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研究表明,UVC可以殺死空氣中99.9%的新冠病毒

2021-12-20


研(yan)究證實(shi):UVC 紫光(guang)可(ke)殺死空(kong)氣中99.9%的冠(guan)狀(zhuang)病毒

 

近(jin)日,美(mei)國(guo)哥(ge)倫比(bi)亞(ya)大學(xue)的研究(jiu)人員在Nature子(zi)刊Scientific Reports在(zai)線(xian)發表(biao)了(le)一(yi)篇名(ming)為《  Far-UVC light (222nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses》的研究論(lun)文(wen)(點(dian)附件(jian)下載),中(zhong)文譯(yi)名是(shi)《遠(yuan)紫外(wai)線(222 nm)可有效安(an)全(quan)地殺死(si)空氣(qi)中冠狀病毒》。研究證明,far-UVC 222 nm的紫(zi)外線可以(yi)殺(sha)死出(chu)現在空氣飛沫(mo)中的(de)逾99.9%的季節性冠狀病(bing)毒。

 

據該(gai)研究的領(ling)導(dao)作(zuo)者(zhe)、哥倫(lun)比亞大(da)學迷(mi)走(zou)神(shen)經(jing)內(nei)科和(he)外科醫學院教(jiao)授、哥倫比亞大學歐文醫(yi)學中心放(fang)射研究中心(xin)主(zhu)任大衛(wei)·布倫納(David Brenner)博士(shi)表示(shi):“根(gen)據成人香蕉视频app下载官方的研究成果,在目(mu)前(qian)的監(jian)管限(xian)製內通過C波(bo)段遠紫外線進(jin)行持續的空氣消(xiao)毒(du),可能會大幅(fu)降低人類居(ju)住(zhu)的室內環(huan)境(jing)中經空氣傳(chuan)播(bo)的病毒水平。”

 

這(zhe)項(xiang)研究的論文於6月24日(ri)發(fa)表在《科(ke)學報(bao)告(gao)(Scientific Reports)》期(qi)刊(kan)上。

研究論文發表在《科學報告(

 

論文中所(suo)指的“Far-UVC” 它屬(shu)於UVC的一部分,波長(zhang)範圍(wei)是207納(na)米(mi)~222納(na)米(mi)。它(ta)可以穿透微生物的遺(yi)傳物(wu)質並(bing)破壞(huai)遺傳物質(zhi)的鍵,阻止(zhi)其複製(zhi),從而對物體和空氣進行消毒。但是,它無法(fa)穿透眼(yan)睛(jing)的淚液(ye)層(ceng)或(huo)者皮膚外圍的死細胞(bao)層,不會(hui)到(dao)達(da)或者損傷體內活細(xi)胞,所以不會導致皮膚(fu)癌或白(bai)內障(zhang)。簡單(dan)說,它對人類安全,但(dan)可以殺死細菌。

 

之(zhi)前的研究中,研究人員其(qi)實已經展示過C波段(duan)遠紫外線可以安全地殺死經空氣傳播的流(liu)感病毒。這篇(pian)新論文則將他們之前的研究拓(tuo)展(zhan)到季節(jie)性冠狀病毒,這些(xie)冠狀病毒在結構(gou)上(shang)與引(yin)起(qi)新型(xing)冠狀病毒肺(fei)炎(yan)(COVID-19)的新(xin)型冠狀病毒(SARS-CoV-2)相(xiang)似(shi)。

 

這項研究中,研究人員(yuan)使用(yong)了一個噴(pen)霧(wu)裝(zhuang)置(zhi)來(lai)氣溶膠(jiao)化兩(liang)種(zhong)常見的冠狀病毒。然後(hou),氣溶膠中含(han)有的冠狀病毒在C波段遠紫外線燈前的空氣中流動(dong)。在氣溶膠暴(bao)露於(yu)C波段遠紫外線之後,研究人員通(tong)過(guo)測試來觀(guan)察有(you)多少病毒仍(reng)然(ran)存活(huo)。

該設(she)備(bei)用於測試C波段遠紫外線殺滅(mie)經過空氣傳播的冠狀病毒的效果。

(圖(tu)片來源:哥倫比亞大學放射(she)研究中心)

 

研究發現,暴露(lu)的病毒逾(yu)99.9%都被非(fei)常(chang)低(di)劑(ji)量的C波段遠紫外線殺死。研究人員基(ji)於這些研究成果估(gu)計(ji),在目前的監管限製內持續暴露於遠紫外線將(jiang)在約(yue)8分鍾內殺死90%經空氣傳播的病毒,約11分鍾內殺死95%,約16分鍾內殺死99%,約25分鍾內殺死99.9%。

 

冠狀病毒對(dui)於遠紫外線的敏(min)感(gan)程(cheng)度(du)表明,在有人的室內公共場所使(shi)用頭頂(ding)的遠紫外線燈,顯(xian)著(zhu)降低冠狀病毒以及(ji)流感病毒等(deng)其他(ta)病毒人傳人的風(feng)險,是可行(xing)且(qie)安全的。冠狀病毒對(dui)UVC的敏感性(xing)表明,在有人居住的室(shi)內公共(gong)場所位於頭(tou)頂上方的UVC紫外線燈(deng)可能是可行和安全的,可以顯著降(jiang)低冠狀病毒以及流感等其他病毒在人與人之間傳播的風險。

 

在另(ling)一項正在進行的研究中,研究人員們(men)測試(shi)了C波段遠紫外線對於經空氣傳播的新型冠狀病毒的效力(li)。初(chu)步(bu)數據(ju)表明,遠紫外線燈對殺滅新型冠狀病毒同樣(yang)有效(xiao)。

(圖片(pian)來源(yuan):

 

布(bu)倫納表示:“遠紫外線並不(bu)能區分(fen)冠狀病毒的類型,所以成人香蕉视频app下载官方期望(wang)它能以同(tong)樣的方式(shi)殺死新型冠狀病毒。因(yin)為新型冠狀病毒主要通過咳嗽(sou)和打(da)噴嚏(ti)在空氣中形(xing)成的飛(fei)沫和氣溶(rong)膠傳播,所以一個(ge)可以安全滅活空氣中冠狀病毒的工具顯得非常重要(yao),特別(bie)是附近有人的情況(kuang)下。

 

布倫納繼續(xu)說道(dao):“因為(wei)可以在有人的空間例如醫院、公交車(che)、飛機、火車、火車站(zhan)、學校(xiao)、餐(can)館(guan)、辦(ban)公(gong)室、劇院(yuan)、健(jian)身(shen)房以及任(ren)何(he)人們可以聚(ju)集(ji)的室內場(chang)所安全使用,所以C波段遠紫外線可以配(pei)合(he)其他措施(shi)使用,例(li)如(ru)戴口(kou)罩或者洗(xi)手(shou),來限製新型冠狀病毒以及其他病毒的傳播。

 

雖(sui)證實有效,關(guan)於紫外線殺菌(jun)消毒還(hai)是要看(kan)!

 

根據電(dian)磁波譜(pu)中波長劃(hua)分:紫外線(Ultraviolet)是指電磁(ci)波譜中波長從(10納米~400納米)輻(fu)射的總稱(cheng),波長介於可見(jian)光和X射線之間,對於肉(rou)眼來說(shuo)不可見。

 

1801年,德(de)國物理(li)學家(jia)裏(li)特發現(xian)在日光光譜的紫端外側一段能夠使含有溴(xiu)化銀(yin)的照(zhao)相底片感光,從(cong)而發現了紫外線。紫外線可以用來滅菌,但是過多的紫外線進入人體會造(zao)成皮膚癌和白內障等疾病。

摘(zhai)自:浙江大學教授、浙江(jiang)智(zhi)慧健康(kang)照明(ming)研究中心主任牟(mou)同升(sheng)在《紫外線劑量(liang)和光生物安全評(ping)價(jia)》報告

 

紫外線可根據波長不同可分為四(si)個區域(yu):長波紫外線簡稱UVA,波長320納米~400納米;中波紫外線簡稱UVB,波長280納米~320納米;短波紫外線簡(jian)稱UVC,波長200納米~280納米;真空紫外線簡稱UVD,波段波長100納米~200納米。

 

其中,長波紫外線(對衣物和人體皮(pi)膚的穿(chuan)透(tou)性遠比中波紫外線要強,可達到真皮深處,並可對表皮部(bu)位(wei)的黑(hei)色(se)素(su)起作用,從而引起皮膚黑色素沉(chen)著,使皮膚變(bian)黑,因而(er)也稱為“長波黑斑(ban)效應(ying)紫外線”。

 

中波紫外線(的極(ji)大部分都(dou)被(bei)皮膚表皮所吸(xi)收,不能(neng)滲(shen)入(ru)皮膚內部。但由(you)於其能量較(jiao)高,可對皮膚產生(sheng)強烈(lie)的光損(sun)傷(shang),被照射部位真皮血(xue)管(guan)會產(chan)生擴(kuo)張(zhang),皮膚可出現紅腫(zhong)、水(shui)泡(pao)等症(zheng)狀,因而也(ye)稱為“中波紅(hong)斑效應紫外線”。

 

短波紫外線(具(ju)有消毒滅菌作用,也稱為“C波段紫外線”或者“短波滅菌紫外線”。其穿透能力最弱,無法穿透大部分的透明玻(bo)璃(li)及塑(su)料(liao)。日光中含有的短(duan)波紫外線幾乎(hu)完全被臭氧(yang)層吸收。短波紫外線對人體傷害(hai)很大,短時(shi)間(jian)照射即可灼傷皮膚,長期或高強度照射還會造成皮膚癌或者白內障等疾病。

 

傳統的短波滅菌紫外線(波長254納米)可用於給空病房或空地鐵(tie)車廂(xiang)等無(wu)人空間消毒。但是,在有人空間中直(zhi)接(jie)暴露在這些傳統(tong)紫外線燈下是不行的,因為這樣可能會有損健康。

 

摘自:浙江大學教授(shou)、浙(zhe)江智慧(hui)健康照明研究中心主任牟同升在《紫外線劑量和光生物安全評價》報告

 

浙江大學教授、浙江智慧健康照明研究中心主任牟同升在《紫外線劑量和光生物安全評價》報告中也曾(ceng)介紹,光輻射對人體(ti)健康影響(xiang)的光譜範(fan)圍:200(180)nm至(zhi)3000nm。益處(chu)是產生維生素D3、釋(shi)放一氧化(hua)氮(dan)保護心髒;害處就是容易(yi)得(de)白內障、皮膚癌(ai)、皮膚老化等。

 

光的波段是中性,其影(ying)響取決於如何應用,紫外線的平(ping)衡(heng)應用非常重要,這其中,劑量非常關鍵。一天(tian)當中,紫外線的劑量有不同的變化,對人的影響不同,也需要根據情(qing)況采(cai)取(qu)不同的保(bao)護(hu)措施。

 

UVC深(shen)紫外線對人體是否有傷害,怎(zen)麽防護?

 

UVC深紫外線對人體是否(fou)有傷害,怎麽防護?湖北(bei)深紫科技(ji)有限公司(si)市場總(zong)監陳景(jing)文在關於《深紫外線殺滅新冠病毒劑量調研綜述與(yu)深紫外LED‘淘(tao)氣三千(qian)問’》中講(jiang)述到:這是一個比較經典的問題(ti),UVC深紫外對人體皮膚危(wei)害不大,但對人體眼睛傷害較大。典(dian)型UVC-LED波長275 nm的紫外光幾(ji)乎97%以上會被人體皮膚角質層吸收(shou),99.9%以上被角(jiao)質層和表皮層吸收,極少一部分光會打到真(zhen)皮層。

 

紫外線隻(zhi)有作用到真皮層才(cai)會引起皮膚細胞癌變。所以通常認(ren)為UVC紫外線對人體皮膚影響不大。當然嬰(ying)兒(er)皮膚,包(bao)括(kuo)部分人體皮膚角質層更(geng)薄(bao),對UVC紫外線的抵抗(kang)力也就更差(cha)。人體眼睛沒有角質層保護。UVC紫外線直射將導致晶(jing)狀體、角膜(mo)病變。因此(ci)禁(jin)止人眼直視(shi)點亮(liang)的UVC-LED燈珠。

 

光的波長越(yue)短穿透能力越差,這是光的波粒二象(xiang)性決(jue)定(ding)的。當(dang)然具體到物質,還跟吸收有關。UVC深紫外線對人體有傷害嗎(ma)?一個最(zui)省事(shi)兒的回(hui)答(da)是,有,不要暴露在UVC紫外線中。但其實這中間存(cun)在很大的誤區,就是UVA,例如365、385、395對人體皮膚傷害是很大的,因為這個波長紫外線能穿透到人體的真皮層,引發皮膚細胞癌變。

摘自:湖北深紫科技有限公司陳景文博(bo)士 《深紫外線殺滅新冠病毒劑量調研綜(zong)述(shu)與深紫外LED‘淘氣三(san)千問(wen)’》

 

UVC紫外線,例如275nm,在成人表皮中的傳播深度淺(qian)的多。在穿透角質層後,97%以上的能量都會被吸收,最終穿透到真皮層的能量連0.1%都沒有。所以,準確來講,UVC深紫外對人體皮膚危害不大,沒有角質層的人眼則(ze)危險(xian)的多。當然,再(zai)弱(ruo)的光長期照射對人體也是有傷害的。

 

陳(chen)景文博士也提醒(xing)大家:所以不盲(mang)目懼(ju)怕(pa)UVC深紫外線,因為短時間皮膚照射傷害可以忽(hu)略(lve);也不要以身試險,盯(ding)著LED看肯定會導致(zhi)眼部受傷。

 

早已被認可,紫外線主要破(po)壞細菌病毒的DNA鏈條

 

早(zao)在疫情之初,中國科學院半導體所研究員、山西中科潞安紫外光電科技有限公司副(fu)總經理閆(yan)建昌(chang)就針(zhen)對《疫(yi)情防(fang)控(kong)與深紫外LED技術》給大家普(pu)及了很多(duo)知(zhi)識點。報告中指出,從大家已知的殺菌消毒的方式裏,可有很(hen)多有效的方法。包括直接高溫(wen)殺毒,用75%比例的酒精等。此外,紫外線殺菌消毒也是明確(que)被認可的,紫外殺菌消毒從原(yuan)理上來說沒(mei)有問題,但是需要注(zhu)意(yi)兩點,能夠(gou)起到殺滅冠狀病毒或者殺菌消毒作用的紫外線,首(shou)先(xian)需要紫外線的波長合適(shi),叫做(zuo)適宜(yi)的波段。同時也需(xu)要紫外線的能量要足夠,也就是紫外線的劑量要足(zu)夠。

 

從第(di)五(wu)版新型冠狀病毒的診療(liao)方案(an)中,成人香蕉视频app下载官方可以看到,使用強度大於每(mei)平方厘米90微瓦(wa)的紫外線照射光照密(mi)度30分鍾(zhong)。可以殺滅SARS病毒,而新型冠狀病毒與SARS病毒有很多的相似性。同屬於單股(gu)正(zheng)鏈RNA病毒,所以理論上科學合理使用紫外線,可以有效滅活冠狀病毒。但要注意,這裏紫外線需要達到一定的強度,而且需要達到一定的時間。實際上,如果說照射的強度很大的話(hua),時間也可以大大縮(suo)短。

 

紫外殺菌並不是特(te)別新鮮的事情,迄今(jin)為止,已(yi)經有近百(bai)年(nian)的曆(li)史(shi)。早在1903年,Niels Ryberg Finsen利(li)用紫外線實現治(zhi)療皮膚病,發表相關專(zhuan)著,並獲(huo)得了諾(nuo)貝爾(er)生理和醫學獎,曆史已久(jiu)。

 

閆建昌研究員表示:“紫外線之所以能夠實現高(gao)效的殺滅病毒病菌,主要是從根本上通過破壞DNA來滅菌。因為紫外線的光子能量非常高,可以破壞細菌病毒的DNA鏈(lian)條(tiao),而從根源上來殺滅細菌、病毒。”

摘自(zi):中國科學院半(ban)導體所研究員、山西中科潞安紫外光電科技有限公司副總經理閆建(jian)昌

《疫情防控與深紫外LED技術(shu)》報告

 

不同波段紫外線對於細菌,病毒的殺滅效果是有差別的。傳統用的紫外汞(gong)燈可能是253.7或者254納米的,實際上最有效的波段可能不止是在254納米。根據目前最新的研究結(jie)果,在264納米附近,紫外線的殺菌效果可能會更高。基於這個原理,可以說紫外線具有廣(guang)譜殺菌的特點,不管是細菌類、病毒類還是水藻(zao)類(lei),孢子類等各種微(wei)生物,殺滅效果都是非常顯著的,效率(lv)非常高。相比於其他殺菌方式,紫外線殺菌有一個好(hao)處就(jiu)是照完之後,關掉(diao)紫外線就沒有了,沒有化學過程的參與和汙染(ran)。

 

紫外線如果(guo)要實現有效的殺菌消毒,需要足夠的能量,包括要足夠的照射強(qiang)度和足夠的時間,同時需要合適的波段。根據波長,從長到短,紫外波段分為UVA、UVB和UVC,其中UVC是波長最短,能量最高的一個波段,成人香蕉视频app下载官方經常稱其為深紫外波段。實際(ji)上,對於殺菌消毒,真正最有效的就是UVC。

摘自:中國科學院半導體所研究員、山(shan)西(xi)中科潞(lu)安紫外光電科技有限公司副總經理閆建昌

《疫情防控與深紫外LED技術》報告

 

關於UVC深紫外線殺滅新型冠狀病毒劑量的探(tan)討(tao)

 

關於劑量標(biao)準(zhun),行業(ye)流傳一條名言(yan):不談(tan)劑量,就是耍(shua)流氓(mang)!

 

牟同升教授在上文提(ti)到過:“光的波段是中性,其影響取決於如何應用,紫外線的平衡應用非常重(zhong)要,這其中,劑量非常關鍵(jian)。”

 

深紫外UVC-LED的有效照射距(ju)離是多遠?有專業人士曾介(jie)紹(shao)到,深紫外UVC-LED的有效照射距離(li)不是定值,取決於光功(gong)率、光傳播介質、“有效”的定義(yi)標準。雖然沒有定值,但可以根據應用場景已知信息(xi)去估計有效距離,距離1.22米下, 8.9×105 pfu/mL濃度MERS病毒的殺滅所需時間分別為5min。

 

張國華研究員曾表示,殺菌的有效波段來看,波長應該在240nm-280nm之間,汞燈的紫外主要波長是254nm,紫外LED的波長一般常用的在275nm。有研究指(zhi)出,265nm波段殺菌最有效,不過,從實踐研究來看,254nm與275nm的殺菌效果在一個量級(ji),不分上下。目前新型冠狀病毒橫行,研究實踐(jian)發現,殺滅新型冠狀病毒,殺菌率:99.99%,需要的劑量為1445 mJ/cm2

摘自:湖(hu)北深紫科技有限公司市場總監陳景文

《深紫外線殺滅新冠病毒劑量調(diao)研綜述與深紫外LED‘淘氣三千問’》

 

後來,根據國內外幾篇文獻(xian)資(zi)料,有人也綜述了新型冠狀病毒劑量的致死劑量,TCID50初始(shi)濃度約105.8 /mL的2019-nCoV新型冠狀病毒NCP的99.99%紫外致死劑量為1445 mJ/cm2。但是通過光功率密度乘(cheng)以時間計算出來的。後來Bolb的張劍(jian)平博士指出了一個重要的細節,那(na)就是這個SARS的測(ce)試場景是高度25px的水溶液,用表麵(mian)的4016 強度來計算整(zheng)個溶液的照射劑量是不準確的。

 

輻照強度跟(gen)距離的平方呈反(fan)比,那麽(mo)溶液底(di)部和頂部的輻照強度是不一樣的,如果計算(suan)累(lei)積(ji)劑量,應該取線性平均值(zhi);LED是小(xiao)平光源近似點光源,被照射麵的分布也不是均(jun)勻(yun)的,但考慮(lv)到25px範圍內波動較小,影響不大, 這裏可近似平均。水溶液對UVC的吸收,前麵提到純(chun)水對275nm的吸收是比較少(shao)的,病毒分散的密度也有限。先不考慮水的吸收,在對深度積分後,鄭(zheng)重地(di)將致死劑量修(xiu)正為1085mJ/cm2,供各位行業同仁(ren)參考(kao)使用。

 

需要注意的是,“致死劑量"的實驗(yan)光源來源於低壓(ya)汞燈,其值尚(shang)難(nan)以指導UVC LED滅菌實踐。針對不同波長紫外線的致死劑量,是全行業麵臨(lin)且需要解決的問題,而不是看DNA吸收譜。


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