[科普中國]-紫外線消毒燈

紫外線消毒燈，就是用紫外線殺滅包括細(xì)菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、冠狀病毒、真菌、立克次體和衣原體等，凡被上述病毒污染的物體表面、水和空氣，均可采用紫外線消毒。

紫外線消毒燈，主要分為：高壓，中壓和低壓。消毒應(yīng)用，以低壓為主。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，平均壽命為8000小時(shí)。某些優(yōu)秀產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到13000小時(shí)壽命。

產(chǎn)生背景人類很早就利用太陽光中的紫外光部分殺菌的傳統(tǒng)。國內(nèi)外科技工作者對(duì)紫外線的研究已有200多年歷史，自從德國的賀利氏博士發(fā)明第一只紫外線殺菌燈開始，紫外線殺菌技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，尤其是在空氣殺菌，物體表面殺菌，以及水處理殺菌方面。紫外線消毒的科學(xué)原理：主要作用于微生物的DNA，破壞DNA結(jié)構(gòu)，使之失去繁殖和自我復(fù)制的功能從而達(dá)到殺菌消毒的目的。紫外線殺菌具有無色無味無化學(xué)物質(zhì)遺留的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在水處理領(lǐng)域越來越多的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氯，漂白粉殺菌技術(shù)。自從1982年加拿大開始用實(shí)際的紫外線水處理工廠以后，美國，歐洲，印度已經(jīng)廣泛采用該技術(shù)。

技術(shù)特點(diǎn)缺點(diǎn)：

⒈工藝特殊，制造困難，價(jià)格較高。由于石英玻璃的特殊性質(zhì)，使得殺菌燈的生產(chǎn)不能規(guī)模化，造成石英殺菌燈的成本較高，阻礙它的進(jìn)一步推廣運(yùn)用。

⒉光衰較大，壽命不長。一般廠家生產(chǎn)的紫外線殺菌燈點(diǎn)燃數(shù)百小時(shí)后，它的紫外光強(qiáng)度衰減很快，最高達(dá)到30%，殺菌效果大大減弱。另外，加工中造成的陰極損傷也影響了紫外線殺菌燈的壽命。由于紫外線殺菌燈的光衰與熒光燈光衰在機(jī)理上不完全相同，所以這一問題還有待各方努力解決。

⒊由于燈絲及陰極材料不同， 與T8、T5熒光燈同功率的UV燈管，也不能用相同的鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：

⒈熱陰極有效壽命8000小時(shí)，冷陰極在20000小時(shí)以上。

⒉優(yōu)質(zhì)石英玻璃管，羥基含量小于等于50ppm、紫外線透過率大于等于90%。

⒊鋯鋁片技術(shù)，吸附管內(nèi)雜氣，延長使用壽命。

⒋超低汞技術(shù)，汞含量小于等于5mg，達(dá)歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用(1)在表面殺菌中的應(yīng)用，UV表面殺菌裝置廣泛應(yīng)用于食品、電子、半導(dǎo)體、液晶顯示器、等離子電視、水晶振動(dòng)子、精密器件、化工、醫(yī)學(xué)、保健、生物、飲料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。UV光源照射食品、材料等表面，具有快速高效、無污染的殺菌效果，從而維持產(chǎn)品的高品質(zhì)。與傳統(tǒng)的殺菌方法相比，表面殺菌具有殺菌速度快，可進(jìn)行連續(xù)處理和批量處理，操作簡單，環(huán)保無二次污染等特點(diǎn)。

(2)在水處理中的應(yīng)用。使用紫外線殺菌燈進(jìn)行水處理有浸沒式和過流式兩種方法，直接把紫外燈放入水中，稱為浸沒式；紫外燈放入套管里使用，稱為過流式。目前主要采用的是過流式的方法。過流式的設(shè)備工作原理是經(jīng)水泵產(chǎn)生壓力的一定流速的水流，流過能透紫外線的石英套管外圍，由紫外線燈產(chǎn)生紫外線對(duì)水進(jìn)行消毒、殺菌。其特點(diǎn)是水流流速很快，一般在石英外套流過的時(shí)問為不超過1s，因此要求殺菌燈的紫外線強(qiáng)度是很高的。

(3)在醫(yī)療環(huán)境衛(wèi)生中的應(yīng)用。利用紫外線消毒燈對(duì)空氣進(jìn)行殺菌在醫(yī)院已有幾十年的歷史，有靜態(tài)空氣直接照射法和流動(dòng)空氣消毒法。靜態(tài)空氣直接照射法采用紫外線消毒燈直接照射，其缺點(diǎn)是照射不到的地方不能消毒，消毒時(shí)人不能在場。流動(dòng)空氣消毒法采用動(dòng)態(tài)空氣消毒機(jī)，這種消毒機(jī)恰好可彌補(bǔ)以上兩點(diǎn)缺陷。流動(dòng)空氣消毒機(jī)工作原理是通過室內(nèi)空氣循環(huán)，對(duì)通過消毒機(jī)內(nèi)的空氣進(jìn)行殺菌，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)室內(nèi)的空氣消毒的目的。這類消毒機(jī)的結(jié)構(gòu)大多取用家用空調(diào)的室內(nèi)機(jī)的外殼。流動(dòng)空氣消毒機(jī)，現(xiàn)在已發(fā)展成為包括殺菌空調(diào)，空氣凈化器在內(nèi)的各種消毒設(shè)備等。用途也普及化，以往只在醫(yī)院里使用的產(chǎn)品，現(xiàn)在走向了家庭，辦公室，公告場所。功能也多樣化，以往僅僅用來殺菌的產(chǎn)品現(xiàn)在可用于保健、預(yù)防作用，成為健康相關(guān)產(chǎn)品1。

(4)衛(wèi)生和無菌消毒是生產(chǎn)加工灌裝和包裝食品時(shí)的必要要求。使用紫外線燈消毒是一種常用的成本效益好且極為環(huán)保的方式，替代了頻繁地使用化學(xué)過程。

1.包裝材料的表面消毒：在灌裝廠，在表面上的細(xì)菌只要讓它們接觸到的短波UV-C輻射就會(huì)被殺死。包裝材料純度的程度用于判斷包裝材料是否為不合格包裝。

例如，紫外線消毒會(huì)應(yīng)用在日用品和飲料的灌裝機(jī)，應(yīng)用于蓋子、杯子、覆蓋和箔包裝飲料以及奶制品和其他食品的制冷。因用紫外線消毒技術(shù)，賀利氏紫外線燈能延長食品的保質(zhì)期。

2.傳送帶上：應(yīng)用于肉，魚，土豆制品，水果和蔬菜的運(yùn)輸中。要進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就要進(jìn)一步加強(qiáng)食品加工過程中的衛(wèi)生進(jìn)程。

3.食物表面的消毒：例如水果和蔬菜制品和硬奶酪的表面消毒。

主要危害紫外線燈是醫(yī)學(xué)、飲用水和食品等專業(yè)領(lǐng)域常用的殺菌消毒工具，在“非典”期間，開始進(jìn)入各類公共場所乃至家庭中。有些從外觀上看，與家用的日光燈很相似。目前，普通家庭購買它的不在少數(shù)。然而，由于產(chǎn)品上的警示標(biāo)志不明顯，商家在宣傳中也常忽略不提它的危害性，消費(fèi)者往往意識(shí)不到紫外線燈對(duì)人體的傷害，因此，近年來，由紫外線燈而造成的傷害時(shí)有發(fā)生。

紫外線燈利用汞燈發(fā)出的紫外線來實(shí)現(xiàn)殺菌消毒功能，它放射的紫外線能量較大，如果沒有防護(hù)措施，極易對(duì)人體造成巨大傷害。如果裸露的肌膚被這類紫外線燈照射，輕者會(huì)出現(xiàn)紅腫、疼癢、脫屑；重者甚至?xí)l(fā)癌變、皮膚腫瘤等。同時(shí)，它也是眼睛的“隱形殺手”，會(huì)引起結(jié)膜、角膜發(fā)炎，長期照射可能會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障。

對(duì)于一些餐館和家庭所使用的消滅蚊蟲的小型紫外線燈，它們的發(fā)光原理是有差別的，消費(fèi)者無需擔(dān)心。

如果家中有白血病等重癥患者，需要一個(gè)相對(duì)無菌的環(huán)境，才有購買紫外線燈的必要，切不可將紫外線燈用于普通家居的照明。在必須使用紫外線燈消毒時(shí)，也要盡量避免皮膚、眼睛與紫外線輻射直接接觸。在公共場合，如果碰到紫外線消毒，應(yīng)及時(shí)避開，特別要避免皮膚角質(zhì)層較薄的兒童誤入紫外線操作區(qū)域。

長時(shí)間受紫外線照射后，將來有可能導(dǎo)致皮膚發(fā)生癌變。在醫(yī)學(xué)中，對(duì)白鼠只要照射20分鐘，就會(huì)產(chǎn)生明顯的不良癥狀。紫外線的照射是對(duì)內(nèi)部組織的傷害，如果只是脫皮，抹一些藥就可治好，但內(nèi)部組織的傷害，必須長期觀察。

專家建議，使用紫外線燈時(shí)，房間內(nèi)不能有人，消毒時(shí)間30分鐘至1個(gè)小時(shí)為宜；避免直視光源；家庭在操作消毒燈的時(shí)候一定要佩戴防護(hù)眼鏡或者墨鏡。

絕對(duì)是有害的，看看這個(gè)報(bào)道

46學(xué)生消毒燈下?lián)鷳n致癌。飯館就餐時(shí)被紫外線照射皮膚受損，其中11人血液異常，醫(yī)生稱有癌變可能。

使用方法目前，國內(nèi)使用的紫外線消毒燈具有高輻照強(qiáng)度、更遠(yuǎn)距離消毒殺菌效果。使用時(shí)，一定在無人狀態(tài)下使用，避免對(duì)人的肉眼和皮膚長時(shí)間照射。

要避免紫外線對(duì)人體的傷害，首先應(yīng)避免夏季中午的陽光直射，上午11點(diǎn)至下午3點(diǎn)之間應(yīng)盡量避免戶外活動(dòng)，外出時(shí)應(yīng)使用防曬護(hù)膚品及太陽帽、太陽鏡、遮陽傘等防護(hù)用品。其次，進(jìn)行日光浴應(yīng)根據(jù)個(gè)人具體情況，循序漸進(jìn)，開始時(shí)間要短，逐漸延長日光照射時(shí)間，以逐步增強(qiáng)對(duì)光線的耐受性，但最好不要持續(xù)2個(gè)小時(shí)以上，并且選在上午9至1l點(diǎn)或下午4至6點(diǎn)。對(duì)于酷愛日光浴的人們來說，采取簡單的預(yù)防措施也是極其重要的，尤其要注意保護(hù)好眼睛。醫(yī)學(xué)人員研究證實(shí)，多曬太陽會(huì)增加眼睛患白內(nèi)障的風(fēng)險(xiǎn)，每天多曬1小時(shí)的太陽，一年內(nèi)患白內(nèi)障的概率便增加10%。日常防曬也非常重要，應(yīng)根據(jù)自己的皮膚和用途選擇較好的防曬劑，并每2至3年更新一次。

在使用紫外線燈照射殺毒時(shí)，應(yīng)當(dāng)禁止有人在場，以避免因紫外線直接照射到人的眼睛和皮膚上而受傷。

紫外線無穿透性、直線傳播，有三大殺菌盲區(qū)：1、只能給物體（食物）上表面殺菌消毒，不能給物體下表面殺菌消毒；2、多個(gè)物體重疊時(shí)，不能給物體重疊部分表面殺菌消毒；3、只能給物體外表面殺菌消毒，不能給物體內(nèi)部殺菌消毒！也就是說紫外線（不可見光）照射不到的地方是不能起到殺菌消毒作用的。

由于以上特點(diǎn)，貴單位的消毒燈是在天花板的里面，也就是說，消毒燈只殺滅天花板的里面的細(xì)菌。偶爾有部分紫外線通風(fēng)孔對(duì)外輻射，危險(xiǎn)性大大減少，這樣對(duì)人體傷害性比直接照射小得多

故障維修一、有關(guān)紫外燈

紫外線是一種低能量的電磁輻射，波長為200~275nm。紫外線滅菌燈是利用紫外線進(jìn)行光照殺菌的一款醫(yī)療器械，其強(qiáng)度應(yīng)不低于70μW/c m2。適宜的滅菌溫度為15℃-40~C，相對(duì)濕度為50%~60%。但是其作用范圍僅限于物體的淺表面，只能在紫外線光'照輻射到的地方及空間才有作用。并且，紫外線光線對(duì)人的眼晴與皮膚均有一定刺激作用。

醫(yī)院進(jìn)行空氣滅菌時(shí)，一般采用紫外線滅菌燈，其點(diǎn)燃原理與普通照明用目光燈相仿。有滅菌效果較強(qiáng)、使用方便、簡單、可移動(dòng)、成本低、易普及等優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)光原理是在經(jīng)真空處理的石英玻璃管中充入水銀蒸汽，燈管兩端置有燈絲。通過鎮(zhèn)流器給燈絲兩端加以電壓，激發(fā)水銀氣體弧光放電而產(chǎn)生紫外線光線。醫(yī)療滅菌用紫外線燈管的紫外線波長為254nm。

二、市電電壓波動(dòng)對(duì)輻射強(qiáng)度的影響

在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)市電電壓波動(dòng)對(duì)紫外線燈管的壽命及輻射能量均有極大的影響。為此做了模擬實(shí)驗(yàn)，在模擬市電電壓變化環(huán)境下實(shí)測紫外線燈管在不同的電壓下的輻射強(qiáng)度值。

方法如下：將30W新的紫夕卜線燈管（含30W的電子鎮(zhèn)流器），并把紫外線燈管懸掛于離紫外線輻照計(jì)1米的距離。燈管通電l0分鐘，待紫外線光線穩(wěn)定了以后，用lkVA的調(diào)壓器調(diào)動(dòng)電壓模擬市電變化。使調(diào)壓器電壓從242V開始至125V變化。觀測其輻射強(qiáng)度的變化。所得結(jié)果見附表所不。

采用的紫外線輻照計(jì)是中國建材院石英玻璃科學(xué)研究所的"UVR-254型紫外線輻照計(jì)"。它為液晶顯示數(shù)字直讀。從附表可見、，市電電壓的變化對(duì)紫外線滅菌效果有比較大的影響。醫(yī)院臨床上往往忽視了這一重要因素，而這一重要因素直接關(guān)系到滅菌的效果以及紫外線燈管的使用壽命。由于實(shí)驗(yàn)用的是新紫外線管，而臨床上使用的紫外線管常常要用上幾百小時(shí)，又恰好在低電壓時(shí)進(jìn)行滅菌，這就達(dá)不到70μW/cm2的滅菌效果。為避免消毒質(zhì)量打折扣，所以在使用紫外線滅菌燈來進(jìn)行滅菌時(shí)應(yīng)盡量避開用電高峰，或應(yīng)急情況下延長滅菌時(shí)間來達(dá)到效果。紫外線燈管的使用壽命一般是8000小時(shí)。超出使用壽命后，在滅菌消毒時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長滅菌時(shí)間來保證消毒質(zhì)量。

三、故障維修與注意事項(xiàng)

一臺(tái)推車式紫外線裝置（帶有定時(shí)器）紫外線燈管不亮。先查電源已接通，且已到電子鎮(zhèn)流器輸出端，說明電子鎮(zhèn)流器是好的。于是將紫外線燈管取下，用萬用表歐姆擋測兩端的燈絲已開路，更換紫外線燈管后正常。如上述均正常，就要檢查連接燈管兩端的燈座等是否接觸良好，很多故障是由于燈管接觸不良而引起的。

近年來直接用接插頭的方法安裝懸吊式紫外線滅菌燈，即將原來帶有的反射罩拆去不用，這樣紫外線滅菌燈點(diǎn)燃時(shí)，可同時(shí)對(duì)上下左右整個(gè)空間進(jìn)行滅菌消毒。還克服了接觸不良引起的故障。但在平時(shí)要注意用無水酒精清潔燈管保持光潔。因?yàn)楸”〉囊粚踊揖涂梢該踝?0%的紫外線輻射能量，不可小看。此外，在檢修紫外線滅菌燈時(shí)，眼睛不要直視紫外線光，否則會(huì)發(fā)生急性電光性眼疾，使雙眼疼痛難忍，就像眼晴里撒滿砂粒。一旦被其刺眼，除用電光性眼疾藥外，可用冷毛巾放在額部冷敷處理。

燈管種類殺菌燈管包括高強(qiáng)Slimine系列，冷陰極及預(yù)熱型燈管。各種類型均提供無臭型及臭氧型。臭氧型燈管同時(shí)產(chǎn)生254nm及185nm波長紫外線。波長：納米，毫微米及埃都是用描述紫外線波長的單位。納米和毫微米為相同的單位，等于10億分之一米。2540 埃=254納米=254毫微米

Slimine系列殺菌燈管：為即開型燈管，其兩端采用線圈燈絲發(fā)熱。燈管的使用壽命由電極及開啟的頻率決定。特別適合于需要高強(qiáng)度紫外線輸出的應(yīng)用，如紫外線水消毒、紫外線空氣消毒及傳送帶消毒等。

冷陰極殺菌燈管：為即開型燈管，其兩端用大的柱形陰極替代鎢絲。由于這樣的結(jié)構(gòu)，冷陰極燈管不受開啟次數(shù)的影響，其使用壽命（20000小時(shí)）超過其他類型的燈管。同時(shí)，冷陰極燈管具有良好的運(yùn)行特性，在其使用壽命內(nèi)可維持很高的紫外穿透率，甚至是在較低的溫度下。因此，冷陰極燈管廣泛使用在冷庫冷柜及庫房等場所。由于其長使用壽命及低衰減特性，冷陰極燈管同時(shí)特別適合于空氣消毒及表面直接照射消毒以及需要頻繁開啟的應(yīng)用場合。

預(yù)熱型燈管：采用預(yù)熱電路，及相對(duì)緊湊和經(jīng)濟(jì)的鎮(zhèn)流器。預(yù)熱電路需要每支燈管具有四個(gè)電極，燈管啟動(dòng)有輕微的延時(shí)。由于電路較復(fù)雜，其可靠性不如Slimine系列及冷陰極系列即開型殺菌燈管。

臭氧產(chǎn)生燈管：臭氧具有極高的氧化性，水消毒中可作為除臭劑及清潔劑。波長低于200nm的紫外線可以空氣中將氧合成臭氧。臭氧型紫外線燈管除了產(chǎn)生254nm波長的紫外線外，還產(chǎn)生185nm波長的紫外線。

UV燈管：使用壽命是以輻射紫外線的衰減為標(biāo)準(zhǔn)。一般國際上通行的標(biāo)準(zhǔn)使用時(shí)間，低功率密度的燈管，功率密度為40~80W/cm，使用壽命為1000h以上，工業(yè)發(fā)達(dá)國家產(chǎn)品將以此標(biāo)準(zhǔn)確定為2000h。而高功率密度UV燈管，功率密度大于80W/cm，使用壽命為600~800h。應(yīng)該注意，UV燈管到達(dá)使用壽命期限并非代表不能繼續(xù)使用，只是指UV燈管在相同能量輸入而產(chǎn)生的可利用紫外線強(qiáng)度不夠，也就是說紫外線輸出功率低，造成能量損失。在實(shí)際應(yīng)用中以能否固化為標(biāo)準(zhǔn)，但要考慮整體成本，畢竟如果延長干燥固化時(shí)間的話，會(huì)降低效率。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所