紫外线杀菌技术及应用

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2020年爆发的新冠疫情，对公共卫生健康造成了极大威胁，影响了人类生活的方方面面。医院、学校和企业等机构，都希望尽可能保护其病患、学生、员工和顾客。而紫外线作为杀灭新冠病毒的一种有效手段，进入了公众视野。

首先，让我们了解紫外线。紫外线是电磁波谱的一部分，波长在10nm~400nm范围内。紫外线(UV)通常分为UV-C、UV-B和UV-A三个波段。紫外光谱在可见光谱之外，它的波长比可见光的波长短，紫外线是不可见光。

UV-C可破坏病菌DNA和RNA中的分子结构，使其失活并丧失复制繁殖能力。UV-B和UV-A光线会引起蛋白质和脂质氧化，从而导致细胞死亡。蓝光可促进产生对细菌细胞有毒的活性氧，以此抑制细菌的生长。

当你想到太阳时，可能会想到紫外线。太阳产生紫外线，其中UV-C在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收，不能到达地球表面；只有UV-A和UV-B才能进入地球大气层。然而几十年前，科学家就发现了UV-C的消毒功能，如今UV-C紫外线广泛应用于医院、学校等办公和公共场所，对空气、水和物体表面和进行消毒灭菌。下面我们说明下UV-C紫外线的优缺点。

优势：

1.病原体杀灭率高达99.9％。杀菌紫外线在清除病毒和细菌等病菌方面非常有效。杀菌紫外线或称UV-C，已应用于对空气，表面和水杀菌。另外，相关研究机构已经证明，使用253.7nm的UV-C紫外线汞灯光源，在数秒内低剂量条件下，可以有效灭活新冠病毒。
2.无刺激性的化学物质。紫外线可以代替或减少刺激性化学物质的使用。不过，必须注意的是，紫外线不能代替去除灰尘和擦拭表面等清洁措施，最好的解决方案是紫外线和清洁措施配合使用。
3.多种配置。有多种使用杀菌紫外线的方法。您可以在嵌入式器具、移动式器具或空调系统组件之间进行选择。总有有一款产品适合您的应用需求。

劣势：

1.对人类不安全。并非所有波段的紫外线都对人类安全。杀菌紫外线（UV-C）比从太阳照射到地球的紫外线（UV-A和UV-B）更加强有力。UV-C紫外线的过度照射会损伤皮肤和眼睛。当你购买紫外线杀菌产品时，应该首先考虑安全性。有些UV-C产品通过安全防护设计，已经解决了这些问题。
2.时间和杀菌效果可能不同。紫外线杀菌所需时间并非固定。时间取决于你使用的产品类型、产品性能以及产品的安装位置。因制造商的不同，产品杀菌效果也有所差异。另外，在紫外线照射不到的区域，无法达到杀菌效果。

不同类型紫外线的特性
不同波段的紫外线有不同的特性，紫外线光谱中的某些部分可以更有效地去除病菌。

UVC：
传统的杀菌紫外线就是UV-C。它可以杀死包括病毒、细菌、真菌和霉菌在内的病原体。
如果在正确的应用场景照射适当时间，UV-C的杀菌效果很好，可以杀灭99.9%的病菌。UV-C照射对人类有危害，必须在无人环境使用。
• 200nm-280nm
• 高效杀菌

UV-B：
UV-B的杀菌效果有限，市面上没有纯UV-B的杀菌产品。UV-B有益于维生素D的合成，进而促进钙的吸收转化。UVB在308nm波段，可以应用于治疗白癜风。另外，UV-B照射会晒伤皮肤，长期照射会导致红斑、水肿甚至水泡。
• 280nm-315nm
• 补钙
• 医疗应用
• 晒伤

Far-UVC：
过去十多年中，科学家开始关注远紫外线。它是UV-C中特定的波段，实际上对人类来说是安全的，因为它无法穿透皮肤或眼睛，但仍然可以有效杀死细菌。
Far-UVC产品可以在人机共存环境下进行有效杀菌。
• 207nm-230nm
• 有效杀菌
• 对皮肤和眼睛安全

UV-A：
近紫外线UV-A杀死病原体方面不如UV-C有效，需要极长时间才能杀灭细菌。UV-A可到达皮肤真皮层，照射皮肤会引起黑色素沉积，导致肤色变黑，产生色斑等。
• 315nm-400nm
• 弱杀菌作用
• 紫外固化
• 晒黑

紫外线杀菌效果
一个常见问题是“消毒某个区域需要多少紫外线？” 紫外线杀菌效果取决于杀菌剂量。国际紫外线协会(IUVA)称，采用254nm波段紫外线，10~20 mJ/ cm2的剂量就可以灭活与新冠类似的病毒。目前，已经有科研机构做了杀灭新冠的照射实验，研究发现低剂量的UVC紫外线可以在数秒内成功灭杀新冠病毒。

科研机构	菌种	测试光源	紫外波长	辐照剂量	杀菌率
美国波士顿大学	SARS-CoV-2	低压汞灯	253.7nm	5mJ/cm²	99%
日本广岛大学	SARS-CoV-2	准分子灯	222nm	3 mJ/cm²	99.9%

紫外辐照剂量取决于紫外线照度和照射时间，简单来说，是两者的乘积。特定紫外线产品的照度与其照射区域和照射距离有关，距离越近，照度越高；距离越远，照度越低。产品的照度越高，杀灭细菌的速度就越快。较低的强度将需要更长的时间才能灭活病原体，但仍然有效。以SafeGloTM的30W紫外线低压汞灯为例，0.4米距离下紫外照度为0.5mW/cm2，只需10秒就能达到5mJ/cm2的杀菌辐照剂量；1米距离下紫外照度为0.1mW/cm2，需要50秒才能达到5mJ/cm2的杀菌辐照剂量。

考虑到实际应用中不同因素影响，如空气折损、表面清洁度、不同病菌对紫外线耐抗性不同等，在实际应用中一般会提高照射剂量以确保杀菌效果。值得注意的是，紫外线无法消毒被灰尘或其他颗粒覆盖的表面，所以在紫外线照射杀菌之前，建议进行空气通风或物表清洁，以提高杀菌效果。

紫外线杀菌产品选用
现在你可能想知道，需要购买哪种类型的紫外线杀菌产品。应该购买可以对空气杀菌的紫外线空气净化器，还是应该购买可移动的紫外线消毒台灯？
照明工程协会（IES）最近发布了一份有关杀菌紫外线的报告。该报告列出了上层紫外线空气杀菌器是最有效的产品类型，其次是空气调节系统(HVAC)的紫外线组件，然后是固定和移动的物表杀菌器。
IES还指出，所有这些产品都可以有效地消毒，并且都可以用作抵抗病毒和细菌的武器。使用多种产品可能是获得最佳效果的理想选择。

1.上层空气紫外线系统
上层空气紫外线系统发射254nm紫外线，可一次性对大量空气进行消毒。据称，该系统在上层空间照射持续杀菌，没有直接照射室内的人体或动植物，因而可以实现人机共存的安全应用。这些产品的安装高度至少应为2.1米。

然而在实际应用中，发现有植物短期内死亡情况；这可能是因为紫外线的折射和漫反射，虽然没有直接照射，植物持续受到低照度的紫外线照射，从而导致植物死亡。

2. 空调系统紫外线杀菌组件
可以将杀菌紫外线安装到现有的空气处理单元或设备。目的是让流通的空气在接触到人群之前，灭活在气流中传播的病原体。IES报告空气调节系统(HVAC)的紫外线组件可以有效杀菌。HVAC杀菌紫外线但可以高效地灭活空气中病毒和细菌，从而大大降低气溶胶的病菌传播风险。

SafeGlo™中央空调紫外线空气消毒器

应用：所有商业建筑
SafeGlo™牌中央空调紫外线空气消毒器，可安装在通风管道内。该设备发出254nm紫外线，对通过管道的气流照射杀菌，从而减少建筑物中细菌和病毒的数量。另外，产品是安装在密闭的通风管道，因为不影响建筑内人员的正常活动。

3.杀菌紫外线器具
杀菌型紫外线器具的杀菌效果强力有效，但使用时要避免照射到人或动植物。在可控的无人环境下，这类产品最为有效。例如，餐厅在深夜正常是非营业状态，这使产品有机会在无人环境下运行。牙医办公室、保健室以及学校或大学教室等区域，也是使用杀菌UV灯具的好地方。

SafeGlo™公共场所消毒灯具__________________________________________________________________________________________________

应用：公共区域，医院，教室，餐厅，办公室等
SafeGlo™公共场所消毒灯具搭载2根30W低压汞灯，可发射出高强度254nm，在数十分钟内对照射空间内的空气和物表进行杀菌消毒。另外，该产品搭载有红外和雷达双重人体感应器，在感应到人员接近时自动灭灯，进一步提高了产品的安全性能。

SafeGlo™紫外线物表消毒机__________________________________________________________________________________________________

应用：冷链，物流，电商快件，行李安检
SafeGlo™紫外线物表消毒机，内置高强度紫外灯具发射254nm紫外线，对通道内经过的物品进行杀菌，可在数秒内实现6个面的快速杀菌，杀菌率达99.9%。

4.可移动紫外线杀菌器具
移动式紫外器具可以提供更灵活的杀菌应用，你可以将器具从一个区域移动到另外一个区域。其缺点是需要人工搬运，至少要有一个人移动杀菌器具。

SafeGlo™消毒杀菌车

应用：医院，酒店，餐厅，商用办公等
SafeGlo™消毒杀菌车，内置2根紫外线灯管发射254nm紫外线；产品搭载了红外感应器，监测到人员靠近会自动灭灯，提高了使用的安全性。

5. 小型杀菌紫外线器具

SafeGlo™空气杀菌除味器______________________________________________________________________

应用：洗手间，厨房，卧室，客厅等
SafeGlo™紫外线空气杀菌除味器，内置紫外线和光触媒，通过风扇使空气循环流通，从而实现室内空气的杀菌和净化。该产品的优点是便携可移动，并且由于没有紫外线泄露，室内人员可以正常活动。

SafeGlo™三角形杀菌台灯______________________________________________________________________

应用：洗手间，厨房，卧室，客厅等
SafeGlo™三角形杀菌台灯，通过直接照射254nm紫外线，实现室内空气的杀菌和净化。该产品需要在无人环境下使用，产品搭载了雷达感应器，监测到人员靠近自动灭灯，提高了使用的安全性。

SafeGlo™车载空气杀菌净化器___________________________________________________________________

应用：车用
SafeGlo™车载空气杀菌净化器，内置紫外线和光触媒，通过风扇使空气循环流通，从而实现车内空气的杀菌和净化。该产品小巧便携，可安装于空调出风口或车架位置。

6.远紫外杀菌器具

远紫外线波段在207nm至230nm之间，研究显示该波段紫外线无法穿透皮肤和眼睛，因而对人体安全，有潜力应用于人机共存的杀菌场所。
远紫外线技术目前来说还是新技术，相关的标准制定还未完善。照明工程学会（IES）指出，某些远紫外线产品仍然可能造成眼睛伤害。请确保从可信赖的制造商处购买远紫外线产品。

SafeGlo222™远紫外杀菌门_____________________________________________________________________

应用：公共区域入口
SafeGlo222远紫外杀菌门，采用222nm远紫外技术，使用者进入门停留约6秒钟，即可杀灭多达99.9%的细菌和病原体。

SafeGlo222™ 150W远紫外杀菌灯具______________________________________________________________

应用：医院，商用办公等
SafeGlo222 150W远紫外杀菌灯具，安装于墙壁，可应用于人机共存的公共场所杀菌净化。

SafeGlo222™15W远紫外杀菌灯具______________________________________________________________

应用：小型空间，办公场所，洗手间等
SafeGlo222 15W远紫外杀菌灯具，安装于墙壁或天花，可应用于人机共存的小型空间的杀菌净化。

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