С тех пор как 11 марта 2020 года ВОЗ официально объявила COVID-19 глобальной «пандемией», страны всего мира единогласно считают дезинфекцию первой линией защиты для предотвращения распространения эпидемии. Все больше научно-исследовательских учреждений проявляют большой интерес к дезинфекции облучением ультрафиолетовыми (УФ) лампами: эта технология дезинфекции требует минимального ручного управления, не повышает устойчивость бактерий и может проводиться удаленно, без присутствия людей. Интеллектуальный контроль и использование особенно подходят для закрытых общественных мест с высокой плотностью скопления людей, длительным временем пребывания и где наиболее вероятно возникновение перекрестного заражения. Это стало основным направлением профилактики эпидемий, стерилизации и дезинфекции. Чтобы говорить о происхождении ламп для ультрафиолетовой стерилизации и дезинфекции, нам следует начать с открытия света «ультрафиолетовый».
Ультрафиолетовые лучи — это свет с частотой от 750 ТГц до 30 ФГц при солнечном свете, что соответствует длине волны от 400 до 10 нм в вакууме. Ультрафиолетовый свет имеет более высокую частоту, чем видимый свет, и его нельзя увидеть невооруженным глазом. Давным-давно люди не знали о его существовании.
Риттер（Иоганн Вильгельм Риттер，(1776～1810）
После того, как британский физик Гершель открыл в 1800 году невидимые тепловые лучи, инфракрасные лучи, придерживаясь концепции физики, согласно которой «вещи обладают двухуровневой симметрией», немецкий физик и химик Иоганн Вильгельм Риттер (1776-1810) открыл в 1801 году что за фиолетовым краем видимого спектра существует невидимый свет. Он обнаружил, что участок за пределами фиолетового конца спектра солнечного света может сенсибилизировать фотографические пленки, содержащие бромид серебра, тем самым открыв существование ультрафиолетового света. Поэтому Риттер также известен как отец ультрафиолетового света.
Ультрафиолетовые лучи можно разделить на UVA (длина волны от 400 до 320 нм, низкочастотные и длинноволновые), UVB (длина волны от 320 до 280 нм, средняя частота и средние волны), UVC (длина волны от 280 до 100 нм, высокочастотные и коротковолновые), EUV ( От 100 до 10 нм, сверхвысокая частота) 4 вида.
В 1877 году Даунс и Блант впервые сообщили, что солнечное излучение может убивать бактерии в питательных средах, что также открыло двери для исследований и применения ультрафиолетовой стерилизации и дезинфекции. В 1878 году люди открыли, что ультрафиолетовые лучи солнечного света обладают стерилизующим и дезинфицирующим действием. В 1901 и 1906 годах люди изобрели ртутную дугу, искусственный источник ультрафиолетового света, и кварцевые лампы с лучшими свойствами пропускания ультрафиолетового света.
В 1960 году впервые был подтвержден механизм ультрафиолетовой стерилизации и дезинфекции. С одной стороны, при облучении микроорганизмов ультрафиолетовым светом дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) в биологической клетке поглощает энергию ультрафиолетовых фотонов, а циклобутильное кольцо образует димер между двумя соседними тиминовыми группами в одной цепи молекулы ДНК. (димер тимина). После образования димера нарушается структура двойной спирали ДНК, на димере останавливается синтез праймеров РНК, затрудняются функции репликации и транскрипции ДНК. С другой стороны, свободные радикалы могут генерироваться под ультрафиолетовым облучением, вызывая фотоионизацию и тем самым предотвращая репликацию и размножение микроорганизмов. Клетки наиболее чувствительны к ультрафиолетовым фотонам в диапазонах длин волн около 220 и 260 нм и могут эффективно поглощать энергию фотонов в этих двух диапазонах, тем самым предотвращая репликацию ДНК. Большая часть ультрафиолетового излучения с длиной волны 200 нм и менее поглощается в воздухе, поэтому его трудно распространить на большие расстояния. Таким образом, основная длина волны ультрафиолетового излучения для стерилизации сосредоточена в диапазоне от 200 до 300 нм. Однако ультрафиолетовые лучи, поглощаемые длиной волны менее 200 нм, будут разлагать молекулы кислорода в воздухе и производить озон, который также будет играть роль в стерилизации и дезинфекции.
Процесс люминесценции посредством возбужденного разряда паров ртути известен с начала XIX века: пары заключают в стеклянную трубку, и к двум металлическим электродам на обоих концах трубки прикладывают напряжение, создавая таким образом «дуга света»», заставляющая пар светиться. Поскольку пропускание стекла ультрафиолету в то время было чрезвычайно низким, искусственные источники ультрафиолетового света не были реализованы.
В 1904 году доктор Рихард Кюх из Heraeus в Германии использовал кварцевое стекло высокой чистоты без пузырьков для создания первой кварцевой ультрафиолетовой ртутной лампы Original Hanau® Höhensonne. Таким образом, Кюх считается изобретателем ультрафиолетовой ртутной лампы и пионером в использовании искусственных источников света для облучения человека в медицинской светотерапии.
С тех пор как в 1904 году появилась первая кварцевая ультрафиолетовая ртутная лампа, люди начали изучать ее применение в области стерилизации. В 1907 году улучшенные кварцевые ультрафиолетовые лампы широко продавались в качестве источника света для медицинских целей. В 1910 году в Марселе, Франция, в производственной практике очистки городского водоснабжения впервые была использована система ультрафиолетового обеззараживания с суточной производительностью очистки 200 м3/сут. Около 1920 года люди начали изучать ультрафиолет в области дезинфекции воздуха. В 1936 году в операционных больницах начали использовать технологию ультрафиолетовой стерилизации. В 1937 году системы ультрафиолетовой стерилизации впервые были использованы в школах для борьбы с распространением краснухи.
В середине 1960-х годов люди начали применять технологию ультрафиолетовой дезинфекции при очистке городских сточных вод. С 1965 по 1969 год Комиссия по водным ресурсам Онтарио в Канаде проводила исследования и оценку применения технологии ультрафиолетовой дезинфекции при очистке городских сточных вод и ее воздействия на водоемы. В 1975 году Норвегия ввела ультрафиолетовую дезинфекцию, заменив дезинфекцию хлором побочными продуктами. Было проведено большое количество ранних исследований по применению ультрафиолетовой дезинфекции при очистке городских сточных вод.
Это произошло главным образом из-за того, что ученые в то время осознали, что остаточный хлор в широко используемом процессе дезинфекции хлорированием токсичен для рыб и других организмов в принимающем водоеме. и было обнаружено и подтверждено, что методы химической дезинфекции, такие как дезинфекция хлором, могут производить побочные продукты канцерогенного и генетического характера, такие как тригалометаны (ТГМ). Эти открытия побудили людей искать лучший метод дезинфекции. В 1982 году канадская компания изобрела первую в мире систему ультрафиолетовой дезинфекции с открытым каналом.
В 1998 году Болтон доказал эффективность ультрафиолетового света в уничтожении простейших, тем самым способствуя применению технологии ультрафиолетовой дезинфекции в некоторых крупномасштабных очистках городского водоснабжения. Например, в период с 1998 по 1999 год станции водоснабжения Ванхакаупунки и Питкякоски в Хельсинки, Финляндия, были соответственно отремонтированы и добавлены системы ультрафиолетовой дезинфекции с общей производительностью очистки около 12 000 м3/ч; Компания EL в Эдмонтоне, Канада, завод водоснабжения компании Smith также установил установки ультрафиолетовой дезинфекции примерно в 2002 году с ежедневной производительностью 15 000 м3/ч.
25 июля 2023 года Китай обнародовал национальный стандарт «Стандартный номер ультрафиолетовой бактерицидной лампы GB 19258-2003». Английское стандартное название: Ультрафиолетовая бактерицидная лампа. 5 ноября 2012 года Китай обнародовал национальный стандарт «Стандартный номер ультрафиолетовых бактерицидных ламп с холодным катодом GB/T 28795-2012». Английское стандартное название: Ультрафиолетовые бактерицидные лампы с холодным катодом. 29 декабря 2022 года Китай опубликовал национальный стандарт «Предельные значения энергоэффективности и стандарт уровня энергоэффективности. Количество балластов для газоразрядных ламп общего освещения: GB 17896-2022», название стандарта на английском языке: Минимально допустимые значения энергоэффективности и энергии. Классы эффективности балластов газоразрядных ламп общего освещения будут введены с 1 января 2024 года.
В настоящее время технология ультрафиолетовой стерилизации превратилась в безопасную, надежную, эффективную и экологически чистую технологию дезинфекции. Технология ультрафиолетовой стерилизации постепенно заменяет традиционные химические методы дезинфекции и становится основной технологией сухой дезинфекции. Он широко используется в различных областях в стране и за рубежом, таких как очистка отходящих газов, очистка воды, стерилизация поверхностей, стерилизация воздуха и т. д.
Время публикации: 08 декабря 2023 г.