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      2. 新型冠狀病毒防疫中紫外消毒的正確使用
        [來源: 中國給水排水 ] [ 瀏覽點擊:564 ] [ 發布時間:2020-02-10 ] 字體:[ ]


        作者簡介:李夢凱,中國科學院生態環境研究中心副研究員,長期從事紫外消毒及高級氧化技術的原理及應用研究。主持國家自然科學基金、國際合作交流、美國國家地理、中科院等項目,發表SCI論文近40篇,獲國際紫外線協會(IUVA)“UV Young Professional Award”和“UV Product Innovation Award”、美國普渡大學Edward M. Curtis訪問教授獎、IWA-首創水星獎前沿科學類一等獎等。


        導語:紫外消毒已有很長的歷史。1903年丹麥人Niels Finsen基于光殺滅細菌原理,提出現代光療法而獲得了諾貝爾生理與醫學獎,之后百年,光(紫外線)消毒多次在人類急性傳染病防治中發揮了重要作用,如上世紀90年代北美“兩蟲”事件、2003年中國的SARS和2012年中東的MERS等。近期國內新型冠狀病毒(2019-nCoV)疫情嚴重,紫外線具有對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。



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        紫外消毒原理

        紫外線按波長范圍分為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,導致其堿基對發生聚合并阻止蛋白質合成,使得微生物不能繁殖,從而達到消毒的目的。

         

        紫外消毒是一種純物理作用,與傳統的氯、二氧化氯、臭氧、過氧乙酸等化學消毒劑相比,具有以下優點:

        1)紫外消毒無殘余消毒劑且不產生有毒副產物,避免對環境的二次污染和對被消毒物體的氧化腐蝕。

        2)紫外消毒設備安裝維修簡便,運行可靠且成本低。傳統的氯、二氧化氯、臭氧、過氧乙酸等化學消毒劑屬于劇毒、易燃、易爆或強腐蝕性物質,其生產、運輸、儲藏和使用有嚴格、特殊的安全要求。

        3)紫外消毒廣譜高效,對于絕大多數致病原生動物、細菌、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、1分鐘內可達該劑量)即可殺滅99.99%的致病微生物。

         

        但與其它技術一樣,紫外消毒也有其缺點:

        1)紫外線直線傳播,穿透性較差,無法像化學消毒劑一樣隨空氣或水流擴散至復雜結構的各個部位,從而限制了紫外線的應用。

        2)紫外消毒過程中,如果輻射劑量不足,一部分失活的微生物會發生復活現象。因此,紫外消毒需要保證達到要求的輻射劑量。

         

        紫外消毒的廣譜高效性意味著其對病毒也具有很好的殺滅效果。研究表明,紫外線對甲肝、乙肝、脊髓灰質炎、輪狀、冠狀、杯狀等病毒均具有很高的殺滅效率,目前僅發現腺病毒(adenovirus)和傳染性魚胰臟壞死病毒(infectious pancreatic necrosis)需要常規輻射劑量的5倍才能達到滅活效果。本次流行的2019-nCoV與SARS和MERS病毒同屬于冠狀病毒。國家疾控中心SARS研究團隊的結果表明,紫外輻射可將SARS病毒的感染性完全消除。美國愛荷華大學研究發現,紫外輻射5分鐘可滅活空氣中的MERS病毒達99.999%以上。美國德克薩斯健康醫學中心的研究表明,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其內的病毒提供保護,說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病毒對紫外線和熱敏感。



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        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、低壓高強汞燈(汞齊燈)、中壓汞燈和低于280 nm的紫外發光二極管(UV-LED)。低壓高強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汞燈分為有臭氧型和無臭氧型兩種。有臭氧型可發射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生成臭氧,雖然增加了臭氧消毒的額外效果,但使用時需特別注意臭氧對人體的傷害和被消毒物品的氧化腐蝕。無臭氧型僅發射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、環保(無汞)、微生物滅活效率高等優勢,隨著其生產技術日益成熟,不久的將來有望在各類空氣、水紫外消毒設備,特別是家用產品中發揮重要作用。

         

        2.2 紫外消毒設備的安裝和使用

        紫外線傳播遵循光學原理,簡單而言其輻射強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備,通常由專業公司進行安裝和調試。對于空氣中消毒,其設備安裝時應咨詢專業人員,合理確定安裝位置和消毒時間,以保證待消毒空間內各個位置均能達到要求的消毒劑量;在缺乏專業意見的情況下,需嚴格按照產品說明書進行,通常30分鐘輻照時間能達到一個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,中壓汞燈為2000~4000小時,需定期更換)、燈管表面污染(需定期清洗)和傳播介質紫外線透過率的影響。因此,紫外消毒設備建議配裝紫外傳感器,監測設備運行狀況,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:歷史上乃至當代多次傳染病都是通過飲用水進行傳播的。本次疫情期間,飲用水的微生物安全性應引起高度重視。美國環保署(EPA)、歐盟及我國國家標準基于不同致病微生物的滅活試驗,均規定飲用水紫外消毒劑量為40 mJ/cm2。我國目前在北京、上海、天津、濟南等地約20多個城市飲用水廠建有符合國標的紫外消毒設施,并與氯(或氯胺)聯用形成多重消毒屏障。此外,我國很多城市居民小區的二次供水中配裝有紫外消毒設備,而多種家用凈水器中也包含紫外消毒模塊,但這些安裝于管網末端的紫外消毒設備并非由國家統一管理,需注意輻射劑量的監測、燈管的定期更換(1~2年)和石英套管垢層的定期清洗(清洗頻率視水質情況而定)。

         

        污水:2003年的SARS疫情讓我國城市污水廠消毒得到極大重視。隨后十多年內,我國超過半數的城市污水廠建成紫外消毒設施,用以殺滅出水中的致病微生物,保障水環境安全和人體健康。在本次疫情期間,這些紫外消毒設備的運行、維護和監管還需進一步加強,保證輻射劑量達到國標要求(20 mJ/cm2)。此外,各醫院及臨時醫院的醫療污水中可能含有大量傳染性強的病毒,在使用紫外消毒時需注意污水的紫外線穿透率和流量的周期性變化,采用足夠保守的消毒劑量。

         

        2.4 紫外線在空氣消毒中的使用

        密閉空間消毒:目前已發現2019-nCoV的傳播可能包括飛沫傳播、接觸傳播和氣溶膠傳播。其中病毒飛沫傳播和病毒氣溶膠傳播使得密閉空間的消毒至關重要,如室內(公共空間、家庭、病房等)、電梯、公共運輸(飛機、列車、公交、地鐵等)、私家車等。紫外消毒由于其安全、簡便、可控、可靠等優勢成為密閉空間消毒的重要選擇,使用時通常選用無臭氧型紫外燈,安裝于空氣循環系統或直接在無人條件下輻射消毒。

         

        可能攜帶病原體的物品消毒:如衣物、器具、電梯按鍵、門把手等。據央視新聞報道,2019-nCoV在適宜環境下可存活5天。由于紫外線直線傳播,需注意紫外燈應照射到所有需要消毒物體的表面,并需注意操作人員的防護。



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        紫外線的安全防護


        紫外線在殺滅致病微生物的同時,對人體眼睛和皮膚具有較大的傷害,國內曾出現多起誤開紫外消毒燈傷人的事件。因此在紫外消毒時,應避免紫外線直接照射到人體(如在無人條件下使用、或佩戴紫外線防護鏡并遮擋裸露皮膚)。有臭氧型紫外燈需特別注意通風,避免生成的臭氧傷害人體。



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        小結與建議


        紫外消毒對絕大多數致病微生物[包括本次新型冠狀病毒(2019-nCoV)]均有廣譜高效的殺滅作用。與傳統的化學消毒劑相比,紫外消毒具有無二次污染、操作安全可靠、微生物滅活效率高等優點,可在本次疫情控制上獲得重要應用。

         

        對于飲用水和污水的紫外消毒,建議目前通過降低單一模塊流量、開啟備用模塊等方式獲得足夠保守的消毒劑量,或增加其他消毒劑(如氯)的投加量,形成多屏障消毒。

         

        對于空氣中的紫外消毒,建議在專業人士的指導下使用。在家用且缺乏專業意見的情況下:1)選用低壓汞燈(波長254 nm),A和B波段紫外燈(用于醫療康復、治療皮膚病、黃疸等)無消毒效果;2)嚴格按照使用說明書,并考慮病毒在環境中因遮擋而不能被紫外線殺滅的問題,需讓被消毒物品各表面輪流暴露在紫外線下;3)通常采用30 min輻照時間;4)注意安全防護,避免紫外線直接照射到眼睛和裸露皮膚,使用有臭氧型紫外燈時需注意通風。



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