紫外线灯消毒的原理，你真的明白吗？

木兮

     在日常紫外线灯使用及紫外线效果监测过程中，很多老师存在许多各式各样的疑问，紫外线灯消毒效果的监测为什么要固定距离，条件所致监测时少于规范中的距离可以吗？紫外线监测是看强度还是累计时间？紫外线灯使用过程中如果有遮挡可以吗？等等，要想真正解决这个问题，还得从紫外线消毒的原理来理解！


     一、紫外线杀菌原理
     “紫外线是光谱中介于可见光的紫色光和X射线之间波段范围内的光波, 其波长范围在100~400 nm, 可分为长波紫外线 (315~400 nm) 、中波紫外线 (280~315 nm) 、短波紫外线 (200~280 nm) 和真空紫外线 (100~200 nm) 4个波段。紫外线灭菌的原理主要是基于核酸对紫外线的吸收。一方面, 当微生物受到紫外线照射时, 生物细胞内脱氧核糖核酸会吸收240~280 nm范围内光波的能量, 从而阻止DNA的复制, 其中最常见的2种损伤形式为环丁烷嘧啶二聚体和嘧啶-嘧啶酮光产物。另一方面, 在紫外线的照射下可以产生自由基, 引起光电离, 从而使微生物不能复制繁殖。”---蔡璇,张云,李然等. 饮用水紫外线消毒研究进展 [J]. 中国公共卫生, 2012, 28 (04): 562-564.

    我们的规范中提及的“辐射253.7nm紫外线强度”，这个253.7nm应该就是紫外线杀菌的有效波段。
     二、紫外线杀菌效果与什么有关？
     在规范中曾提及的"辐射253.7nm紫外线强度应不低于70μw/cm2"这个μw/cm2，这个μw微瓦是物理学中与瓦w一样的功率单位，1W =1000000μw。每个电器都有自己的功率，例如某种电器的功率为150w，根据W=PT可知，一秒钟这个电器消耗150*1=150焦耳能量，一小时这个灯消耗的能量为150*60*60=540000焦耳。那同样的紫外线灯中也有30瓦、40瓦、50瓦的参数，根据规范的数据（图一）我们发现，紫外线灯的功率越高，其要求的紫外线辐射强度μw/cm2越高。也就是说，紫外线灯标称功率越大，其单位时间（1秒钟）释放的能量越多。 那为什么紫外线辐射强度是μw/cm2，要加上这个平方厘米呢？这个μw/cm2指的就是每平方厘米的面积每单位时间能够接收到70μw的能量。紫外线灯在每单位时间（1秒）会释放固定能量的、符合波段要求的紫外线，紫外线释放以后会向外辐射，但由于紫外线在向外辐射的过程中，呈现为一个球状，这些能量均匀分布在这个球面上，球面越大，球面的表面积越大，单位时间内每平方厘米分到能量也就越少，所以要引入每平方厘米分到多少能量，因为距离这个灯越远，相同时间内相同面积接收的紫外线能量越少。

       紫外线杀菌以下参数决定：一个紫外线辐射照度（μw/cm2）*照射时间（s)=即每单位面积这么长时间里接收了多少紫外线能量，接收的紫外线能量越高，越有可能杀灭细菌。另一个取决与细菌类型与所处环境。
      对于大肠杆菌而言，照射剂量要达到20000μw.s/cm2，即每平方厘米需要200000*10^-6=0.2焦耳，那对于70μw/cm2的紫外线灯，则需要照射20000μw.s/cm2  /  70μw/cm2=285秒。对于枯草黑色变种芽孢应达到100000μw.s/cm2，那对于70μw/cm2的紫外线灯，则需要照射100000μw.s/cm2  /  70μw/cm2=1428秒，大概23分钟。真正在使用的时候，还需要考虑打开紫外线灯什么时候能稳定达到最高输出功率，在WST-2012医疗机构消毒规范中也提及监测紫外线灯需开灯五分钟（图二)后再使用指示卡，开机后未达到最高输出功率，则该灯的杀菌时间将会延长。最终结果要看杀灭99.9%的菌群需要多长时间。因为你不知道你需要杀死的是什么病菌，所以为保险起见，最好都按时间长的标准来杀菌。30W的灯，一次杀菌时间至少30分钟以上。这也在WST-2012医疗机构消毒规范中提及。


    综合上述分析，杀灭细菌需要特定波段紫外线，需要单位面积达到一定的能量，而这个能量的积累受灯的功率、照射距离以及照射时间共同影响。照射距离会影响照射的能量，所以监测的时候要求在一米的距离，太远会低估紫外线灯的照射效果，如果实际安装紫外线灯过程中空间狭小，可能会影响监测距离，那也没有关系，因为杀灭的细菌离得近，去监测对应的距离即可。

图二

图一

陈丽娜

学习了，谢谢老师的分享

张君君

谢谢老师！想知道老师这些知识都是哪些地方可以查到

wyfywlj

谢谢老师的分享

猫老大

路过学习了，谢谢分享

肖二丫

谢谢老师，学习了

韦文葵

学习了，谢谢老师分享

aaalxl

简单易懂，学习了，谢谢老师已分享！

nnsyy

学习了，谢谢老师分享

GHM530131

学习了，谢谢老师的分享

暖冬1

学习了，谢谢老师的分享赐教

彩虹cyh

学习了，谢谢老师的分享

陈雷123

学习了，谢谢老师分享。

绚丽的天空

学习了，谢谢老师的分享

向阳而生1

感谢老师分享，学习了

瘦猪壮牛

非常感谢老师，首先是直接贴出来了，可以复制下来，不用花金币，二是老师搜集这些知识辛苦了！

zhzhjch

感谢老师分享，学习了

1411398739

学习了，谢谢老师的分享

源籽

老师好厉害，这下把紫外线的原理搞懂了

LJMX0211

谢谢老师分享，长知识啦