建材之城讯：紫外线照射是一种传统和常用的消毒、灭菌方法。对紫外线消毒研究始于l920年，1936年这种方法开始在医院手术室中采用，1937年首次在学校教室中采用。目前，美国疾病控制与预防中心(CDC)已建议，可将紫外线用于医院、军事基地、教室、医疗机构等室内空气进行消毒，防止结核病等的传播。特别是在2003年，在抗击急性呼吸道传染病SARS中，紫外线被证明为是一种有效地控制室内空气微生物污染的良好方法。
在空调还没有发明之前，人们对于室内空气主要是要求消毒，没有对温度和湿度进行调节。随着科技在进步，人们为了创造更舒适的居住环境发明了空调，随之而来的空调微生物污染也引起人们的注意，也开始研究紫外线在空调系统中应用。紫外线属广谱杀菌射线、凡受微生物污染的物体表面、水、空气均可应用紫外线消毒，紫外线在消毒、杀菌领域具有广阔的天地。
(一)紫外线消毒杀菌的原理
根据产生生物效应的不同，紫外辐射分为四个波长：即A、B、C和V波段。其中A波段(UV—A)也称为黑斑效应紫外线，波长范围为400～320nm；B波段(UV—B)也称为红斑效应紫外线，波长范围为320～290nm；C波段(UV—C)也称为消毒紫外线，波长范围为290～100nm。C波段(UV—C)是短波辐射，研究结果表明，这个波段的紫外辐射能破坏细菌、微生物的DNA链，破坏体内DNA复制和蛋白质合成，使微生物失活或死亡。紫外辐射的UV—V波段则可以强烈氧化空气中的化学有机物质及异味，但也会产生臭氧副产品。
紫外线消毒的效果可用杀菌率来表示。在一定紫外线照射强度下，经过一段时间后，目标微生物的存活比例可用式(4—1)表示：
Nt／N0=e—k1△t(4—1)
式中，N。为，时刻微生物个数，个；N0，为t0，时刻微生物个数，k；走为衰减常数，cm²／(μW.s)；I为辐射强度，μW／cm²。
式(4—1)中的足与一微生物种类有关，尼值大时说明该微生物对紫外线敏感，抵抗力较弱。微生物的存活量随照射时间呈指数规律递减。不同种类微生物对紫外线的抵抗力不同，其中病毒最弱，细菌次之，霉菌和真菌孢子对紫外线的抵抗力最强。表4—3中说明了在辐射强度为25肛W／cm2紫外线照射时99％微生物被灭杀时间。
紫外线主要是通过紫外灯得到。紫外灯是一种气体放电灯，通过封存于灯管内的汞蒸气．在一定压力下电离释放出紫外线。紫外灯可分为石英玻璃管紫外灯和高硼玻璃管紫外灯两种。按灯管内汞蒸气压力的不同，紫外灯可分为低压低强度紫外灯、低压高强度紫外灯和中压高强度紫外灯三类。
在计算紫外线的杀菌率时，空间辐射场强度计算是比较复杂的。紫外灯在空间形成的辐射场分布遵守反平方定律，即距离紫外灯管越远，辐射强度越小。因此，紫外灯的作用范围主要集中在距灯管0.5～1.0m之内。考虑到实际紫外灯长度和直径的影口向，不宜直接采用反比平方定律计算空间某点的辐射强度，在实际中常采用辐射角系数法来确定单根紫外灯形成的直辐射场。此外，壁面对紫外线的反射也会增加空间辐射场的强度，空间某点的总辐射强度应为直射辐射和多次反射辐射之和。由于紫外灯是一种非相干光源，两束紫外线相交时不会产生干涉现象。因此在进行多根紫外灯形成的空间辐射场的计算时，辐射强度满足叠加原理。
(二)紫外线消毒清洁室内空气的应用
紫外线消毒广泛应用于室内空气净化，紫外线消毒主要有空气消毒和表面消毒两种形式，空气消毒又分为静止空气消毒和流动空气消毒。静止空气消毒即封闭房间内的紫外灯照射消毒；流动空气消毒包括风管内照法、房间上照法和独立消毒法。
1．风管内照法
风管内照法一般将紫外灯设置在空调或通风系统的回风管内，以防止污染空调送风或通过集中回风形成交叉传播。由于室外新风中的病原微生物含量很少，直径较大的细菌芽孢可以被过滤器有效阻留下来，所以新风管道一般不设紫外灯消毒。对于一些特殊的医疗场所(如艾滋病病房)，由于病人的免疫力较差，室外新风也必须经过严格消毒方可送人室内。采用风管内照法最大的优点是可有效避免紫外线对人体的辐射。在医院隔离病房等疾病容易传播的场所，使用紫外灯在回风段对空气进行循环消毒，可以大量减少对补给新风的要求，降低能耗，提高系统运行的经济性。由于在空调或通风系统的风管内设置紫外灯，其安装、检修和维护等有一定难度，对空气安全性要求较高的场合，建议风管内照法与其他消毒方法配合一起使用。
风管内照法紫外灯一般垂直于气流方向布置成多排，紫外灯的数量、布置形式等，由目标微生物种类、数量及风管断面尺寸、气流速度等决定。采用内照法紫外线消毒方法，其效果与气流流速、温湿度、管内衬反射材料及紫外：盯布置等诸多因素有关。研究结果证明，环境温度升高或降低，灯管周围空气流速发生变化时，都会影响灯管表面与空气的换热，进而影响灯管内部的温度场，使辐射输出减小，杀菌率降低。测试结果表明，紫外灯在环境温度为20℃的静止空气中具有最大的辐射输出和最好杀毒效果。
2．房间上照法
采用房间上照法控制室内微生物污染的研究始于1900年，将紫外灯悬挂在房间上部或固定在墙壁上，灯管下安装具有反射特性的屏蔽材料，使紫外光直接射房间上部空间，避免照射室内的人员。房间上照法的消毒效果取决于房间下部污染空气与上部消毒空气约混合程度。
但是由于室内洁净空气的不断流动，紫外线的灭菌效果可能很快被破坏。因此，国外药品管理机构(GMP)对紫外线消毒灭菌进行评价后认为，单独使用紫外线消毒效果不适用有人活动的空间和有气流流动的空间，并认为紫外线照射可造成装修表面涂料层厚度变薄和灰尘量增多。因此，对紫外线单独灭菌基本持否定态度。世界卫生组织(WH())1992版GMP规定，由于紫外线的灭菌效果有限，不得单独使用紫外线来代替化学消毒，并明确指出，最终灭菌不能使用紫外线照射法。
3．独立消毒法
紫外线独立消毒法是一种自净式空气消毒方法，其具体方法就是将紫外灯和高效过滤器组合安装在带有风机驱动的装置内，使室内空气循环流过该装置，从而将细菌消灭。紫外灯一般布置在表冷器上风侧或过滤器下风侧。测试结果证明，这种装置对室内空气具有很好的消毒效果。有研究认为，通过单通路循环的紫外线除菌效率，其有效率可达99％，对细菌芽孢也可达80％左右。
一般认为，紫外线独立消毒的效果与消毒器的摆放位置有很大关系。当房间体积较大时，为了保证室内足够的空气流过消毒器，风机转速就必须加大，会造成室内人员有吹风感，影响人体的舒适性。降低风速后，室内空气的自净次数也随之减少，消毒效果得不到保证。因此，紫外线独立消毒法只适用房间体积小或局部消毒净化的场合。
欧洲早在1973年就开始采用紫外线照射来控制空调机组内微生物的滋生，相关研究结果表明，在距离表冷器或凝水盘1m处使用15W紫外灯直接照射足够长时间就能达到灭菌的目的。但是由于紫外线的穿透力不强，在机组内部阴暗处等细菌容易滋生的地方，表面照射消毒难以达到理想的消毒效果。对于过滤器紫外线消毒，条件许可时可用双侧紫外线照射，以有效控制过滤器内部微生物的生长和繁殖。由于空调机组内过滤器需要经常洗涤或更换，与紫外灯配合使用可延长过滤器的使用周期，节省维护的费用。
当前，在我国室内空气净化中普遍采用紫外线照射方法，但紫外线照射的消毒效果受到诸多因素影响(如室内温度、湿度、照射时间、距离、灯管质量、照射强度、灰尘及消毒对象等)，并且紫外线对人体也存在一定的伤害。因此，必须重视和排除不利因素．确保和提高紫外线的消毒效果，并寻求一种便捷而有效的室内空气净化方法是十分必要的。
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