Dezinfecția cu UV în instalații ca măsură obligatorie anti COVID-19
Dezinfecția UV este una dintre tehnologiile care joacă un rol într-o abordare cu bariere multiple (filtrarea ventilației + radiația UV) la reducerea transmiterii virusului SARS-CoV-2 care provoacă COVID-19. UV este un dezinfectant cunoscut, care distruge microorganisme dăunătoare în lichide (inclusiv apa), pe suprafețe, pe produsele alimentare și în „aer”. Poate ajuta la diluarea riscului de a dobândi o infecție în contact cu virusul COVID-19 atunci când este aplicată corect.
Istoricul lămpilor UV-C
Lumina UV-C sub formă de lămpi germicide a fost folosită de la sfârșitul anilor 1800 pentru a ucide tipurile de microorganisme care cauzează de obicei probleme de calitate a aerului în interior (IAQ) - bacterii, mucegai, drojdie și virusuri. Niels Ryberg Finsen (1860-1904) a fost primul care a folosit razele UV în tratarea bolilor. A primit premiul Nobel pentru medicină în 1903. A inventat lampa curativă Finsen, care a fost folosită cu succes până în anii '50. Westinghouse a dezvoltat primele lămpi comerciale germicide UV-C în anii '30. Au fost utilizate în primul rând în spitale. După al doilea război mondial, UV-C a fost utilizat pentru sterilizarea aerului în spitale, bucătării, instalații de depozitare și prelucrare a cărnii, brutării, fabrici de bere, lactate, producție de băuturi, fabrici farmaceutice și laboratoare de animale - oriunde contaminarea microbiologică este o preocupare. În anii 1950 UV-C a fost încorporat în echipamentele de manipulare a aerului. A devenit o componentă majoră în controlul și eradicarea tuberculozei (TBC). În anii 1960, îngrijorarea cu privire la microbi a scăzut odată cu introducerea și disponibilitatea crescândă de noi medicamente și produse de curățare sterilizante. Progresele tehnologice recente au făcut posibilă utilizarea tehnologiei de dezinfecție UV-C într-un domeniu de aplicații în continuă expansiune [1].
Procesul
Spectrul UV, adică Vacuum UV (100-200nm), UV-C (200-280 nm), UV-B (280-315 nm) și UV-A (315-400 nm) fac parte din spectrul luminii ultraviolete (fig. 1).
Figura 1 - Spectrul electromagnetic și UV
Lumina UV-C la o lungime de undă optimă de 253,7 nm pătrunde în peretele celular al microorganismului. Fotonii cu energie mare a luminii UV-C sunt absorbiți de proteinele celulare ADN / ARN și UV-C dăunează structurii proteice cauzând perturbări metabolice. ADN-ul este modificat chimic, astfel încât organismele nu mai pot metaboliza și reproduce. Nu mai pot provoca boli sau stricăciuni. În funcție de dozare (fluență), acest proces poate distruge până la 99,99% (log 4) din toate microorganismele patogene, cum ar fi bacteriile, ciupercile, mucegaiurile, drojdiile și virusurile.
Figura 2 - Penetrarea diferitelor lungimi de undă prin piele (a) și ochi (b) [2]
Printre cele 4 zone de radiații UV, UV-C are o capacitate de penetrare extrem de scăzută și este aproape complet absorbit de stratul de piele exterior, mort, unde dăunează puțin (figura 2).
Aplicații de iradiere germicidă UV-C (UVGI)
Aplicațiile tehnologiei UV-C pentru dezinfectarea aerului sunt:
• dispozitive proiectate și instalate în cadrul unui sistem de ventilație / aer condiționat existent (figura 3) în zonele publice, instalații medicale, închisori, clădiri de birouri, nave fabrici, clădiri municipale, instalații de învățământ, teatre, muzee, săli de izolare și ambulanțe etc.
1 filtru 2 lampă 3 bobine de încălzire sau răcire 4 aer curat 5 aer condiționat 6 aer recirculat
Figura 3 - Diagrama unui dispozitiv UVGI în conductă într-un sistem HVAC [4] (prelucrat de Lungu) & [5]
• Soluții „de sine stătătoare” care pot fi pur și simplu montate pe perete / tavan (aeriene) sau portabile (figura 4), asigurând, de asemenea, că suprafețele din zone precum nu sunt contaminate.
a-plafon montat b-portabil
Figura 4 Dispozitiv de tratare a aerului UV-C: a-montat pe tavan; b-portabil
Alte echipamente pentru decontaminarea UV-C sunt fabricate pentru utilizarea în instalațiile de procesare a alimentelor, fabricarea farmaceutică, inspecția mâinilor și dezinfectarea instrumentelor, în instalațiile de climatizare și refrigerare pentru curățarea bobinei.
Beneficiile tehnologiei UV-C
Avantajele sistemelor de dezinfectare UV-C sunt multiple, inclusiv:
• eficient pentru toate tipurile de microorganisme, inclusiv bacterii, virusuri, ciuperci și protozoare
• un proces fără substanțe chimice pentru dezinfectarea apei, aerului și a suprafețelor
• nu s-au format subproduse de dezinfectare (DBP), fără a lăsa în urmă niciun reziduu toxic
• costuri reduse de capital și operare
• ușor de utilizat și de întreținut, fără a fi nevoie de transport și depozitare sau manipulare a substanțelor chimice toxice sau corozive
• sigur și ecologic
Reguli generale
1. Pe baza datelor actuale de dezinfectare și dovezi empirice, unele organisme sunt mai susceptibile la dezinfectarea UVC decât altele, dar toate testate până acum răspund la doza UV-C (fluență) corespunzătoare, măsurată în mJ / cm2.
În multe cazuri, relația urmărește ecuația de mai jos:
ln (N0 / N) = k x D unde
Concentrația originală de microorganism activ N0
N concentrație de microorganisme active după dezinfectare
Doză DUV
N / N0 sau D pot fi calculate cu ceilalți parametri cunoscuți.
În alte cazuri, relația poate să nu respecte strict formula de mai sus, dar N / N0 sau D pot fi, de asemenea, determinate conform unei curbe specifice.
Se știe că valorile de dozare pentru virușii comparabili din aceeași familie de virusuri SARS sunt 10-20 mJ / cm2 folosind lumină UVC directă la o lungime de undă de 254 nm; această doză va atinge 99,9% dezinfectare (adică inactivare) în condiții de laborator controlate. În viața reală, virusul este adesea ascuns sau umbrit de lumina UVC directă, reducând eficacitatea UVC. Pentru a compensa, cercetătorii aplică doze de 1.000 - 3.000 mJ / cm2 pentru a asigura dezactivarea 99.9%, obiectivul actual de dezinfectare CDC.
2. Pentru lucrătorii care întrețin echipamentele UV-C, limita de expunere recomandată specificată în Directiva privind radiațiile optice artificiale 2006/25 / CE este de 30 J / m² la 253,7 nm pentru un schimb de lucru zilnic de 8 ore [3].
3. Prin utilizarea lămpilor cu vapori de mercur cu presiune joasă, se împiedică formarea nedorită de ozon; se folosește sticlă specială care împiedică emiterea lungimilor de undă sub 200nm care sunt responsabile pentru formarea gazelor iritante de ozon. Capcanele de radiație din carcasele sistemului asigură că nu poate ieși nicio radiație în exterior.
Referințe
[1] https://uvtechnology.co/index.php
[2] „Un ghid care nu leagă Directiva privind radiațiile optice artificiale 2006/25 / CE”, Sănătate
Centrul Agenției de Protecție pentru Protecția împotriva Radiațiilor, Riscurilor Chimice și Mediului, Contract VC / 2007/0581
[3] https://iuva.org/
[4] ISO 15714: 2019 (ro) Metoda de evaluare a dozei UV la microorganismele aeriene care tranzitează dispozitive de iradiere germicidă ultraviolete în conduct
[5] https://hvacinvancouver.com/air-quality-purification/uv-light-system-purifies-air/
Termeni:
Curba UV-doză-răspuns
relație cuantificată între rata de inactivare a unui microorganism specific și doza medie UV pe care a primit-o
D
Produs de iradiere UV și timp de expunere specific pe un microorganism sau suprafață dat Notă 1 la intrare: doza UV este exprimată în millijoule pe centimetru pătrat (mJ / cm2).
Nota 2 la intrare: Cu cât un microb este expus la lumina UV, cu atât va fi mai mare doza UV. Într-un dispozitiv de dezinfectare a aerului UVGI (3.1.4), doza UV pentru fiecare microb este diferită. Pentru dispozitivul cu iradiere UV distribuită uniform și cu flux de aer, doza UV poate fi calculată pe baza definiției. Dar pentru majoritatea dispozitivelor UVGI în conductă reale (3.1.6), este greu de evaluat doza UV la fiecare microb, dar doza medie UV poate fi determinată de rata de inactivare (3.1.9) și de o susceptibilitate microbiană cunoscută.
Sensibilitate la UV
Măsura în care un microorganism este sensibil la lumina UV sau cât de ușor poate fi inactivat prin iradiere UV.
Nota 1 la intrare: susceptibilitatea la UV depinde de specia și caracterul microorganismului.
Poate fi descrisă de o constantă (k) cu unitatea de m2 / J.
Rata de inactivare
Reducerea concentrației de microorganisme active exprimată în N0 / N (%) sau log (N0 / N), în care N0 este concentrația activă de microorganism inițială, N este concentrația de microorganism activ după dezinfectare.
Curba UV-doză-răspuns
Relație cuantificată între rata de inactivare a unui microorganism specific și doza medie UV pe care a primit-o.
