導(dǎo)語(yǔ):紫外消毒已有很長(zhǎng)的歷史。1903年丹麥人Niels Finsen基于光殺滅細(xì)菌原理,提出現(xiàn)代光療法而獲得了諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),之后百年,光(紫外線(xiàn))消毒多次在人類(lèi)急性傳染病防治中發(fā)揮了重要作用,如上世紀(jì)90年代北美“兩蟲(chóng)”事件、2003年中國(guó)的SARS和2012年中東的MERS等。近期國(guó)內(nèi)新型冠狀病毒(2019-nCoV)疫情嚴(yán)重,紫外線(xiàn)具有對(duì)病毒的高效殺滅能力,已成為人們控制疫情傳播、保障生命安全的一種重要手段。
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紫外消毒原理
紫外線(xiàn)按波長(zhǎng)范圍分為A波段(315~400 nm)、B波段(280~315 nm)、C波段(200~280 nm)和真空紫外線(xiàn)(100~200 nm),通常C波段紫外線(xiàn)用于消毒。在受到C波段紫外線(xiàn)照射后,微生物內(nèi)部核酸[核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)]吸收紫外光子能量,導(dǎo)致其堿基對(duì)發(fā)生聚合并阻止蛋白質(zhì)合成,使得微生物不能繁殖,從而達(dá)到消毒的目的。
紫外消毒是一種純物理作用,與傳統(tǒng)的氯、二氧化氯、臭氧、過(guò)氧乙酸等化學(xué)消毒劑相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)紫外消毒無(wú)殘余消毒劑且不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物,避免對(duì)環(huán)境的二次污染和對(duì)被消毒物體的氧化腐蝕。
2)紫外消毒設(shè)備安裝維修簡(jiǎn)便,運(yùn)行可靠且成本低。傳統(tǒng)的氯、二氧化氯、臭氧、過(guò)氧乙酸等化學(xué)消毒劑屬于劇毒、易燃、易爆或強(qiáng)腐蝕性物質(zhì),其生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏和使用有嚴(yán)格、特殊的安全要求。
3)紫外消毒廣譜高效,對(duì)于絕大多數(shù)致病原生動(dòng)物、細(xì)菌、病毒等均能高效殺滅,40 mJ/cm2的輻射劑量(一般低壓汞燈照射一米距離內(nèi)、1分鐘內(nèi)可達(dá)該劑量)即可殺滅99.99%的致病微生物。
但與其它技術(shù)一樣,紫外消毒也有其缺點(diǎn):
1)紫外線(xiàn)直線(xiàn)傳播,穿透性較差,無(wú)法像化學(xué)消毒劑一樣隨空氣或水流擴(kuò)散至復(fù)雜結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位,從而限制了紫外線(xiàn)的應(yīng)用。
2)紫外消毒過(guò)程中,如果輻射劑量不足,一部分失活的微生物會(huì)發(fā)生復(fù)活現(xiàn)象。因此,紫外消毒需要保證達(dá)到要求的輻射劑量。
紫外消毒的廣譜高效性意味著其對(duì)病毒也具有很好的殺滅效果。研究表明,紫外線(xiàn)對(duì)甲肝、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎、輪狀、冠狀、杯狀等病毒均具有很高的殺滅效率,目前僅發(fā)現(xiàn)腺病毒(adenovirus)和傳染性魚(yú)胰臟壞死病毒(infectious pancreatic necrosis)需要常規(guī)輻射劑量的5倍才能達(dá)到滅活效果。本次流行的2019-nCoV與SARS和MERS病毒同屬于冠狀病毒。國(guó)家疾控中心SARS研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)果表明,紫外輻射可將SARS病毒的感染性完全消除。美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)研究發(fā)現(xiàn),紫外輻射5分鐘可滅活空氣中的MERS病毒達(dá)99.999%以上。美國(guó)德克薩斯健康醫(yī)學(xué)中心的研究表明,冠狀病毒較其他病毒具有更高的紫外敏感性(7~10倍),而病毒氣溶膠并不能對(duì)其內(nèi)的病毒提供保護(hù),說(shuō)明紫外線(xiàn)是一種非常有效的病毒氣溶膠的消毒手段。目前,《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》也提出2019-nCoV病毒對(duì)紫外線(xiàn)和熱敏感。
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正確使用紫外線(xiàn)殺滅致病微生物
2.1 消毒用紫外燈
紫外消毒的核心是紫外燈,消毒常用的紫外燈包括低壓汞燈、低壓高強(qiáng)汞燈(汞齊燈)、中壓汞燈和低于280 nm的紫外發(fā)光二極管(UV-LED)。低壓高強(qiáng)汞燈和中壓汞燈常用于飲用水、污水的消毒,而低壓汞燈常用于空氣消毒。低壓汞燈和低壓高強(qiáng)汞燈分為有臭氧型和無(wú)臭氧型兩種。有臭氧型可發(fā)射254 nm和185 nm兩種紫外線(xiàn):254 nm(C波段紫外線(xiàn))可直接用于消毒;185 nm紫外線(xiàn)可與空氣中的氧氣反應(yīng)生成臭氧,雖然增加了臭氧消毒的額外效果,但使用時(shí)需特別注意臭氧對(duì)人體的傷害和被消毒物品的氧化腐蝕。無(wú)臭氧型僅發(fā)射254 nm紫外線(xiàn),是常用的紫外消毒光源。此外,UV-LED具有體積微小、環(huán)保(無(wú)汞)、微生物滅活效率高等優(yōu)勢(shì),隨著其生產(chǎn)技術(shù)日益成熟,不久的將來(lái)有望在各類(lèi)空氣、水紫外消毒設(shè)備,特別是家用產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。
2.2 紫外消毒設(shè)備的安裝和使用
紫外線(xiàn)傳播遵循光學(xué)原理,簡(jiǎn)單而言其輻射強(qiáng)度隨著與光源距離的增加而降低。城市飲用水廠(chǎng)和污水廠(chǎng)的紫外消毒設(shè)備,通常由專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行安裝和調(diào)試。對(duì)于空氣中消毒,其設(shè)備安裝時(shí)應(yīng)咨詢(xún)專(zhuān)業(yè)人員,合理確定安裝位置和消毒時(shí)間,以保證待消毒空間內(nèi)各個(gè)位置均能達(dá)到要求的消毒劑量;在缺乏專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)的情況下,需嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行,通常30分鐘輻照時(shí)間能達(dá)到一個(gè)較為安全的微生物殺滅效果。
紫外消毒的效果受到紫外燈壽命(通常低壓汞燈為8000小時(shí),中壓汞燈為2000~4000小時(shí),需定期更換)、燈管表面污染(需定期清洗)和傳播介質(zhì)紫外線(xiàn)透過(guò)率的影響。因此,紫外消毒設(shè)備建議配裝紫外傳感器,監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況,保障消毒安全。
2.3 紫外線(xiàn)在飲用水和污水消毒中的使用
飲用水:歷史上乃至當(dāng)代多次傳染病都是通過(guò)飲用水進(jìn)行傳播的。本次疫情期間,飲用水的微生物安全性應(yīng)引起高度重視。美國(guó)環(huán)保署(EPA)、歐盟及我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基于不同致病微生物的滅活試驗(yàn),均規(guī)定飲用水紫外消毒劑量為40 mJ/cm2。我國(guó)目前在北京、上海、天津、濟(jì)南等地約20多個(gè)城市飲用水廠(chǎng)建有符合國(guó)標(biāo)的紫外消毒設(shè)施,并與氯(或氯胺)聯(lián)用形成多重消毒屏障。此外,我國(guó)很多城市居民小區(qū)的二次供水中配裝有紫外消毒設(shè)備,而多種家用凈水器中也包含紫外消毒模塊,但這些安裝于管網(wǎng)末端的紫外消毒設(shè)備并非由國(guó)家統(tǒng)一管理,需注意輻射劑量的監(jiān)測(cè)、燈管的定期更換(1~2年)和石英套管垢層的定期清洗(清洗頻率視水質(zhì)情況而定)。
污水:2003年的SARS疫情讓我國(guó)城市污水廠(chǎng)消毒得到極大重視。隨后十多年內(nèi),我國(guó)超過(guò)半數(shù)的城市污水廠(chǎng)建成紫外消毒設(shè)施,用以殺滅出水中的致病微生物,保障水環(huán)境安全和人體健康。在本次疫情期間,這些紫外消毒設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)和監(jiān)管還需進(jìn)一步加強(qiáng),保證輻射劑量達(dá)到國(guó)標(biāo)要求(20 mJ/cm2)。此外,各醫(yī)院及臨時(shí)醫(yī)院的醫(yī)療污水中可能含有大量傳染性強(qiáng)的病毒,在使用紫外消毒時(shí)需注意污水的紫外線(xiàn)穿透率和流量的周期性變化,采用足夠保守的消毒劑量。
2.4 紫外線(xiàn)在空氣消毒中的使用
密閉空間消毒:目前已發(fā)現(xiàn)2019-nCoV的傳播可能包括飛沫傳播、接觸傳播和氣溶膠傳播。其中病毒飛沫傳播和病毒氣溶膠傳播使得密閉空間的消毒至關(guān)重要,如室內(nèi)(公共空間、家庭、病房等)、電梯、公共運(yùn)輸(飛機(jī)、列車(chē)、公交、地鐵等)、私家車(chē)等。紫外消毒由于其安全、簡(jiǎn)便、可控、可靠等優(yōu)勢(shì)成為密閉空間消毒的重要選擇,使用時(shí)通常選用無(wú)臭氧型紫外燈,安裝于空氣循環(huán)系統(tǒng)或直接在無(wú)人條件下輻射消毒。
可能攜帶病原體的物品消毒:如衣物、器具、電梯按鍵、門(mén)把手等。據(jù)央視新聞報(bào)道,2019-nCoV在適宜環(huán)境下可存活5天。由于紫外線(xiàn)直線(xiàn)傳播,需注意紫外燈應(yīng)照射到所有需要消毒物體的表面,并需注意操作人員的防護(hù)。
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紫外線(xiàn)的安全防護(hù)
紫外線(xiàn)在殺滅致病微生物的同時(shí),對(duì)人體眼睛和皮膚具有較大的傷害,國(guó)內(nèi)曾出現(xiàn)多起誤開(kāi)紫外消毒燈傷人的事件。因此在紫外消毒時(shí),應(yīng)避免紫外線(xiàn)直接照射到人體(如在無(wú)人條件下使用、或佩戴紫外線(xiàn)防護(hù)鏡并遮擋裸露皮膚)。有臭氧型紫外燈需特別注意通風(fēng),避免生成的臭氧傷害人體。
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小結(jié)與建議
紫外消毒對(duì)絕大多數(shù)致病微生物[包括本次新型冠狀病毒(2019-nCoV)]均有廣譜高效的殺滅作用。與傳統(tǒng)的化學(xué)消毒劑相比,紫外消毒具有無(wú)二次污染、操作安全可靠、微生物滅活效率高等優(yōu)點(diǎn),可在本次疫情控制上獲得重要應(yīng)用。
對(duì)于飲用水和污水的紫外消毒,建議目前通過(guò)降低單一模塊流量、開(kāi)啟備用模塊等方式獲得足夠保守的消毒劑量,或增加其他消毒劑(如氯)的投加量,形成多屏障消毒。
對(duì)于空氣中的紫外消毒,建議在專(zhuān)業(yè)人士的指導(dǎo)下使用。在家用且缺乏專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)的情況下:1)選用低壓汞燈(波長(zhǎng)254 nm),A和B波段紫外燈(用于醫(yī)療康復(fù)、治療皮膚病、黃疸等)無(wú)消毒效果;2)嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū),并考慮病毒在環(huán)境中因遮擋而不能被紫外線(xiàn)殺滅的問(wèn)題,需讓被消毒物品各表面輪流暴露在紫外線(xiàn)下;3)通常采用30 min輻照時(shí)間;4)注意安全防護(hù),避免紫外線(xiàn)直接照射到眼睛和裸露皮膚,使用有臭氧型紫外燈時(shí)需注意通風(fēng)。