
从太阳光分类来看(如图1所示):紫外线按波长分为A、B、C、D四个波段。其中:A波段 320nm~400nm;B波段275nm~320nm;C波段 200nm~275nm,C称消毒紫外线;C波段100nm~200nm ,D称真空紫外线。消毒杀菌用的是C波段紫外线。 紫外线杀菌灯实际上是一种低压汞灯,是利用较低汞蒸汽压10-2Pa被激化而发出紫外光。其发光谱线主要有两条:一条是254nm波长;另一条是185nm波长,这两条都是肉眼看不见的紫外线。 1.3 UVGI原理 1.3.1 254nm的波长紫外线
254nm的波长紫外线有很好的杀菌作用(如图2所示),这是因为细胞对光波的吸收谱线有一个规律,在250~270nm的紫外线有最大的吸收(如图3所示),被吸收的紫外线实际上作用于细胞遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸),它起到一种光化学作用,紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收,引起遗传物质发生变异,使细菌当即死亡或不能繁殖后代,达到杀菌的目的。 1.3.2 185nm波长紫外线 185nm波长紫外线能产生臭氧(O3),臭氧具有强氧化作用,对细菌有极强氧化作用,臭氧氧化分解了细菌内部氧化糖所必须的酶,从而破坏其细胞膜,将其杀死。多余新生态氧原子[O]也会自动合成稳态的氧分子O2,不存在任何有毒残留物,故可称无污染消毒剂。臭氧在常温、常压下分子结构极不稳定,很快自行分解成稳态的氧分子O2和新生态氧原子[O],臭氧广泛存在于自然界中,雷雨过后的空气有一种“清新”的感觉,是因为空中放电产生臭氧,消灭了空气中的细菌和微生物,净化了空气。
1.3.3臭氧、活性氧的产生 臭氧、活性氧的产生如同大气层中臭氧的产生与分解的循环: (1)UV(185nm)+O2 →O* + O* (活性氧) (2)O* + O2 → O3(臭氧) (3)UV(254nm) + O3 → O*+O2 (氧气) 2 UVGI特点及效率 2.1紫外线消毒的特点 (1)高效率杀菌。紫外线对细菌、病毒的杀菌作用一般在1秒内完成。而对传统消毒及臭氧方法来说,要达到紫外线的效果一般需要 20分钟至1小时的时间。 (2)杀菌广谱性。紫外线技术在目前所有的消毒杀菌技术中,杀菌的广谱性是最高的。它对几乎所有细菌、病毒都能达到高效率杀灭。

(2)UVGI除了有以上有效控制病状建筑综合症的发生的优点外,还具有显著空调节能优点。在空气处理机组安装紫外线灯管(如图4所示),经照射后的表冷器无霉菌生长,无微生物粒子阻塞换热器风道,风机的能耗和换热效率均提高20%左右。在美国空气处理机组采用UVGI技术,已经成为标准设计。例如:1998年起美国佛罗里达州的医院空调系统开始采用UVGI技术,以控制日益严重的表冷器霉菌污染。在佛罗里达州一所有27年历史的医院,空气处理机组的表冷器和凝结水盘上,有大量可见霉菌繁殖,表冷器表面有50%面积被霉菌堵塞。安装紫外灯几周后,表冷器的空气压力损失从46mm(H2O)降低到18 mm(H2O),通过盘管的风速从安装前的1.17m/s增加到2.64m/s,盘管和凝结水盘非常干净,没有可见的霉菌污染,甚至风道里霉菌污染也大大减少了。对一组空气处理机组安装UVC灯的费用为2000美元,但年空调能耗节约为4867美元。
(3)广东佛山某医院空气动态检测数据:在没有任何过滤装置的CDC烧伤病房,36m2房间内有多名病人与家属,未安装UVGI设备前,空气细菌浓度814cfu/m3,严重超标状态。安装后,减少到138cfu/m3的良好卫生状态。其空气消毒现场试验结果报告如图5所示。比较我国卫生部对烧伤病房的空气静态细菌数指标为≤200cfu/m3合格,《洁净手术部建筑技术规范》对三级洁净度附房静态空气细菌指标≤150cfu/m3标准,可以说UVGI的空气灭菌能力完全达到了我国的医院空气卫生标准。
(4)荷兰Utrecht市大学医学中心儿童骨髓移植病房,病房尺寸为4m×3m=12m2;房间净高2.3m。采用了2个UVGI装置(如图6所示),一个装在送风管道上,一个室内循环使用,换气次数为22次。2007年3月的检测(如表3所示)表明,室内空气的静态无菌指标为0cfu/m3,动态空气无菌指标6cfu/m3,明显优于100级病房我国卫生部消毒规范静态无菌指标。
4 UVGI技术的应用 紫外线消毒杀菌UVGI技术用途很广,其能杀菌消毒,净化空气,消除霉味、异味VOC, 次外还能产生一定量的负氧离子,经紫外线消毒的房间,空气特别清新。在公共场合,经紫外线消毒,可避免一些病菌经空气传播或经物体表面传播。 表4为空气净化常用消毒技术与UVGI综合性能比较,通过比较得到以下结论:UVGI技术完全可以达到甚至超过洁净过滤技术所达到的空气微生物控制指标。
过滤技术应用广泛,任何净化空调设计中,大多数都是唯一重要手段,规范也是这样要求的,我们的设计人员没有错。但是,UVGI技术的发展,它给予了我们工程技术人员突破与创新思维。美国堪萨斯大学2008年发表的对UVGI应用评估报告中提出:UVGI技术与过滤技术结合可以提高和确保灭菌效率。与F7-F9中效过滤技术结合的UVGI系统,可以达到与采用高效过滤器同等的除菌效果,结果减少了能耗。 对医院空气卫生而言,最主要的目的是预防感染和传染疾病。在绝大多数情况下,引起医院感染事故的是微生物,而不是灰尘。医院需要控制空气达到无菌卫生指标而不是洁净度指标。少了一个控制指标,其处理技术手段就简单多了。通过UVGI技术能达到空气无菌,它不需要采用特别的层流气流组织来稀释或推出无菌的尘粒,因为自然存在的室内外空气尘埃、气溶胶及其自然流动并不影响人类的健康。所以,采用空气灭菌技术实现空气无菌,比医院目前采用的洁净技术能大大降低建设和运行成本。如果过分强调高效过滤洁净技术的应用,以我国绝大多数乡镇医院经济实力,相信大多数医院没有必要安装高效过滤洁净空调的现实。空气洁净过滤技术是实现空气无菌卫生的一种间接手段,但不是唯一手段。如前所述,有多种技术可实现空气除菌,也将会有新的空气杀菌技术产生。 大量案例证明了UVGI灭菌管技术是一项重要的空气消毒技术,它价格便宜、安装简便、不占空间、能耗低、灭菌效果显著、无臭氧产生。对制药等行业洁净生产而言,可根据不同洁净要求,对UVGI与中效过滤器进行组合使用,在达到过滤标准的同时达到更高的除菌效果;或与高效过滤器组合使用,在达到过滤标准同时达到更高的无菌标准。可以说,在制药行业空气洁净采用过滤+UVGI方式是更为合理、更高提高了生产区域洁净质量,起着双重控制的作用。也可以说,过滤+UVGI方式将是制药空气净化技术的创新与突破。