^ «Выбор дозы и системы УФ-излучения — определение размеров УФ-систем и расчет правильной длины волны для дезинфекции». 2022 Evoqua Water Technologies LLC. 2022 . Получено 12 сентября 2022 г.
  110. ^ "Отчет о технологии очистки оборотной воды" (PDF) . Калифорнийское отделение по питьевой воде и управлению окружающей средой. Январь 2007 г. стр.  [ необходимая страница ] . Получено 30 января 2011 г.
  111. ^ "Качество питьевой воды". Вода, санитария и здоровье . ВОЗ. Архивировано из оригинала 2008-10-02.
  112. ^ "УФ-стерилизация; аквариум и пруд". American Aquarium Products.
  113. ^ Вулф Р. Л. (1990). «Ультрафиолетовая дезинфекция питьевой воды». Environmental Science & Technology . 24 (6): 768–773. Bibcode : 1990EnST...24..768W. doi : 10.1021/es00076a001.
  114. ^ ab Hessling M, Gross A, Hoenes K, Rath M, Stangl F, Tritschler H, Sift M (2016-01-27). "Эффективная дезинфекция водопроводной и поверхностной воды с помощью одного мощного светодиода 285 нм и квадратной кварцевой трубки". Photonics . 3 (1): 7. Bibcode :2016Photo...3....7H. doi : 10.3390/photonics3010007 .
Найдите информацию о санитарии в Викисловаре, бесплатном словаре.
  • Международная ультрафиолетовая ассоциация
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ультрафиолетовое_бактерицидное_излучение&oldid=1257527210"