低压紫外线杀菌灯的应用

按语
      自1802年物理学家里特（Ritte）发现紫外线，到现在已200多年，1904年德国人贺利氏博士发明了紫外线灯管，早期研究紫外线空气消毒应用于1920年代，1936年以后紫外线杀菌得到实际应用，尤其近几十年，紫外线杀菌在应用上已很成熟普及。在新冠肺炎防控期间，杀菌灭毒保安全成为公众关切的问题，紫外杀菌又备受关注，但众议不同，认知上还有一些差异。为让公众更好的了解紫外线杀菌的功效，旧知新提宣介一下紫外线杀菌灯的安全合理应用，尽学会科普之责。
       虽是“旧学”，但“旧学商量加邃密，新知培养转深沉”，对您不管是“旧学”还是“新知”，只要有所补益，便是对学会最好的回报。 前言
       灭菌常用方式有三种：化学方式灭菌、高温方式灭菌和物理方式灭菌（包括紫外线辐射灭菌和其他辐射灭菌）。紫外线灭菌和其他几种方式灭菌相比即简便、清洁及效果好，又防止了二次污染和节省能源，是理想的灭菌方法。但由于紫外线直接过量照射对人或其他生物有损伤，因此使用时必须满足一定的条件和采用方法适当。
1  低压紫外线杀菌灯是高危害级产品
       低压紫外线杀菌灯主要依靠辐射出的253.7nm的短波紫外线来灭菌。一些灯还辐射出185nm的紫外线，在空气中产生臭氧。臭氧是强氧化剂，也有灭菌作用。
       但人照射过量的253.7nm紫外线，或吸入过量的臭氧，对人体是有伤害的。
       按2002年颁布的CIE标准：S009-2002《灯和灯系统的光生物学安全性》规定，灯的危害等级分为四级：无害级、低危害级、中危害级和高危害级。高危害级的规定是：254nm紫外线的物理辐照度≥6μW/cm2，或有效伤害辐照度≥3μW/cm2 。规定在对人的伤害曝辐射量阈值为6mJ/cm2（物理曝辐射量）或3mJ/cm2（有效伤害曝辐射量）。紫外杀菌灯在一般应用条件下辐射量极易超过上述值，因而属于高危害级产品。例如30W杀菌灯，按紫外线杀菌灯标准规定，在1m处紫外线辐照度额定值为100μW/cm2，在约1min物理曝辐量即达到6mJ/cm2。
       因此，紫外线杀菌灯的使用必须有严格的防护措施和满足相应的规定，才能保证合理应用。
2  与紫外线杀菌灯应用相关的规定
       有关紫外线安全使用的相关规定：
       欧洲相关规定：
       人在8h内受短波紫外线照射的安全剂量：240μW·min/cm2。工作在紫外线环境下的人员所受紫外线照射强度安全标准：近紫外线（400~300nm）照射强度不大于0.1μW/cm2；远紫外线（300~200nm）照射强度不大于0.01μW/cm2；人眼允许的最大254nm紫外线辐射剂量见表1。
       日本相关规定：
       日本标准JISZ8812《有害紫外线辐射的测试方法》中规定，在有人场所，253.7nm紫外线在8h以内，辐射量不得大于60J/㎡。有关臭氧指标的相关规定：欧洲相关规定：臭氧安全标准为：不大于0.3mg/m3。美国EPA（美国环保署）和世界卫生组织大气质量标准规定见表2。        中国国家标准GB3095《大气环境质量标准》相关规定见表3。
       说明：大气环境质量分为三类：一类区为国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等，执行一级标准；二类区为居民区、商业交通混合区、文化区和广大农村，执行二级标准；三类区为污染严重的城镇、工业区和交通干线等，执行三级标准。
3  紫外线杀菌灯的技术指标
       表4中值为双管类参数，四管、多管、方形和环形灯的数据按表中规定中90%考核；辐射通量可由制造商和销售商标称，但其实测值应不低于标称值得90%。
       紫外线杀菌灯紫外辐射照度额定值见表5和表6。
       对臭氧产出率的规定：无臭氧灯：初始臭氧产出率＜0.05g/kW·h；有臭氧灯：初始氧产出率不得低于标称值的80%。对寿命和辐射通量维持率的规定见表7。
4  紫外线杀菌灯具分类
       紫外线杀菌灯具按照射方式主要分为三类：直接照射型、间接照射型和隐蔽型。其基本结构如图1所示。
5  紫外线杀菌灯的应用
       5.1 杀菌灯具适用范围        ——：适当使用     O：可用     x：不可用
       说明：①间接照射方式要保证满足8h照射，天花板紫外线反射率不大于8%，一般10㎡安装一台灯具。如果天花板反射率高，或灯具间距小时，应注意辐射量限值。
       ②杀菌灯具使用应保证器具消毒效果而不得对人有害。
       5.2 应用实例
       5.2.1 隐蔽型灯具应用
       实例1：医院病房、老年体弱者居室、接待室和人员频繁流动的房间。        实例2：食品工厂、药品生产厂的防污染车间
       房间结构见图3，长×宽＝24×16＝384㎡。灯具安装在天花板上。采用8台30W隐蔽型灯具（空气循环型）。在较为理想的环境条件下，如室外空气的流入和流出，室内空气上下的循环流动，温度和湿度等都在设定条件下，灯点燃24h后空气中的黄色葡萄球菌、大肠杆菌等浓度下降为1/10。
       5.2.2  间接照射型灯具的应用
       适用于医院手术室、厨房、食堂、配膳室等，食品工厂、药品工厂等的防污染车间和会议室等人员流动频繁的场所。
       间接照射型灯具安装的基本要求见图4，应用时应注意：
       a. 灯具距离天花板的距离不得随意降低，以免降低灭菌效果和增加天花板的反射量而造成对人的伤害。
       b. 灯具距离墙壁的距离应大于1.6m。灯具距离墙壁过近会增大墙壁对紫外线反射而伤害人。
       c. 灯具距离地面高度不得小于2.1m。
       d. 灯具约10㎡用一台，灯具间距不得随意缩短，以免造成天花板反射量增大而伤害人。
       5.2.3  直接照射型灯具的应用
       适用于器械、物体表面、无人室、空调、消毒设备等方面。
       国家建设部卫生部科技部关于印发《建筑空调通风系统预防“非典”确保安全使用的应急管理措施》的通知（建科电[2003]17号文）中对空调使用紫外杀菌灯灭菌提出要求，见该文件附件的第六条中1。具体内容：1.对于无法按全新风运行的全空气空调系统，建议在空调回风总管内或其它部位安装紫外线灯，其照射强度时间为6000~7000μW·s/cm2（相当于在1㎡断面7~8m长风管道内安装30支C波段无臭氧30W紫外线灯管）。        灯直接安装在进气口内，进气口应有尘土过滤装置，避免尘埃等污染物降低灭菌效果。壁材应采用铝材等对紫外线高反射率的材料，灯的功率和密度应根据空气流动速率、湿度、温度等条件确定。
6  家庭用紫外线杀菌灯使用指南
       由于紫外线杀菌灯产生的紫外线对人的眼睛和皮肤会产生电光灼伤，因此家庭使用紫外线杀菌灯时一定要注意避免紫外线辐射直接照射到人的裸露皮肤和眼睛上，家庭使用时应注意紫外线杀菌灯的使用规范。
       1）紫外线杀菌灯应安装在专业的灯具中使用。
       2）使用过程中，请不要用眼睛直视紫外线杀菌灯发亮的灯管，以免眼睛被灼伤。
       3）使用紫外线杀菌灯时应确保室内无人和无动植物，避免被灼伤和植物死亡。
       4）使用紫外线杀菌灯时应关紧门窗，使杀菌效果更佳。
       5）消毒结束后，建议开窗通风20~30min，再进入房间。
       6）可考虑使用紫外线杀菌灯对可能携带病原体的物品做灭菌消毒。
       7）由于紫外线长时间照射会使一些物体表面老化、褪色，家庭用紫外线杀菌灯时应予以考虑。