Улучшаем экологию жилища. Кварцевая лампа против коронавируса и бактерий. Типы ультрафиолетовых ламп.

        Все УФ лампы разные, с разной длинной волны, немного разным устройством и предназначены для разных целей. Общий принцип их работы один - в герметичную колбу закачан инертный газ и пары ртути, по краям колбы электроды, на электроды внутри колбы подаётся ток, который, проходя через пары ртути, приводит к появлению УФ излучения. Дальше все различия сводятся к материалу колбы и её покрытию. Именно от материала колбы зависит какой вид УФ излучения от лампы будет получен. Разные УФ лампы используются под разные задачи. Одни для соляриев, другие - для различных медицинских приборов, третьи применяются для обеззараживания помещений.

Разберём основные из них.

        К примеру лампы Вуда, так называемые дискотечные "Флюро-лампы" имеют колбу из увиолевого стекла тёмно-фиолетового цвета, покрытого специальным люминофором. Именно этот люминофор делает их свет видимым. Такие флюоресцентные лампы пропускают ближний ультрафиолет с длинной волны 400-380 Нм. Это самый мягкий так называемый "чёрный" УФ свет, максимально приближенный к видимой глазом части спектра и он относительно безопасен. Такую лампу опасно использовать лишь в том случае, если покрытие её колбы повреждено. Это может привести к ожогу кожи и особенно губительно для сетчатки глаз. Последнее что нужно знать про такие лампы это то, что они не убивают вирусы и бактерии и не могут дать солнечного загара как в солярии.

        Дальше по длине волны идут лампы для Соляриев. В них так же используются длинные УФ волны, но уже, преимущественно, в диапазоне 380-310 Нм. Такие волны максимально приближены к солнечному спектру и вызывают образование меланина, отвечающего за пигментацию кожи и её коричневатый оттенок. Лампы для соляриев так-же частично пропускают более жёсткие волны от 315 до 280 Нм которые могут привести к покраснению и ожогу кожи. Вред этой длинны волн относителен - под воздействием излучения именно этого спектра происходит образование в коже защитных пигментов, а так же синтез так необходимого нам витамина D.

Используемые в солярии лампы с количеством лучей UVB (280-315 Нм) > 1% считаются профессиональными и обращаться с ними нужно  с осторожностью. Остальные около 99%, как правило, приходятся на более безопасное UVA (310-380 Нм) излучение. Для подсветки и стимуляции фотосинтеза у растений, используется та же длинна УФ волн, что и в лампах соляриев. Это 310-380 Нм или 280-315 Нм, в зависимости от задачи такого освещения.  

        Другой тип ламп - Бактерицидные лампы. В них так же используется колба из увиолевого стекла, но подобрана она уже таким образом, чтобы пропускать только ультрафиолет с длинной волны около 254 Нм. Именно такая длинна волны ультрафиолетового спектра наиболее эффективно проникает в структуру любой ДНК и разрушает её, убивает вирусы и бактерии. За счёт того что в таких лампах обрезана нижняя длинна УФ спектра (так называемый "жёсткий" ультрафиолет) такие лампы относительно безопасны, после них не нужно проветривать помещение, а лампы с малой мощностью даже можно использовать рядом с людьми. Но длительное или регулярное воздействие таких ламп, особенно на сетчатку глаз, так-же нежелательно.

        Кварцевые лампы называются так из-за материала колбы. Именно кварц, в отличии от стекла, обладает способностью пропускать через себя наиболее широкий спектр УФ излучения, в том числе среднего и дальнего диапазона, от 300 до 110 Нм. Эти волны наиболее губительны для всего живого, вирусов бактерий, плесени, грибков, и даже личинок насекомых, поэтому обращаться с такой лампой нужно с большой осторожностью, убирать растения и животных, прятать глаза.

Отличительной особенностью кварцевых ламп является ещё и то, что излучение с длинной волны 180 Нм, которое они могут захватывать в своём дальнем диапазоне, приводит к ионизации атомов кислорода. Образуется газ Озон. Озон опасен и дышать им не стоит. После использования такой лампы лучше проветрить помещение.

Озон (О3) - является сильнейшим окислителем и может причинить вред здоровью, если дышать им долго и часто. Плюс Озона в том, что этот брат крошит вообще всё живое, довершая работу там где не справилась лампа. Он проникает в постельное бельё, в предметы и под поверхности, туда куда не попало УФ излучение. Достаточно сильный озонатор или мощная кварцевая лампа способны испортить даже предметы в вашей комнате, обои, резиновые изделия. Губителен Озон и для лёгких. Регулярное вдыхание Озона может привести к повреждению альвеол. Астматикам такие лампы стоит использовать с осторожностью.

        Итак , нас интересует лампа для обеззараживания помещений которая была бы эффективна против вирусов и бактерий, и коронавируса в частности.

Соответствующее исследование было проведено Chun-Chieh Tseng и Chih-Shan Li в Graduate Institute of Environmental Health и опубликовано в 2007 году (https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02786820500428575).

В этой статье учёные из Тайваня в очередной раз подтверждают, что УФ излучение с длинной волны около 260 Нм действительно способно эффективно уничтожать все известные вирусные инфекции. Учёным так-же удалось установить, что вирусы разных классов по-разному реагируют на УФ-излучение. Например, самыми устойчивыми к ультрафиолету оказались Аденовирусы, так-же, как и Коронавирус, вызывающие острые респираторные заболевания.

Какое именно время и какая мощность излучения нужна для гибели того или иного микроорганизма под действием УФ излучения можно рассчитать. Особенно если вам известны точные характеристики прибора. Рассчитать это можно по формуле: Интенсивность излучения = P/(2*Pi*r*l), где P - излучаемая лампой мощность, l - длина лампы, r - расстояние до точки измерения или до вируса. Зная интенсивность, мы сможем посчитать Дозу излучения, приходящую на см2 просто помножив Интенсивность на Время (мкВт с/см2).

Если у вас имеется измерительное оборудование или специальные тестовые полоски-индикаторы для измерения уровня ультрафиолета, всё ещё проще. Достаточно замерить количество излучения приходящее в самую дальнюю часть помещения за единицу времени и помножить на время.

Далее просто сверяем нашу заразу с таблицей.

        Согласно этой таблице наш Коронавирус это ssRNA вирус, то есть Одноцепочный Рибонуклеиновый Вирус, и разрушается он при самом низком количестве УФ излучения. Для одноцепочного рибонуклеинового вируса, согласно приведенным выше исследованиям, это 339–423 мкВт с/см2 для уничтожения 90% вируса и порядка 800 мкВт с/см2 для его 99% инактивации.

То есть наш вирус является наименее стойким из всего семейства и убивается даже небольшой дозой УФ. Поскольку реальная мощность излучения вашей УФ лампы без спец. измерений вам вряд ли известна, а все измерения из-за различия конструкции и форм ламп относительны, мы можем взять расчет для самой маломощной лампы в качестве примера и попробовать сделать выводы. Так для лампы мощностью всего 10W длинной 45см время гибели Коронавируса SARS-CoV-2 в непосредственной близости на расстоянии нескольких сантиметров от лампы составит меньше секунды. Проведя те же расчёты для расстояния порядка 10 метров получим результат 44 секунды, что тоже немного.

         Мы так же можем взять самые неоптимистичные исследования с показателем УФ излучения для гибели вируса covid-19 - 2000-5000 мкВт с/см2  (исследование https://www.nebraskamed.com/sites/default/files/documents/covid-19/n-95-decon-process.pdf)  и выполнить расчёт с поправкой на потерю мощности излучения на нагрев лампы.

Выполнив расчёт получаем время полной инактивации Коронавируса в радиусе 10 метров для самой простой УФ лампы - порядка 4-9 минут. Для мощной 80W лампы это время будет ещё меньше.

Одинаково эффективными для уничтожения Коронавируса Covid-19 будут как кварцевая, так и бактерицидная лампы.

Типы ламп.

Есть два основных конструкционных типа ламп (1,2) и два функциональных (а,б).
Рассмотрим только их, не вдаваясь в особенности исполнения, размеры, материалы наполнения, колбы.

1) Рециркуляторы закрытого типа. Работают по принципу фильтра, пропуская через себя поток воздуха с помощью вентиляторов и дезинфицируя его УФ излучением внутри корпуса. Такая лампа может работать постоянно с перерывом на охлаждение. В помещении с такой лампой можно находится если она не производит Озона. Подойдёт для офиса или помещения с большим скоплением людей. Но эффективность у неё ниже чем у других типов ламп.

2) Лампы открытого типа. Излучают УФ излучение во все стороны от себя, обеззараживая как воздух так и поверхности. Имеют мощность в бытовом исполнении от 10 до 80 Ватт. Выбор стоит делать исходя из размера помещения и удобства использования.

Для обработки комнаты 20 кв.м достаточно лампы 10 Ватт и 15-20 минут времени. Самая простая лампа китайского производства обойдётся вам всего в 1000 руб.

а) Безозоновые бактерицидные лампы. Эффективны и универсальны. Относительно безопасны.

б) Кварцевые лампы с озоном. Более эффективная обработка. Убьют всё. Помогут продезинфицировать одежду. Использовать с осторожностью. Необходимо проветривать помещение.

В фантастических фильмах уже вовсю используют портативные ручные UV приборы для дезинфекции ран. Есть похожие приборы и в реальной продаже.

Советы.

- Устанавливать УФ лампу для наибольшей эффективности лучше в середине комнаты.
- Перед использованием уберите из помещения животных, растения и себя тоже. Особенно это касается кварцевых ламп.
- Если ваша лампа является озонатором, закройте помещение, а после использование ненадолго проветрите его, чтобы удалить излишки Озона.
- Чем длиннее лампа тем она эффективнее и требует меньшего времени обработки.
- Устанавливать ультрафиолетовую лампу для обеззараживания помещений лучше вертикально.

Ещё пара моментов.

1) Одной из особенностей применения УФ ламп является невозможность использовать некоторые из них вне отапливаемых помещений, при слишком низких или высоких температурах. Это происходит из-за изменения давления паров ртути, что приводит к снижению интенсивности излучения. В лампах с пониженным содержания ртути, благодаря использованию других материалов, этот диапазон расширен с 25 до 60 градусов цельсия по верхней границе.

2) Другой особенностью является снижение эффективности УФ излучения для некоторых вирусов при высоком уровне влажности. Однако наш SARS-CoV-2 легко гибнет под воздействием ультрафиолета даже в во влажной среде.

3) Как правило все УФ лампы снабжены реле отсрочки включения, чтобы вы могли безопасно покинуть помещение, а так же таймером на время - от нескольких минут до часа.