新型冠狀病毒防疫中紫外消毒的正確使用

編者薦語(yǔ)：

衛(wèi)健委頒布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》中提到，紫外線可有效滅活冠狀病毒。以下來(lái)自中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心李夢(mèng)凱副研究員從紫外機(jī)理、紫外設(shè)備的正確使用及注意事項(xiàng)等給您做詳細(xì)解答。

作者簡(jiǎn)介：李夢(mèng)凱，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員，長(zhǎng)期從事紫外消毒及高級(jí)氧化技術(shù)的原理及應(yīng)用研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)際合作交流、美國(guó)國(guó)家地理、中科院等項(xiàng)目，發(fā)表SCI論文近40篇，獲國(guó)際紫外線協(xié)會(huì)(IUVA)“UV Young Professional Award”和“UV Product Innovation Award”、美國(guó)普渡大學(xué)Edward M. Curtis訪問(wèn)教授獎(jiǎng)、IWA-首創(chuàng)水星獎(jiǎng)前沿科學(xué)類(lèi)一等獎(jiǎng)等。

導(dǎo)語(yǔ)：紫外消毒已有很長(zhǎng)的歷史。1903年丹麥人Niels Finsen基于光殺滅細(xì)菌原理，提出現(xiàn)代光療法而獲得了諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，之后百年，光(紫外線)消毒多次在人類(lèi)急性傳染病防治中發(fā)揮了重要作用，如上世紀(jì)90年代北美“兩蟲(chóng)”事件、2003年中國(guó)的SARS和2012年中東的MERS等。近期國(guó)內(nèi)新型冠狀病毒(2019-nCoV)疫情嚴(yán)重，紫外線具有對(duì)病毒的高效殺滅能力，已成為人們控制疫情傳播、保障生命安全的一種重要手段。

1 紫外消毒原理

紫外線按波長(zhǎng)范圍分為A波段(315～400 nm)、B波段(280～315 nm)、C波段(200～280 nm)和真空紫外線(100～200 nm)，通常C波段紫外線用于消毒。在受到C波段紫外線照射后，微生物內(nèi)部核酸[核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)]吸收紫外光子能量，導(dǎo)致其堿基對(duì)發(fā)生聚合并阻止蛋白質(zhì)合成，使得微生物不能繁殖，從而達(dá)到消毒的目的。

紫外消毒是一種純物理作用，與傳統(tǒng)的氯、二氧化氯、臭氧、過(guò)氧乙酸等化學(xué)消毒劑相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)紫外消毒無(wú)殘余消毒劑且不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，避免對(duì)環(huán)境的二次污染和對(duì)被消毒物體的氧化腐蝕。

2)紫外消毒設(shè)備安裝維修簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠且成本低。傳統(tǒng)的氯、二氧化氯、臭氧、過(guò)氧乙酸等化學(xué)消毒劑屬于劇毒、易燃、易爆或強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，其生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏和使用有嚴(yán)格、特殊的安全要求。

3)紫外消毒廣譜高效，對(duì)于絕大多數(shù)致病原生動(dòng)物、細(xì)菌、病毒等均能高效殺滅，40 mJ/cm2的輻射劑量(一般低壓汞燈照射一米距離內(nèi)、1分鐘內(nèi)可達(dá)該劑量)即可殺滅99.99%的致病微生物。

但與其它技術(shù)一樣，紫外消毒也有其缺點(diǎn)：

1)紫外線直線傳播，穿透性較差，無(wú)法像化學(xué)消毒劑一樣隨空氣或水流擴(kuò)散至復(fù)雜結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位，從而限制了紫外線的應(yīng)用。

2)紫外消毒過(guò)程中，如果輻射劑量不足，一部分失活的微生物會(huì)發(fā)生復(fù)活現(xiàn)象。因此，紫外消毒需要保證達(dá)到要求的輻射劑量。

紫外消毒的廣譜高效性意味著其對(duì)病毒也具有很好的殺滅效果。研究表明，紫外線對(duì)甲肝、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎、輪狀、冠狀、杯狀等病毒均具有很高的殺滅效率，目前僅發(fā)現(xiàn)腺病毒(adenovirus)和傳染性魚(yú)胰臟壞死病毒(infectious pancreatic necrosis)需要常規(guī)輻射劑量的5倍才能達(dá)到滅活效果。本次流行的2019-nCoV與SARS和MERS病毒同屬于冠狀病毒。國(guó)家疾控中心SARS研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)果表明，紫外輻射可將SARS病毒的感染性完全消除。美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，紫外輻射5分鐘可滅活空氣中的MERS病毒達(dá)99.999%以上。美國(guó)德克薩斯健康醫(yī)學(xué)中心的研究表明，冠狀病毒較其他病毒具有更高的紫外敏感性(7～10倍)，而病毒氣溶膠并不能對(duì)其內(nèi)的病毒提供保護(hù)，說(shuō)明紫外線是一種非常有效的病毒氣溶膠的消毒手段。目前，《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》也提出2019-nCoV病毒對(duì)紫外線和熱敏感。

2 正確使用紫外線殺滅致病微生物

2.1 消毒用紫外燈

紫外消毒的核心是紫外燈，消毒常用的紫外燈包括低壓汞燈、低壓高強(qiáng)汞燈(汞齊燈)、中壓汞燈和低于280 nm的紫外發(fā)光二極管(UV-LED)。低壓高強(qiáng)汞燈和中壓汞燈常用于飲用水、污水的消毒，而低壓汞燈常用于空氣消毒。低壓汞燈和低壓高強(qiáng)汞燈分為有臭氧型和無(wú)臭氧型兩種。有臭氧型可發(fā)射254 nm和185 nm兩種紫外線：254 nm(C波段紫外線)可直接用于消毒;185 nm紫外線可與空氣中的氧氣反應(yīng)生成臭氧，雖然增加了臭氧消毒的額外效果，但使用時(shí)需特別注意臭氧對(duì)人體的傷害和被消毒物品的氧化腐蝕。無(wú)臭氧型僅發(fā)射254 nm紫外線，是常用的紫外消毒光源。此外，UV-LED具有體積微小、環(huán)保(無(wú)汞)、微生物滅活效率高等優(yōu)勢(shì)，隨著其生產(chǎn)技術(shù)日益成熟，不久的將來(lái)有望在各類(lèi)空氣、水紫外消毒設(shè)備，特別是家用產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。

2.2 紫外消毒設(shè)備的安裝和使用

紫外線傳播遵循光學(xué)原理，簡(jiǎn)單而言其輻射強(qiáng)度隨著與光源距離的增加而降低。城市飲用水廠和污水廠的紫外消毒設(shè)備，通常由專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行安裝和調(diào)試。對(duì)于空氣中消毒，其設(shè)備安裝時(shí)應(yīng)咨詢(xún)專(zhuān)業(yè)人員，合理確定安裝位置和消毒時(shí)間，以保證待消毒空間內(nèi)各個(gè)位置均能達(dá)到要求的消毒劑量;在缺乏專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)的情況下，需嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，通常30分鐘輻照時(shí)間能達(dá)到一個(gè)較為安全的微生物殺滅效果。

紫外消毒的效果受到紫外燈壽命(通常低壓汞燈為8000小時(shí)，中壓汞燈為2000～4000小時(shí)，需定期更換)、燈管表面污染(需定期清洗)和傳播介質(zhì)紫外線透過(guò)率的影響。因此，紫外消毒設(shè)備建議配裝紫外傳感器，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，保障消毒安全。

2.3 紫外線在飲用水和污水消毒中的使用

飲用水：歷史上乃至當(dāng)代多次傳染病都是通過(guò)飲用水進(jìn)行傳播的。本次疫情期間，飲用水的微生物安全性應(yīng)引起高度重視。美國(guó)環(huán)保署(EPA)、歐盟及我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基于不同致病微生物的滅活試驗(yàn)，均規(guī)定飲用水紫外消毒劑量為40 mJ/cm2。我國(guó)目前在北京、上海、天津、濟(jì)南等地約20多個(gè)城市飲用水廠建有符合國(guó)標(biāo)的紫外消毒設(shè)施，并與氯(或氯胺)聯(lián)用形成多重消毒屏障。此外，我國(guó)很多城市居民小區(qū)的二次供水中配裝有紫外消毒設(shè)備，而多種家用凈水器中也包含紫外消毒模塊，但這些安裝于管網(wǎng)末端的紫外消毒設(shè)備并非由國(guó)家統(tǒng)一管理，需注意輻射劑量的監(jiān)測(cè)、燈管的定期更換(1～2年)和石英套管垢層的定期清洗(清洗頻率視水質(zhì)情況而定)。

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編輯：趙凡