Czy zastosowanie promieniowania nadfioletowego pomaga zmniejszyć zagrożenie spowodowane przez COVID-19? Jak bezpiecznie korzystać z dezynfekcji UVC?
Co to jest promieniowanie UV
Promieniowaniem nadfioletowym określa się promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu długości fal od 100 nm do 400 nm.
Promieniowanie to dzieli się na trzy podzakresy:
– nadfiolet bliski (UVA) o zakresie długości fal między 315 nm a 400 nm,
– nadfiolet średni (UVB) o długościach fal 180–315 nm,
– nadfiolet daleki (UVC) o długościach fal między 100 nm a 180 nm (rys. 1).
Podział promieniowania nadfioletowego na podzakresy wynika z ich różnego oddziaływania na organizmy żywe, w tym na człowieka. Zakres promieniowania UVC poniżej 200 nm nazywamy nadfioletem próżniowym, bowiem występuje tylko w próżni i pochłaniane jest nawet przez bardzo cienką warstwę powietrza. W praktyce możliwe narażenie na promieniowanie UVC sprowadza się do zakresu długości fal między 200 nm a 280 nm, zatem, nawet jeśli jakieś źródło wytwarza promieniowanie poniżej 200 nm, to praktycznie nie ma możliwości narażenia organizmów żywych i człowieka na to promieniowanie w normalnych warunkach życia czy pracy, gdyż jest ono silnie pochłaniane przez powietrze.
Warto zwrócić uwagę, że promieniowanie UVC praktycznie nie występuje w środowisku naturalnym człowieka, gdyż na skutek pochłaniania go przez atmosferę okołoziemską nie docierado powierzchni Ziemi. Naturalne promieniowanie UV (słoneczne) docierające do powierzchni Ziemi mieści się w zakresie 290–400 nm, czyli w zakresie UVB i UVA. Jedyne źródła promieniowania UVC występujące w środowisku życia i pracy to źródła sztuczne wytwarzane przez człowieka. Mogą to być zarówno różnego rodzaju promienniki elektryczne (świetlówki UVC, lampy rtęciowe średnioprężne, lampy ksenonowe, a ostatnio źródła LED), jak i źródła technologiczne, czyli takie, które emitują promieniowanie UVC jako efekt uboczny np. podczas procesu spawania łukowego. Łuk spawalniczy jest jednym z najsilniejszych sztucznych źródeł emitujących promieniowanie UV.
Biologiczne oddziaływanie promieniowania UVC
Biologiczne działanie może wywołać jedynie promieniowanie pochłonięte. Oddziaływanie promieniowania UV, w tym UVC, na tkanki biologiczne ma charakter fotochemiczny, a jego skutek biologiczny zależy od ilości pochłoniętego promieniowania, długości fali i rodzaju eksponowanej tkanki biologicznej (jej własności optycznych i biologicznych). Procesy fotochemiczne wiążą się z reakcją chemiczną specyficzną dla stanu wzbudzonego. Reakcje te odpowiadają za uszkodzenia przy małych poziomach gęstości mocy [1] (od ok. 10 mW/cm2 oraz przy jednoczesnej wysokiej absorpcji promieniowania przez tkankę lub mikroorganizm. Oddziaływanie fotochemiczne ma charakter sumacyjny.
Szkodliwe oddziaływanie promieniowania UVC na organizm człowieka
Przy oddziaływaniu fotochemicznym na organizm człowieka wyróżnia się skutki ostre, czyli występujące w czasie do 24 godz. po ekspozycji, i skutki chroniczne, czyli oddalone w czasie po wielokrotnej ekspozycji na to promieniowanie. Klasyfikacja skutków szkodliwych dla skóry i oka została przedstawiona w Tabeli 1.
O ile wystąpienie skutków ostrych po jednorazowym oddziaływaniu UVC prowadzi do bolesnych schorzeń, takich jak zapalenie rogówki albo oparzenie skóry, to są to schorzenia, które po pewnym czasie ustępują. Z kolei sumacyjny charakter oddziaływania fotochemicznego skutkuje tym, że mogą wystąpić poważne zmiany chorobowe (np. nowotworowe) dopiero po wieloletniej ekspozycji, nawet jeśli były to jednorazowo małe dawki tego promieniowania.
Mechanizmy fotochemiczne uszkodzeń tkanki dominują w obszarze nadfioletu UVC i UVB, z maksimum skuteczności w wywoływaniu skutków szkodliwych dla oczu i skóry przy długości fali 270 nm.
Zagrożenia dla zdrowia, będące następstwem promieniowania UVC, wskazuje na konieczność zachowania wszelkich środków bezpieczeństwa podczas obsługi lamp bakteriobójczych i naświetlania pomieszczeń za ich pomocą. Nie wolno ich stosować do dezynfekcji skóry.
Bakteriobójcze oddziaływanie promieniowania UVC na mikroorganizmy
Promieniowanie UVC, szczególnie to z zakresu 250–280 nm [2], jest szczególnie skuteczne do unicestwiania lub dezaktywacji różnego rodzaju mikroorganizmów, takich jak: bakterie, wirusy, grzyby, inne patogeny. Działanie to nazywa się bakteriobójczym, choć odnosi się do wszystkich ww. mikroorganizmów (nazywanych dalej również patogenami). Każdy z mikroorganizmów posiada swój kod genetyczny, który jest zapisany w kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA). Mechanizm bakteriobójczy polega na absorbowaniu przez DNA energii promieniowania UVC, które wzbudzając reakcje fotochemiczne, powoduje zniszczenie zapisu genetycznego – tym samym zostaje zahamowany proces podziału komórek oraz ustają inne funkcje metaboliczne. Jest to równoznaczne z utratą zdolności reprodukcji i następuje dezaktywacja patogenu, który przestaje stanowić zagrożenie dla człowieka [3].
Najbardziej podatne na działanie promieniowania UVC są bakterie i wirusy, trochę mniej drożdże, a najmniej pleśnie.
Przykładowe porównanie podatności względnej dwóch rodzajów bakterii i jednego bakteriofaga (bakteriofag jest to wirus atakujący bakterie) na działanie dezynfekcyjne poszczególnych długości fal z zakresu UVC przedstawiono w Tabeli 2 (w tabeli podano podatności jako współczynniki ważenia, gdzie 1 oznacza maksymalną stwierdzoną podatność przy określonej długość fali, a pozostałe wartości podatności są odniesione do wartości maksymalnej). Przedstawione w tabeli patogeny są powszechnie występującymi w wodzie i dezaktywuje się je w systemach dezynfekcji wody poprzez zastosowanie promieniowania UVC.
Jakkolwiek wrażliwość poszczególnych mikroorganizmów na promieniowanie UVC jest różna, to ogólnie przyjmuje się, że maksimum podatności występuje przy 265 nm. Promienników tych używa się zatem do dezynfekcji powierzchni, cieczy i powietrza. Jaka jest definicja pojęcia „dezynfekcja”? Pod tą nazwą kryje się postępowanie, którego celem jest zmniejszenie populacji mikroorganizmów o 99,9% [2].
Zalety i wady stosowania technologii UV do dezynfekcji
Jakie są podstawowe zalety stosowania technologii UV w celu dezynfekcji?
– Wysoka skuteczność dezynfekcji dużej liczby mikroorganizmów.
– Brak wpływu na własności fizykochemiczne dezynfekowanej wody (nie powstają uboczne związki chemiczne).
– Możliwość dezynfekcji zarówno powierzchni, wody (cieczy), jak i powietrza.
Jakie są podstawowe wady tej metody?
– Konieczność stosowania środków bezpieczeństwa w celu uniknięcia ekspozycji ludzi, zwierząt i roślin na szkodliwe promieniowanie UVC.
– Wytwarzanie w powietrzu szkodliwego dla zdrowia ozonu.
– Powodowanie fotodegradacji naświetlanych materiałów z tworzyw sztucznych, papieru, tkanin itp.
Historia wykorzystania UV do celów bakteriobójczych
Okazuje się, że historia wykorzystania promieniowania UVC do celów bakteriobójczych sięga XIX wieku. Miała ona swoje wzloty i upadki, a obecnie można zauważyć wyraźne odrodzenie tego sposobu dezaktywacji mikroorganizmów.
W 1930 roku F.L. Gates przedstawił pierwszy opracowany analitycznie rozkład widmowy skuteczności bakteriobójczej nadfioletu z maksimum przy 265 nm [4]. Wyniki jego badań były zaimplementowane w opublikowanej w 1935 roku przez CIE (Międzynarodową Komisję Oświetleniową) krzywej względnej czułości bakteriobójczej [5]. W tym samym dziesięcioleciu (1930 rok) Westinghouse opracował pierwszą komercyjną lampę bakteriobójczą, głównie do zastosowań w szpitalach.
Do czasu wystąpienia pandemii koronowirusa SARS- -CoV-2 powszechne stosowanie lamp bakteriobójczych dotyczyło przede wszystkim:
– szpitali, tak w salach operacyjnych, jak i w salach chorych,zarówno do dezynfekcji powierzchni, narzędzi chirurgicznych, jak i powietrza;
– zakładów przetwórstwa spożywczego (dezynfekcja powierzchni i powietrza w obrębie linii produkcyjnych, w magazynach i halach produkcyjnych);
– zakładów farmaceutycznych (dezynfekcja powierzchni i powietrza w obrębie linii produkcyjnych i hal produkcyjnych);
– zakładów przemysłu elektronicznego (dezynfekcja powierzchni materiałów i linii produkcyjnych);
– wodociągach i oczyszczalniach wody (uzdatnianie wody),
– systemów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych;
– laboratoriów, w których występowały zagrożenia mikrobiologiczne.
Zmniejszenie zagrożenia COVID-19 przez zastosowanie promieniowania nadfioletowego
W czasie narastającej pandemii koronowirusa SARS–CoV-2 i po upowszechnieniu informacji, że jest to wirus, który może być również dezaktywowany promieniowaniem UVC, gwałtownie wzrosło zainteresowanie zakupem promienników UVC– zarówno do dezynfekcji pomieszczeń pracy (w biurach i przemyśle, gdzie dotychczas tego nie stosowano), miejsc użytecznościpublicznej (przychodnie, urzędy, sklepy wielkopowierzchniowe, szkoły), środków komunikacji publicznej (autobusy, samoloty, pociągi), jak i do zastosowań domowych.
W miejscach pracy i miejscach użyteczności publicznej służby BHP lub wytypowane do tego zadania osoby są odpowiedzialne za opracowanie odpowiednich procedur bezpiecznego stosowaniat ych promienników oraz mają nad nimi nadzór, tak aby stosowanie ich nie stanowiło zagrożenia dla ludzi. Aby odpowiednio opracować procedury naświetlania, stosowana do tego celu oprawa bakteriobójcza powinna jednak mieć dołączoną instrukcję bezpiecznej obsługi wraz z informacjami niezbędnymi do wyznaczenia czasu naświetlania w celu uzyskania takiej dawki promieniowania, która będzie skuteczna w dezaktywacji danych mikroorganizmów, np. koronowirusa SARS-CoV-2. Niestety, istniejące na rynku oprawy często nie zawierają takiej informacji. Jak zatem użytkownik ma określić, jak długo i w jakiej odległości w stosunku do naświetlanej powierzchni ma świecić dana lampa? Jaka kubatura pomieszczenia wokół jest skutecznie
naświetlana w ciągu np. 30 min? Czy lampa ma stać w jednym miejscu dłużej, czy należy ją przestawiać w kilka miejsc w danym pomieszczeniu? Ile lamp zastosować jednocześnie, aby skrócić czas naświetlania? Te i wiele innych pytań mają użytkownicy, którzy chcieliby, aby skuteczność dezynfekcji była zadowalająca.
| Promieniowaniu UVC poświęca się dzisiaj wiele uwagi. Jego doskonałe właściwości dezynfekcji powietrza, wody i powierzchni sprawiają, że w obecnej sytuacji każde źródło, które może stać się skutecznym narzędziem w walce z groźnymi patogenami, jest na wagę złota. Firma OSRAM ma wieloletnie doświadczenie w produkcji promienników i gotowych opraw UVC. Wytwarzane w Europie lampy Puritec HNS dostarczamy od lat do wielu odbiorców. Szeroka oferta kilkudziesięciu różnych modeli pozwala na idealne dopasowanie do opraw i obszarów zastosowań. Nasze promienniki UVC są wybierane przez znanych producentów wyrobów medycznych i stają się głównym źródłem światła m.in. w oferowanych przez nich lampach bakteriobójczych.W portfolio OSRAM również można znaleźć profesjonalne oprawy bakteriobójcze, dostępne pod nazwą AirZingTM PRO. W dzisiejszym świecie, kiedy tak wielkie znaczenie mają dla nas dezynfekcja i ochrona przed zakażeniami, gotowe oprawy dezynfekcyjne sprawdzą się w wielu miejscach – nie tylko w placówkach medycznych, lecz także w biurach, restauracjach, centrach handlowych, a także na lotniskach. Obecnie na rynku można znaleźć wiele produktów tego typu. Podejmując jednak decyzję o zakupie i instalacji lamp bakteriobójczych, zawsze warto mieć na uwadze ich skuteczność i trwałość. By inwestycja w ochronę naszego zdrowia miała sens, powinniśmy wybrać produkt, który jest sprawdzony i gwarantuje deklarowane przez producenta parametry. Jacek Motyka, Country Sales Manager Entertainment & Industry w firmie Osram |
Szczególny niepokój budzi reklamowanie przez producentów lamp bakteriobójczych zastosowania ich w domach. Brak
powszechnej wiedzy o zagrożeniach dla zdrowia powodowanych przez promieniowanie UVC oraz niekontrolowane (bez nadzoru) stosowanie tych lamp w domach może prowadzić w efekcie do większych szkód niż korzyści. Ponadto instrukcja obsługi opraw nie zawiera wystarczających informacji o bezpiecznym stosowaniu tych opraw pod względem zagrożeń powodowanych promieniowaniem UVC, a same oprawy często nie mają nawet etykiet ostrzegawczych i informacyjnych.
Wymóg bezwzględnego przestrzegania zakazu przebywania w naświetlanym promieniowaniem UVC pomieszczeniu, dotyczący zarówno ludzi, jak i zwierząt, może być w domu trudnydo r ealizacji. Łatwo sobie wyobrazić, że pod nieobecność rodziców dzieci mogą załączyć taką oprawę niechcący lub dla zabawy. Należy wiedzieć, że promieniowanie UVC nie jest widziane przez narząd wzroku i można przebywać w zasięgu takiego 
promieniowania, nie wiedząc, że lampa jest załączona. Ostry efekt działania UVC to przykre dolegliwości zapalenia rogówek i spojówek oraz poparzenia skóry. Ponadto emisji UVC towarzyszy wydzielanie ozonu, który również jest szkodliwy dla zdrowia. Wymaga to wietrzenia pomieszczeń po naświetlaniu. Warto również zwrócić uwagę na szkodliwe działanie tego promieniowania na rośliny, które należałoby na okres naświetlania wynosić z pomieszczenia. Naświetlanie promieniowaniem UVC materiałów z tworzyw sztucznych, tkanin (np. zasłony, dywany, tapicerka mebli), książek, obrazów oraz mebli powoduje ich stopniową fotodegradację (np. zażółcenie, odbarwianie, pogorszenie własności mechanicznych).
Bezpieczne korzystanie z dezynfekcji UVC
Bezpieczne korzystanie z technologii UVC można zapewnić poprzez przestrzeganie następujących podstawowych zasad:
– dobór właściwego promiennika UVC stosownie do przewidywanej eksploatacji oprawy, przeznaczenia i kubatury pomieszczenia (nie stosować nadmiarowych mocy promiennika, jeśli nie ma takiej potrzeby);
– zachowanie odległości: natężenie napromienienia na powierzchni naświetlanej deklarowane jest zazwyczaj przy odległości 1 m od źródła; wraz z oddalaniem się powierzchni od źródła wartość natężenia będzie malała z kwadratem odległości, a wraz z przybliżaniem – rosła;
– zakup opraw posiadających:
- włącznik i wyłącznik czasowy emisji promieniowaniam UVC lub załączanych zdalnie (np. przez pilota);
- instrukcje bezpiecznej obsługi pod względem zagrożenia promieniowaniem UVC wraz z informacją dotyczącą natężenia napromienienia promieniowaniemUVC w odległości 1 m od oprawy;
- informacje dotyczące konserwacji oprawy (częstotliwość czyszczenia oprawy, wymiany źródeł promieniowania na nowe);
- oprawa powinna posiadać wszelkie niezbędne certyfikaty potwierdzające jej skuteczność działania bakteriobójczego (na podstawie badań wykonanych przez jednostki uprawnione);
- odpowiednie etykiety informacyjne o emisji szkodliwego dla zdrowia promieniowania UVC i konieczności
ochrony oczu i skóry;
– przestrzeganie instrukcji bezpiecznej obsługi oprawy;
– zakaz przebywania ludzi i zwierząt w pomieszczeniu, w którym dokonywana jest dezynfekcja bezpośrednim promieniowaniem UVC;
– w razie konieczności wejścia do pomieszczenia, gdzie występuje emisja bezpośredniego promieniowania UVC, należy stosować środki ochrony oczu i twarzy przed promieniowaniem UV (np. przyłbicę ochronną) oraz ubranie robocze z długim rękawem, rękawice ochronne i nakrycie głowy;
– każdorazowo po naświetlaniu należy wietrzyć pomieszczenie;
– podczas naświetlania pomieszczenia powinno być zamknięte bez możliwości wejścia do niego osób nieuprawnionych.
Promienniki i oprawy bakteriobójcze występujące na rynku
Stosowanie dezynfekcji promieniowaniem UVC od ponad 100 lat przyczyniło się do skonstruowania ogromnej liczby bardzo różnych opraw dedykowanych różnym zastosowaniom. Przez większość tych lat wykorzystywano do tego celu głównie lampy rtęciowe niskoprężne (świetlówki) i średnioprężne, których maksimum emisji występuje przy długości fali 253,7 nm (rys. 2).
Ten rodzaj źródeł doskonale sprawdza się nadal, choć na przestrzeni ostatnich kilku lat pojawiły się na rynku również promienniki nowej generacji LED UVC. Obecnie dostępne są na rynku źródła LED emitujące UVC z zakresu dedykowanego celom bakteriobójczym, tj. od 250 do 280 nm. Wyróżnia się wśród nich źródła o następujących długościach fal, przy których występuje maksimum emisji: 250 nm, 255 nm, 260 nm, 265 nm, 270 nm, 275 nm i 280 nm.
| W Signify od ponad 35 lat zajmujemy się wykorzystaniem technologii UVC w produktach i rozwiązaniach, które oferujemy na rynku. Dzięki zdobytym doświadczeniom potrafimy w efektywny sposób projektować zarówno produkty, jak i kompletne rozwiązania wykorzystujące UVC do dezynfekcji powietrza, wody i powierzchni. Dokonaliśmy szeregu innowacji, które sprawiają, że oferowane przez nas produkty UVC posiadają unikatowe cechy. Specjalne szkło TUV sprawia, że niskoprężne promienniki Philips TUV nie emitują ozonu, który jest toksyczny dla ludzi, zwierząt i roślin. Dzięki temu urządzenia do dezynfekcji oparte o nasze promienniki można stosować bez potrzeby przewietrzania pomieszczeń po dezynfekcji, a w przypadku urządzeń przepływowych 24 h na dobę. Przy produkcji promienników wykorzystujemy też innowacyjną technologię powlekania specjalną substancją naczynia wyładowczego promiennika, która zapewnia praktycznie stałą moc UVC przez cały okres użytkowania lampy. Użyteczna trwałość promiennika Philips TUV 30W G13 przy pracy na stateczniku elektronicznym wynosi 18 000 h (90% emisji UVC). Sprawność przemiany energii elektrycznej dostarczanej do promiennika Philips TUV 30W G13 na użyteczne do dezynfekcji promieniowanieUVC wynosi aż 44% co sprawia, że technologia UVC jest jednym z najbardziej efektywnych sposobów uzyskania szybkiej dezynfekcji na poziomie 99.9%. Warto wspomnieć, że w Polsce Signify produkuje oraz prowadzi badania i rozwój niskoprężnych promienników UVC, które używane są na całym świecie. mgr inż. Bogdan Ślęk, ekspert UVC, Signify |
Jak przedstawiono w Tabeli 2, LED UV od 255 nm do 275 nm charakteryzują się lepszą skutecznością w zwalczaniu wybranych bakterii niż świetlówka UVC o maksimum emisji 253,7 nm. Wynika to z ich lepszego dopasowania do krzywej absorpcji DNA. Niskociśnieniowe lampy rtęciowe emitują niemal całe swoje promieniowanie w jednym prążku widma o długości fali 253,7 nm (około 254 nm), a ich całkowita moc wyjściowa jest w przybliżeniu równa mocy wyjściowej w zakresie UVC, aczkolwiek przy nieoptymalnej długości fali w stosunku do maksimum krzywej absorpcji DNA (rys. 3). Średniociśnieniowe lampy rtęciowe emitują szerszy zakres długości fal, który obejmuje zakres bakteriobójczy, ale także niepotrzebne do celów dezynfekcji promieniowanie spoza zakresu bakteriobójczego. W rzeczywistości tylko około 20–30% emisji promieniowania optycznego jest z zakresu UVC [2].
Z kolei wąskie, ale ciągłe widmo źródła LED UVC 265 nm znajduje się w pożądanym do dezynfekcji zakresie UVC, co pozwala nauzyskanie bardziej wydajnego systemu bakteriobójczego.
Producenci LED UVC deklarują skuteczną dezynfekcję UVC koronawirusa SARS-CoV-2 nawet w czasie do 30 s, ale przy bardzo bliskiej odległości od powierzchni, wynoszącej 3 cm (rys. 4).
Wraz z oddalaniem się źródła od powierzchni naświetlanej natężenia napromienienia będzie malało, a pożądana dawka będzie osiągana w dłuższym czasie.
Podobnie jak w przypadku źródeł LED stosowanych do ogólnych celów oświetleniowych, źródła LED UVC charakteryzują siębardzo małymi gabarytami (są to źródła punktowe, których strumień energetyczny może być skierowany dokładnie na cel), długątrwałością oraz małym poborem mocy. Ich atutem może być możliwość wyboru długości fali dedykowanej maksymalnej podatności danego mikroorganizmu. Jednak brak wielokierunkowej emisji przy naświetlaniu dużych powierzchni lub pomieszczeń o dużej kubaturze może być wadą i w tych sytuacjach lepiej sprawdzą się niskoprężne lub średnioprężne lampy rtęciowe.
| Nasze 30-letnie doświadczenie w branży oświetleniowej, zaplecze techniczne i know-how zespołu LUG sprawiły, że mogliśmy bardzo szybko zareagować na bieżącą sytuację związaną z pandemią COVID-19, czego efektem jest rodzina opraw PURELIGHT LUG. Wykorzystana przez nas technologia promieniowania UVC jest rekomendowanym przez WHO narzędziem, które skutecznie redukuje zagrożenie mikrobiologiczne. Promieniowanie UVC dociera do trudno dostępnych zakamarków i likwiduje 99,9% szkodliwych mikroorganizmów w pomieszczeniu. Udowodniono, że jest skuteczne również w walce z koronawirusami, ponieważ niszczy ich cienką warstwę lipidową, powodując ich dezaktywację. Wychodząc naprzeciw potrzebom naszych klientów, przygotowaliśmy różne warianty opraw UVC, m.in. oprawę DIRECT z bezpośrednim promieniowaniem, oprawę typu FLOW do oczyszczania powietrza lub wariant HYBRID łączący w sobie obie te funkcje. Oferujemy także szereg akcesoriów, które pomagają w przestrzeganiu najwyższych standardów bezpieczeństwa i zachowaniu zdolności użytkowej lamp. Należą do nich m.in. sensory ruchu, czujniki otwarcia drzwi, licznik czasu pracy. Dzięki technologii SMART sterowanie oprawami możliwe jest z dowolnego miejsca bez konieczności przebywania w sterylizowanej przestrzeni. W zależności od potrzeb i rodzaju produktu możemy wykorzystać zaproponowane rozwiązania również w obecności ludzi i zwierząt w pomieszczeniu. Oprawy PURELIGHT LUG znajdą zastosowanie w sektorze publicznym i prywatnym. Nasze materiały dotyczące opraw PURELIGHT LUG, m.in. strona internetowa, webinaria, broszury informacyjne, przybliżają wykorzystywaną przez nas technologię i korzyści z niej płynące. Jesteśmy przekonani, że rozwiązania w technologii UVC to zarówno efektywny, jak i bezpieczny sposób walki z zagrażającymi zdrowiu mikroorganizmami, który z czasem stanie się jednym z najczęściej stosowanych środków podnoszących bezpieczeństwo w przestrzeniach publicznych. Kalina Stawiarz, product manager w LUG Light Factory |
Na tle przedstawionych informacji można z dużym prawdopodobieństwem stwierdzić, że źródła LED UVC mają przyszłość. Przede wszystkim dlatego, że można dobrać maksimum emisji UVC stosownie do występujących mikroorganizmów, a tym samym skutecznie dezynfekować przy mniejszej emisji strumienia energetycznego. Nie pozostaje to jednak bez konsekwencji w zakresie zagrożeń promieniowaniem UVC dla człowieka. Maksimum skuteczności promieniowania UVC w wywoływaniu skutków szkodliwych dla skóry i oczu występuje przy wartości 270 nm,
czyli zbliżonej do skutecznej wartości dezaktywacji mikroorganizmów. Stąd przy tych źródłach UVC należy również restrykcyjnie przestrzegać zasad bezpiecznej obsługi. Przyjmijmy, że każdy z przedstawionych w Tabeli 3 promienników UVC wytwarza na powierzchni oddalonej o 1 m całkowite natężenie napromienienia wynoszące 1 W/m2 . Załóżmy, że dawka (napromienienie) promieniowaniem UVC o długości fali 265 nm skuteczna do 90% dezaktywacji tej bakterii wynosi 28 J/m2 , i sprawdźmy, jakie dawki promieniowania UVC o różnych długościach fal będą skuteczne do dezaktywacji tej bakterii oraz jakie przy tych wartościach dawki bakteriobójczej (i czasu naświetlania) występują zagrożenia aktyniczne dla skóry i oczu. Dodatkowo sprawdźmy wyznaczone dopuszczalne czasy ekspozycji dla dawki aktynicznej wynoszącej 30 J/m2 . Do wyznaczenia dawki aktynicznej przyjęte zostały współczynniki ważenia dla zagrożenia oczu i skóry promieniowaniem UV (skuteczność aktyniczna S(λ) zawarte w rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej (MPiPS) w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z ekspozycją na promieniowanie optyczne (tekst jednolity, Dz. U. 2013, poz. 1619).
Można zauważyć, że zastosowana długość fali promieniowania UVC istotnie wpływa na minimalny czas naświetlania w celu uzyskania 90% dezaktywacji bakterii, a w rozpatrywanym przykładzie występują przekroczenia dawki aktynicznej wynoszącej 30 J/m2 przy zastosowaniu długości fali powyżej 265 nm. Można łatwo spostrzec, że wyznaczone czasy naświetlania są w tym przypadku bardzo krótkie i wynoszą od 28 s do około 78 s, natomiast dopuszczalne czasy ekspozycji są najkrótsze w przypadku, gdy czasy naświetlania bakteriobójczego są najdłuższe. Wynika to z różnic w krzywych skuteczności zagrożenia aktynicznego człowieka i uszkodzenia DNA bakterii.
Rodzaje opraw bakteriobójczych
Bez względu na rodzaj stosowanych źródeł promieniowania UVC można podzielić oprawy bakteriobójcze na trzy grupy:
– oprawy bakteriobójcze bezpośredniego działania – służące do bezpośredniego naświetlania promieniowaniem UVC
powierzchni, powietrza lub cieczy. Podczas działania tych lamp w pomieszczeniu nie mogą przebywać ludzie i zwierzęta;
– przepływowe oprawy bakteriobójcze – służące głównie do dezynfekcji powietrza w pomieszczeniach, a dezynfekcja odbywa się wewnątrz zamkniętej komory w oprawie; skażone powietrze zasysane jest przez wentylator do wnętrza komory dezynfekcyjnej, a następnie przepływa przez komorę z małą prędkością, bezpośrednio przy promiennikach UVC i wydostaje się na zewnątrz oczyszczone mikrobiologicznie; w oprawach tych w zależności od typu na zewnątrz może przedostawać się znikoma ilość promieniowania UVC i można je zdetektować tylko blisko oprawy (w odległości nie większej niż 50 cm).
Podczas działania tych lamp w pomieszczeniu mogą przebywać ludzie i zwierzęta, pod warunkiem że oprawy te są umieszczone w odległości co najmniej 1 m od ludzi, a pomieszczenie jest wietrzone;
– oprawy bakteriobójcze dwufunkcyjne – dające możliwość zarówno naświetlania bezpośredniego, jak i naświetlania przepływowego.
Ponadto wyróżnia się zamknięte systemy dezynfekcji UV wody. W takich rozwiązaniach źródło UVC zamknięte jest w systemie, przez który przepływa woda. Przykład poszczególnych rodzajów opraw bakteriobójczych przeznaczonych m. in. do dezynfekcji w szpitalach przedstawiono na rys. 5.
Oprawy mogą być w wykonaniu:
– do instalacji na stałe – na sufi cie lub na ścianach, w przewodach wentylacyjnych i/lub do instalacji w wodzie lub liniach
technologicznych (rys. 5, 6),
– przenośnym – na statywie (rys. 7).
Podsumowanie
Promieniowanie UVC ma dwa oblicza. Jedno pozytywne: promieniowanie UVC jest skuteczne w dezynfekcji powierzchni, cieczy oraz powietrza i w praktyce może być stosowane do dezaktywacji większości mikroorganizmów. Drugie negatywne: działa szkodliwie na organizm człowieka, zwierząt oraz na rośliny. Chcąc wykorzystywać jego pozytywne działanie, należy jednocześnie unikać ekspozycji na to promieniowanie (bezpośrednie i odbite), a to oznacza, że należy restrykcyjnie przestrzegać ustalonych zasad bezpiecznej obsługi tych urządzeń.
Pomimo szerokiej oferty rynkowej opraw bakteriobójczych deklarowanych do zastosowań domowych nie zaleca się ich stosowania, zwłaszcza gdy producent nie podaje wiarygodnych wyników badań promieniowania UV tych opraw (tzn. potwierdzonych certyfi katem jednostki uprawnionej), nie zapewnia odpowiednich środków ochrony (załączanie/ wyłączanie: czasowe, zdalne na pilota itp.), nie załącza instrukcji bezpiecznego stosowania, a użytkownik nie ma świadomości zagrożeń powodowanych przez promieniowanie UVC.
Zastosowanie nowych technologii naświetlania bakteriobójczego ze źródłami LED UVC ma przed sobą przyszłość, ale korzystanie z niej nadal stanowi zagrożenie dla zdrowia człowieka, nawet w większym stopniu niż dotychczasowe promienniki UVC o maksimum emisji ok. 254 nm.
W obliczu współczesnych obaw dotyczących gruźlicy opornej na leki, bioterroryzmu, pandemii grypy i ciężkiego ostrego zespołu oddechowego, zainteresowanie naświetlaniem bakteriobójczym stale rośnie, a w dobie dzisiejszej pandemii koronawirusa SARS-CoV-2 przeżywa kolejne odrodzenie. Należy spodziewać się, że przez długi czas po pandemii będzie ono stosowane w celach profi laktycznych.
autor: dr hab. inż. Agnieszka Wolska,
profesor Instytutu CIOP-PIB Warszawa
Bibliografia
[1] Kaczmarek S., Mierczyk Z., Kuzaka B., Oddziaływanie promieniowania laserowego na tkankę biologiczną, „Wiadomości Lekarskie”, listopad/grudzień 1994, XLVII, s. 21–24.
[2] Randive R., Germicidal Eff ectiveness of UVC LEDs, “Water Conditioning & Purifi cation magazine”, http://wcponline.com/2016/12/15/germicidal-eff ectiveness-uvc-leds/.
[3] Łada-Tondyra E., Jakubas A., Porównanie systemów tekstronicznych ograniczających rozwój bakterii, http://pe.org.pl/articles/2020/2/29.pdf.
[4] Gates F.L., A study of the bactericidal action of ultra violet light: III. The absorption of ultra violet light by bacteria. J Gen Physiol. 1930, nr 14, s. 31–42.
[5] Commission Internationale de l’Eclairage. Compte rendu. Berlin: Proceedings of the CIE Session; 1935.
