紫外線消毒燈(汞燈)的種類及其在消毒中的應(yīng)用

　　1 產(chǎn)生殺菌紫外線的各種低壓汞燈

　　低壓汞蒸氣放電紫外線消毒燈的外殼由石英玻璃管或透短波紫外線玻璃管制成，內(nèi)充低壓惰性氣體和少量遠(yuǎn)素,兩端為金屬冷電極或熱燈絲電極,通過給兩極加高壓或在觸發(fā)高壓?jiǎn)?dòng)后由較低的電源電壓維持放電，從而產(chǎn)生以253.7nm為主的紫外線。該紫外線的殺菌作用很強(qiáng),能摧毀對(duì)人體有害的細(xì)菌或病毒,從而起到消毒作用。低壓汞蒸氣放電紫外線消毒燈的主要品種有如下幾種:

　　1.1熱陰極低壓汞殺菌紫外線燈

　　這種放電燈的電極是用鎢絲繞成雙螺旋燈絲，涂上碳酸鋇、碳酸鍶碳酸鈣混合物,通電加熱時(shí),混合物被激活分解形成鈣、鍶、鋇的氧化物。燈啟動(dòng)時(shí),燈絲被加熱發(fā)射電子，轟擊燈管內(nèi)的汞蒸氣,使汞原子的外層電子躍遷到高能級(jí)軌道位置成為激發(fā)態(tài)。躍遷到高能級(jí)軌道上的電子僅能停留10-5~ 10-11s,然后又回落到低能級(jí)軌道，同時(shí)以紫外線的形式釋放能量。這種燈輻射的紫外線，95%以上波長(zhǎng)253.7nm,同時(shí)也有少量的波長(zhǎng)為184.9nm、404nm、 435nm、 545nm、 577nm、 579nm。

　　低壓汞燈放電時(shí)汞蒸氣的壓力約為0.006Torr, 一般采用對(duì)紫外線透過率大于80%的石英玻璃作燈管。這種燈在溫度為40°C時(shí)輻射強(qiáng)度**。

　　低壓汞燈又包括如下4種。

　　1.1.1 直管式紫外線殺菌燈

　　直管式紫外線殺菌燈是*經(jīng)典的結(jié)構(gòu)，燈管長(zhǎng)度和直徑可用公式計(jì)算。用石英玻璃管制備的直管式紫外線殺菌燈, 30W燈的輻射強(qiáng)度在90μW/cm2以上(1m處) ,要求在使用中不得低于70μW/cm2。燈的使用壽命為3000h,功率有40W、30W、20W、 15W、 10W、8W、6W、4W等幾種。

　　1.1.2 H型熱陰極低壓汞紫外線殺菌燈

　　9W的H型熱陰極低壓汞紫外線殺菌燈,在距燈管3cm處的輻射強(qiáng)度大于等于9000μW/cm2。30W的H燈在距燈100cm處的輻射強(qiáng)度大于等于200μW/cm2。

　　1.1.3 低O3紫外線燈

　　無論是直管式還是H型燈，均可制成低O3紫外線燈，方法是在石英玻璃中加入0.01% ~ 0.05%氧化鈦和0.07%氧化鋁,使波長(zhǎng)小于200nm的紫外線被吸收,產(chǎn)生的O3很少。

　　1.1.4 高O3紫外線燈

　　這種燈在產(chǎn)生大量253.7nm紫外線的同時(shí)，也輻射較強(qiáng)的184.9nm的紫外線,從而產(chǎn)生大量的O3,由于O3和紫外線有協(xié)同作用，故提高了消毒效果。

　　1.2冷陰極低壓汞紫外線殺菌燈

　　該燈用鎳制成電極,在石英燈管內(nèi)充入汞和氬氣,靠強(qiáng)電場(chǎng)的作用，使冷陰極發(fā)射電子，轟擊汞原子，使其激發(fā)發(fā)光。燈管可以做成各種形狀，例如盤香形、U形、直管形等,輻射的紫外線有60%以上波長(zhǎng)為253.7nm。

　　1.3高壓汞紫外線殺菌燈

　　該燈燈管內(nèi)汞蒸氣的壓強(qiáng)可以達(dá)到幾個(gè)大氣壓，功率可達(dá)500 ~ 1000W或更高,在輻射光譜中只有一小部分是殺菌紫外線，但總能量大，所以仍不失為良好的消毒紫外線光源，一般用于水的消毒。

　　普通玻璃和有機(jī)玻璃不能透過253.7nm紫外線，但石英玻璃可以透過80%以上, 一般塑料的透過率也很低。聚氟亞乙烯樹脂薄膜(0.1mm厚)可透過253.7nm紫外線60%左右，乙烯共聚脂膜(0. 1mm厚)可透過40%。253.7m紫外線可穿 透水2cm,而在空氣鐘傳播時(shí)會(huì)被懸浮的粒子所阻擋。

　　253. 7nm紫外線照射到物質(zhì)表面時(shí)-般會(huì)被吸收,轉(zhuǎn)變成物質(zhì)的內(nèi)能，不易穿透到物品深處部分，故紫外線照射只能殺滅物品表面的微生物。

　　入射到兩種媒質(zhì)界面處的253.7nm紫外線會(huì)產(chǎn)生反射，在進(jìn)入第二種媒質(zhì)時(shí)發(fā)生折射。各種材料對(duì)253.7nm紫外線的反射系數(shù)不同，氧化鎂為80% ~ 93%;拋光鋁為60% ~ 90%;白漆為46%;白石灰為40%,白磁磚為4.7%。可據(jù)此選擇紫外線燈具的反射材料。

　　2 紫外線消毒燈對(duì)微生物的殺滅作用

　　殺菌作用*強(qiáng)的波段在254nm左右。紫外線可以殺滅各種微生物，包括細(xì)菌、真菌、病毒、立克次體等。每種微生物都有其特定的紫外線死亡劑量閾值。殺菌劑量K是照射強(qiáng)度和照射時(shí)間的乘積。用下式表示:K=It

　　在紫外光源的強(qiáng)度高于40μW/cm2時(shí),高強(qiáng)度短時(shí)間或低強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間照射，均能獲得同樣的效果。紫外線對(duì)物體表面微生物的致死劑量(μW-s/Cm2)為:金黃色葡萄球菌，2 180~4 950;白色葡萄球菌，3300~4 200;大腸桿菌，2 100~6 400;綠膿桿菌，6 500;神靈色桿菌，5 500。紫外線對(duì)微生物的殺滅劑量,可用數(shù)學(xué)模型估計(jì)(下式中Y =殺滅率, X=劑量) :

　　蠟樣桿菌芽胞:

　　lg (100-Y) =10.7142-2 .407 8lgX;

　　枯草桿菌色變種芽胞:

　　lg (100-Y) =9.101 3-2.054 31IgX;

　　大腸桿菌:

　　lg (100-Y)=7.4113-2. 16921gX;

　　白色葡萄球菌:

　　lg (100-Y) =10.366 2-2.739 1lgX。

　　對(duì)水中的微生物，殺滅其99. 9%需要的劑量為:枯草桿菌芽孢, 40 000;大腸桿菌和金黃色葡萄球菌, 12 000;結(jié)核桿菌, 20 000;流感病毒,大于5000。

　　一般來說， 蘭氏陰性菌對(duì)紫外線*敏感,其次為革蘭氏陽性球菌;細(xì)菌芽胞和真菌孢子抵抗力*強(qiáng);病毒也會(huì)被紫外線殺死，其抵抗力介于細(xì)菌繁殖體和芽胞之間。

　　對(duì)紫外線高抗者有枯草桿菌芽胞、耐輻射微球菌和橙黃八疊球菌;中抗者有微球菌、鼠傷寒沙門氏菌、乳鏈球菌、酵母菌屬和原蟲;低抗者有牛痘病毒、HIV、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、普通變形桿菌、軍團(tuán)菌、布魯爾酵母菌和T3大腸桿菌噬菌體?？莶輻U菌黑色變種ATCC 9372株已被用作紫外線消毒指示菌株。

　　3 影響紫外線消毒效果的因素

　　3.1電壓的影響

　　紫外光源的輻射強(qiáng)度明顯受電壓的影響，同一個(gè)紫外光源，當(dāng)電壓不足時(shí)，輻射強(qiáng)度降低很多。30W直 管石英紫外線燈不同電壓下的輻射強(qiáng)度,

　　可用下式計(jì)算:

　　Y=1.287X?177.87

　　式中，Y——紫外線強(qiáng) 度的理論值，單位μW/cm2;

　　X——電壓， 單位:V。

　　如果以在220V時(shí)強(qiáng)度為100μW/cm2作為新燈管的驗(yàn)收控制點(diǎn)，則在不同電壓下測(cè)得新紫外線燈輻射強(qiáng)度的控制線為

　　Y= 1.287X-183.14

　　如果以在220V時(shí)強(qiáng)度為70μW/cm2作為舊燈管更換的控制點(diǎn)，則在不同電壓下測(cè)得的輻射強(qiáng)度控制線為

　　Y= 1. 287X-213.14

　　3.2距離的影響

　　一般來說,紫外線燈的輻射強(qiáng)度與距離的平方呈反比。30W低壓汞熱陰極直管燈的輻射強(qiáng)度Y?隨距燈管距離x的增加而降低,兩者呈指數(shù)關(guān)系。

　　其指數(shù)曲線方程為

　　Y?= 102.885?9-0.760?8x

　　根據(jù)此公式可以推算出不同距離處紫外線燈的輻射強(qiáng)度。

　　3.3溫度的影響

　　溫度對(duì)紫外線消毒效果的影響是通過影響紫外線光源的輻射強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的。一般來說,紫外光源在40°C時(shí)輻射的殺菌紫外線*強(qiáng)。溫度降低,紫外線燈的輸出減少;溫度高于42°C,輻射的紫外線回吸收增多，輸出也減少。因此,過高和過低的溫度對(duì)紫外線的消毒都不利。但一些殺菌試驗(yàn)證明，在5 ~ 37°C范圍內(nèi),溫度對(duì)紫外線的殺菌效果影響不大。在低溫下，微生物變得對(duì)紫外線更敏感。

　　3.4相對(duì)濕度的影響

　　在對(duì)空氣消毒時(shí),相對(duì)濕度對(duì)消毒效果也有影響。RH過高時(shí),空氣中小水滴增多,可以阻擋紫外線,因此要求用紫外線消毒空氣時(shí),相對(duì)濕度**在60%以下。對(duì)表面消毒時(shí),如果照射表面離光源比較遠(yuǎn)，空氣中的水分粒子也影響消毒效果。

　　3.5照射時(shí)間的影響

　　紫外線的消毒效果與照射劑量呈指數(shù)關(guān)系,可以表示為

　　N/No=e-KIt

　　式中, N0——照射前菌數(shù);

　　N——照射一定時(shí)間后菌數(shù);

　　t——照射時(shí)間;

　　I——照射強(qiáng)度;

　　K——常數(shù)。

　　從上式可以看出，增加照射時(shí)間t,或提高照射強(qiáng)度,均可增加消毒效果，而照射劑量即為照射強(qiáng)度|和照射時(shí)間的乘積，所以要使殺滅率達(dá)到一定程度,必須保證足夠的照射劑量。在紫外光源的輻射強(qiáng)度達(dá)到要求的情況下(大于40μW/cm2) ,可通過調(diào)整照射時(shí)間來達(dá)到要求的照射劑量。

　　3.6有機(jī)物的保護(hù)的影響

　　當(dāng)微生物被有機(jī)物保護(hù)時(shí),需要加大照射劑量,因?yàn)橛袡C(jī)物可以影響紫外線對(duì)微生物內(nèi)部的穿透，并組會(huì)吸收紫外線。

　　3.7微生物種類和數(shù)量的影響

　　不同微生物對(duì)紫外線的抵抗力水平不同，需要根據(jù)殺滅微生物的種類,確定照射劑量。被消毒物品.上污染的微生物的量越多，消毒效果越差,因此在消毒前對(duì)消毒對(duì)象上污染微生物的種類和數(shù)量需要有較好的了解,以便確定照射劑量。

　　4紫外線消毒燈在消毒中的應(yīng)用

　　4.1紫外線消毒燈的使用范圍

　　紫外線消毒燈可以殺滅空氣中的麻疹病毒、結(jié)核桿菌、流感病毒、腺病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒、葡萄球菌、腦膜炎雙球菌、肺炎雙球菌等各種微生物。用紫外線消毒空氣是一種簡(jiǎn)單、方便、廉價(jià)、效果可靠的方法。

　　紫外線也可用于物體表面的消毒。同時(shí),它對(duì)水中的微生物也有良好的殺菌作用，無殘留毒性,消毒后也不形成有害產(chǎn)物,故可用作飲水消毒。紫外線對(duì)污水中的微生物亦有良好的殺滅作用，可用于污水消毒。

　　由于紫外線消毒燈具有空氣消毒、表面消毒和水消毒的功能，因此，它可廣泛適用于醫(yī)院內(nèi)的公共場(chǎng)所和公共用品、文化娛樂場(chǎng)所、浴業(yè)服務(wù)單位、賓館、飯店、酒吧、茶館、公共和出租車廂、輕軌和地鐵車廂、飛機(jī)和輪船船艙、 商店和購物場(chǎng)所、社區(qū)活動(dòng)場(chǎng)所、學(xué)校、圖書館和書店、公用二次供水水箱和儲(chǔ)水容器、游泳池、銀行和貨幣、幼托機(jī)構(gòu)、體育場(chǎng)所和公共健身器材、美容美發(fā)店、空調(diào)系統(tǒng)等,防止病菌在公共場(chǎng)所或通過公共用品傳播。

　　4.2紫外線消毒燈的各類應(yīng)用及注意事項(xiàng)

　　4.2.1對(duì)物品表面的消毒

　　用照射方式對(duì)物品表面消毒時(shí),**使用便攜式紫外線消毒器近距離移動(dòng)照射,也可采取紫外燈懸吊式照射。對(duì)小件物品,可放在紫外線消毒箱內(nèi)照射。由于不同種類的微生物對(duì)紫外線的敏感性不同,用紫外線消毒時(shí)必須使用照射劑量達(dá)到滅目標(biāo)微生物所需的照射劑量。殺滅一般細(xì)菌繁殖體時(shí),應(yīng)使照射劑量達(dá)到10000μW.s/cm?;殺滅細(xì)菌芽胞時(shí)應(yīng)達(dá)到100000μW.s/cm2;病毒對(duì)紫外線的抵抗力介于細(xì)菌繁殖體和芽胞之間;真菌孢子的抵抗力比細(xì)菌芽胞更強(qiáng)，有時(shí)需要照射達(dá)到600000μW s/cm2;在消毒的目標(biāo)微生物不詳時(shí),照射劑量不應(yīng)低于100 000μW.s/cm2。輻照劑量是所用紫外線燈在照射物品表面處的輻照強(qiáng)度和照射時(shí)間的乘積。因此，根據(jù)紫外線光源的輻照強(qiáng)度,可以計(jì)算出需要照射的時(shí)間。

　　4.2.2對(duì)室內(nèi)空氣的消毒

　　用間接照射法對(duì)室內(nèi)空氣消毒時(shí),**高強(qiáng)度紫外線空氣消毒器,不僅消毒效果可靠,而且可在室內(nèi)有人活動(dòng)時(shí)使用, 一般開機(jī)消毒30min即可達(dá)到消毒合格。在室內(nèi)無人條件下也可直接照射法對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行消毒,可采取紫外線燈懸吊式或移動(dòng)式直接照射。采用室內(nèi)懸吊式紫外線消毒時(shí),室內(nèi)安裝紫外線消毒燈(30W紫外線燈,在1.0m處的強(qiáng)度大于70μW/cm2)的數(shù)量應(yīng)使平均每方不少于1.5W,照射時(shí)間不少于30min。

　　4.2.3對(duì)水和其他液體的消毒

　　對(duì)水和其他液體的消毒,可采用水內(nèi)照射或水外照射。采用水內(nèi)照射法時(shí),紫外光源應(yīng)裝有石英玻璃保護(hù)罩。無論采取何種方法,水層厚度均應(yīng)小于2cm,并應(yīng)根據(jù)紫外光源的強(qiáng)度確定水流速度。消毒后的水必須達(dá)到國家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.3紫外線消毒燈應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)

　　首先是在使用過程中，應(yīng)保持紫外線燈表面的清潔，一般每?jī)芍苡镁凭耷虿潦靡淮? 發(fā)現(xiàn)燈管表面有灰塵、油污時(shí)，應(yīng)隨時(shí)擦拭。其次用紫外線燈消毒室內(nèi)空氣時(shí),房間內(nèi)應(yīng)保持清潔干燥,減少塵埃和水霧,溫度低于20°C或高于40°C、相對(duì)濕度大于60%時(shí),應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)照射時(shí)間。而在用紫外線消毒物品表面時(shí),應(yīng)使照射表面受到紫外線的直接照射,且應(yīng)達(dá)到足夠的照射劑量。*后，必須十分注意的是,不可使燈所輻照的紫外線直接照射到人眼或裸露的皮膚，以免弓|起灼傷。