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摘? 要 紫外線殺菌具有高效、無二次污染等優(yōu)勢，2019新型冠狀病毒疫情發(fā)生以來，紫外線殺菌裝置開始應(yīng)用于教室等公共場合，但是如果使用不當(dāng)，不但不能有效殺菌消毒，而且可能對人的身體健康產(chǎn)生危害。通過對紫外線殺菌原理和產(chǎn)品進(jìn)行分析，對紫外線殺菌裝置在教室中的應(yīng)用進(jìn)行討論，旨在為紫外線殺菌裝置正確使用提供參考。

關(guān)鍵詞 紫外線殺菌裝置;新型冠狀病毒;教室;紫外線殺菌汞燈;UV-A;UV-B;UV-C;TC224;紫外線殺菌燈;紫外LED

中圖分類號：G478.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）17-0032-05

1 前言

紫外線存在于太陽光中，但自然光中的紫外線輻照能量有限。人工方式獲得的紫外輻射（ultraviolet radia-tion，簡稱“UVR”）是通過等離子體發(fā)光或者固體發(fā)光產(chǎn)生的位于紫外波段的電磁波。紫外殺菌技術(shù)是醫(yī)學(xué)上最常用和最古老的殺菌消毒技術(shù)之一，是用于滅活固體表面、水和空氣中病毒和細(xì)菌的有效方法，迄今為止已有百余年的歷史。早在19世紀(jì)，在Downes和Blunt[1]的研究中就提及了紫外線具有消毒殺菌的作用。丹麥科學(xué)家Niels Ryberg

Finsen將紫外線應(yīng)用于醫(yī)療健康領(lǐng)域，利用紫外線殺菌實(shí)現(xiàn)治療皮膚病。1903年，他被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。2003年，中國疾病預(yù)防控制中心專家研究發(fā)現(xiàn)，使用強(qiáng)度大于90 μW/cm2的紫外線在80 cm處照射冠狀病毒60 min，可以有效殺滅病毒[2]。

隨著2019新型冠狀病毒?。–orona Virus Disease 2019，簡稱“COVID-19”）在全球范圍內(nèi)的擴(kuò)散，各種防護(hù)手段和消毒技術(shù)備受關(guān)注。與醫(yī)用酒精、消毒液等消毒方式相比，紫外線消毒技術(shù)是一種物理消毒方法，具有高效、快速便捷、無二次污染、簡單實(shí)用、易于操作等優(yōu)勢[3]?！缎滦凸跔畈《靖腥镜姆窝自\療方案（試行第五版）》中提到，新型冠狀病毒屬于β屬的冠狀病毒，并對紫外線和熱敏感[4-5]。近期，美國哥倫比亞大學(xué)、波士頓大學(xué)，意大利米蘭大學(xué)等知名院校相繼證實(shí)紫外光可有效抑制新型冠狀病毒[6]。

隨著國內(nèi)新冠疫情好轉(zhuǎn)，國內(nèi)學(xué)校陸續(xù)開學(xué)，如何保障師生健康安全，如何有效地做好學(xué)校公共場所衛(wèi)生消殺，受到學(xué)校和社會的高度關(guān)注。本文將從紫外線殺菌原理出發(fā)，對紫外線殺菌裝置在教室中的應(yīng)用作初步探討。

2 紫外線殺菌原理及主要產(chǎn)品

紫外輻射通常按波長分為三種：波長為315～400 nm的紫外線輻射稱為紫外輻射A波段（簡稱“UV-A”）;波長為280～315 nm的紫外線輻射稱為紫外輻射B波段（簡稱“UV-B”）;波長為100～280 nm的紫外線輻射稱為紫外輻射C波段（簡稱“UV-C”）[7]。其中，UV-C波段的紫外線能量最高，但由于其波長最短，在大氣中容易被吸收，導(dǎo)致衰減嚴(yán)重，在近地太陽光譜中幾乎不含該波段的紫外光，因此也被稱為“日盲”紫外波段[8]。

通過破壞核酸殺菌? 紫外線對微生物的滅活機(jī)理主要是利用了微生物的核酸（DNA和RNA）對紫外線的吸收，破壞其核酸功能，從而實(shí)現(xiàn)消毒凈化。當(dāng)核酸被紫外線照射時會大量地吸收紫外光，從而就會在體內(nèi)形成一部分的間二氮雜苯（主要構(gòu)成為蛋白酶）和間二氮雜苯的異構(gòu)體。這種物質(zhì)會使細(xì)菌自身的新陳代謝機(jī)能出現(xiàn)障礙，并且會導(dǎo)致細(xì)菌的遺傳性出現(xiàn)問題，而持續(xù)的紫外線照射，最后就會導(dǎo)致因?yàn)樯鲜鲈蛩斐傻募?xì)菌群體的死亡[9]。DNA對波長為265 nm的紫外線吸收最強(qiáng)。圖1是紫外線標(biāo)準(zhǔn)殺菌消毒響應(yīng)曲線，表明當(dāng)光的波長在300 nm以下時，會有殺菌的效果;而在265 nm附近時，殺菌效果最明顯[10]。

產(chǎn)生臭氧殺菌? 低氣壓汞蒸氣放電可產(chǎn)生254 nm和185 nm的紫外線，紫外線從玻璃管射出后，254 nm的紫外線被微生物吸收，而185 nm的紫外線與空氣作用可產(chǎn)生臭氧。當(dāng)空氣中的氧氣分子在吸收殺菌燈的中心波長為185 nm的紫外光后，光敏作用利用高能高臭氧紫外線光束分解空氣中的氧分子產(chǎn)生游離氧（即活性氧），因游離氧所攜正負(fù)電子不平衡，所以需與氧分子結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生臭氧。

臭氧具有強(qiáng)氧化性，可殺滅細(xì)菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌等，并可破壞肉毒桿菌毒素，靠強(qiáng)大的氧化作用使酶失去活性致微生物死亡。臭氧對空氣中的微生物有明顯殺滅作用，采用30 mg/m3濃度的臭氧作用15 min，對自然菌的殺滅率可達(dá)到90%以上，而且可以除異味、凈化環(huán)境和清新空氣[11]。

紫外線殺菌燈分類? 目前市場上銷售的紫外線殺菌燈大部分是汞燈，而汞燈根據(jù)啟動后燈管內(nèi)汞蒸氣壓大小，分為低壓汞燈和高壓汞燈。其中高壓汞燈內(nèi)汞蒸氣壓強(qiáng)可以達(dá)到幾個大氣壓強(qiáng)，發(fā)出的有效殺菌波段含量很少，因此，紫外線殺菌汞燈主要是低壓汞燈。低壓汞燈根據(jù)發(fā)光原理，可以分為熱陰極低壓汞燈、冷陰極低壓汞燈。

低壓汞燈根據(jù)燈的外形結(jié)構(gòu)，可以分為直管式低壓汞燈、U型低壓汞燈和H型低壓汞燈，其中直管式紫外線殺菌燈是最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)產(chǎn)生臭氧的情況，可以分為低臭氧紫外線燈和高臭氧紫外線燈[12]。

紫外線殺菌汞燈與照明用熒光燈的物理結(jié)構(gòu)基本相同，主要區(qū)別是不使用熒光粉。產(chǎn)品由燈頭、電極和玻璃管等主要部件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2所示。當(dāng)燈管接通額定電壓工作時，燈絲構(gòu)成的電極形成高壓電場，汞蒸氣受到激發(fā)躍遷至激發(fā)狀態(tài)，由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射出紫外線，還有部分可見藍(lán)光[11]。

隨著氮化物半導(dǎo)體材料技術(shù)的不斷發(fā)展，紫外線LED在部分特定波長的輻射效率有所突破，UV-C LED殺菌產(chǎn)品開始出現(xiàn)，目前主要應(yīng)用在便攜式紫外線殺菌裝置中。與汞燈相比，紫外LED具有壽命長、開啟速度快、輻射強(qiáng)度可控、光譜可定制等優(yōu)勢，未來紫外LED殺菌燈在公共衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。但是目前國內(nèi)外紫外LED技術(shù)水平尚不成熟，在技術(shù)層面仍面臨從核心材料到器件工藝的諸多挑戰(zhàn)，遠(yuǎn)達(dá)不到殺菌消毒使用的水平。目前國內(nèi)外主要研究機(jī)構(gòu)和公司在紫外LED領(lǐng)域開展了大量的研究工作（見圖3），但是深紫外LED的外量子效率（EQE）基本不超過10%，大部分量子效率在5%以下。實(shí)際上，目前可購買的UV-B、UV-C波段LED產(chǎn)品的量子效率往往只有1%～2%，難以滿足殺菌消毒應(yīng)用的需求[13]。

此外，除了上述提到的低壓汞燈、LED紫外線殺菌燈以外，還有少量的氙燈等，因?yàn)槭袌錾蠎?yīng)用較少，本文不再贅述。

小結(jié)? 紫外線殺菌屬于純物理消毒方法，具有操作方便、殺菌效果好、無二次污染等優(yōu)勢，紫外線殺菌燈廣泛應(yīng)用于消毒殺菌領(lǐng)域。目前市場上主要的紫外線殺菌燈為低壓汞燈，同時隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，陸續(xù)有UV-C LED產(chǎn)品上市。

根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《關(guān)于汞的水俁公約》的約定，各締約國自2020年起禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口含汞量較高的照明產(chǎn)品，對于熒光燈等產(chǎn)品汞含量進(jìn)行了限制。目前，我國熒光燈等產(chǎn)品生產(chǎn)處于世界先進(jìn)水平，完全能夠達(dá)到《關(guān)于汞的水俁公約》的要求。同時，紫外線殺菌燈為特殊領(lǐng)域應(yīng)用，不在《關(guān)于汞的水俁公約》限制產(chǎn)品名錄之內(nèi)，但是從環(huán)保方面來講，也應(yīng)該加以控制。另外，紫外線LED替代紫外線汞燈是未來的趨勢，但關(guān)鍵指標(biāo)如輻射通量和輻射效率是目前的重要突破方向，技術(shù)的突破和進(jìn)步是應(yīng)用市場發(fā)展的根基。

3 紫外線殺菌在教室中的應(yīng)用

在國內(nèi)新冠疫情得到有效控制的情況下，全國大中小學(xué)陸續(xù)開學(xué)復(fù)課，學(xué)校的疫情防控工作受到學(xué)校和社會的高度關(guān)注。紫外線殺菌裝置開始在學(xué)校教室大量使用，助力推動校園感染防控工作。盡管紫外線有助于遏制病毒，但如使用不當(dāng)，則會對人體健康造成傷害。國際照明委員會（International Commission on Illumination，簡稱“CIE”）和全球照明協(xié)會（Global Lighting Association，簡稱“GLA”）擔(dān)心隨著消毒殺菌紫外線設(shè)備的大規(guī)模使用，會導(dǎo)致安全問題的發(fā)生，分別對紫外輻射技術(shù)和產(chǎn)品安全使用發(fā)表了立場性文件[14-15]。

學(xué)校教室具有人口密度大、中小學(xué)生免疫力低與自我防護(hù)意識相對薄弱等特點(diǎn)，紫外線殺菌裝置在教室中使用需要從下面幾個方面考慮。

安全使用? 自然條件下，地面上接收到的紫外線大部分為UV-A，少部分為穿透能力較弱的UV-B，而陽光中的UV-C成分在大氣臭氧層中被吸收，無法到達(dá)地面。因此，即使在高海拔地區(qū)，人們一般也不會暴露于UV-C下。即使有少量的UV-C照射在人體上，UV-C也只能穿透皮膚的最外層，幾乎不能達(dá)到表皮的基底層，也不會穿透眼睛角膜的表層到達(dá)更深層[16]。但是在使用紫外線殺菌裝置時，由于紫外線殺菌產(chǎn)品的輻射光在不可見光波段，如果操作不當(dāng)，人會比較容易無意識暴露于紫外輻射下，高強(qiáng)度的紫外輻射能量對人的眼睛和皮膚會產(chǎn)生灼傷，皮膚會產(chǎn)生紅斑。皮膚如果反復(fù)暴露在引起紅斑的UV-C水平下，會損傷人體免疫系統(tǒng)[17]。

部分紫外線殺菌裝置發(fā)出少量185 nm的紫外線與空氣作用可產(chǎn)生臭氧，臭氧具有強(qiáng)氧化性，人體長時間處于高濃度臭氧環(huán)境下，會造成細(xì)胞的損傷，甚至引起癌變。臭氧對眼睛和呼吸道都有刺激作用，會導(dǎo)致肺功能減弱和肺組織損傷。同時，臭氧對多種物品有損壞作用，且濃度越高，對物品損壞越嚴(yán)重，典型后果是可以讓織物漂白褪色，使銅片出現(xiàn)綠色銹斑，使橡膠老化、變色、彈性降低和變脆斷裂[18]。

因此，在紫外線殺菌裝置使用安全方面，建議從以下幾個方面重點(diǎn)考慮。

1）完善紫外標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，引導(dǎo)紫外線殺菌技術(shù)健康發(fā)展。早在2003年非典型肺炎爆發(fā)時期，應(yīng)市場發(fā)展需求，全國照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（簡稱“TC224”）組織制定了我國首份也是全球首份紫外線殺菌產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 19258—

2003《紫外線殺菌燈》，為紫外線殺菌產(chǎn)品的發(fā)展以及非典疫情防控貢獻(xiàn)了重要力量。此份標(biāo)準(zhǔn)于2012年根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行了修訂。同時，TC224組織發(fā)布了GB/T 28795—

2012《冷陰極紫外線殺菌燈》。2020年初，TC224向國標(biāo)委提出《紫外線殺菌燈》修訂立項(xiàng)申請，目前處于國標(biāo)委立項(xiàng)計(jì)劃審批階段。此外，在紫外線殺菌裝置使用方面，國家衛(wèi)生健康委員會組織制訂了GB 28235—2020《紫外線消毒器衛(wèi)生要求》、GB 15981—1995《消毒與滅菌效果的評價方法與標(biāo)準(zhǔn)》和GB 15982—2012《醫(yī)院消毒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

2）在團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)方面，為了確保新版的紫外線殺菌燈方面標(biāo)準(zhǔn)盡快在產(chǎn)業(yè)中得到應(yīng)用，在國家標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)修訂GB/T 19258—2012《紫外線殺菌燈》的同時，中國照明學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會開始經(jīng)過廣泛調(diào)研，組織國內(nèi)主要紫外線產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、學(xué)校等用戶、國內(nèi)衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)＜业认嚓P(guān)利益方和專家啟動制定“紫外線殺菌裝置”系列標(biāo)準(zhǔn)。系列標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)先針對教室用紫外線殺菌裝置制訂團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。此外，照明電器領(lǐng)域的其他國家或地方行業(yè)組織也在分別開展紫外輻射技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用方面的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)研制工作。

國際標(biāo)準(zhǔn)方面，目前國際上還沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，國際電工委員會（International Electrotechnical Commission，簡稱“IEC”）也開始研究紫外殺菌消毒燈具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)工作，全球照明協(xié)會（GLA）也正在準(zhǔn)備制定關(guān)于紫外發(fā)生裝置、產(chǎn)品與應(yīng)用的技術(shù)文件。

在紫外線殺菌裝置標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面建議，以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，規(guī)范新興市場發(fā)展;以標(biāo)準(zhǔn)推動產(chǎn)業(yè)鏈之間企業(yè)的技術(shù)合作，共同拓展市場，可以保障產(chǎn)品質(zhì)量，提高消費(fèi)者信心;以標(biāo)準(zhǔn)研制為契機(jī)，加強(qiáng)與計(jì)量、測試等單位合作，推動標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與應(yīng)用。先通過團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定，推動技術(shù)的交流、產(chǎn)業(yè)的合作。條件允許的情況下，可以按照先基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、測試標(biāo)準(zhǔn)，后產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的順序，逐步推動不同標(biāo)準(zhǔn)化組織的國家/國際標(biāo)準(zhǔn)制定。

在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容方面建議，在制訂針對生產(chǎn)企業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的同時，也制訂針對終端用戶的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容應(yīng)實(shí)用易懂，能為用戶的正確使用提供指導(dǎo)。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的標(biāo)志、防止誤操作的解決辦法等。

2）加強(qiáng)市場監(jiān)管，不斷規(guī)范紫外線殺菌裝置市場。在紫外線殺菌裝置企業(yè)生產(chǎn)許可方面，2009年，原衛(wèi)生部發(fā)布《消毒產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)衛(wèi)生許可規(guī)定》，規(guī)定紫外線殺菌燈生產(chǎn)企業(yè)必須向生產(chǎn)場所所在地省級衛(wèi)生行政部門提出申請，申領(lǐng)《消毒產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)衛(wèi)生許可證》。2018年6月，原國家衛(wèi)計(jì)委發(fā)布的《消毒管理辦法》規(guī)定，紫外線殺菌消毒燈產(chǎn)品上市時需將衛(wèi)生安全評價報告向省級衛(wèi)生計(jì)生行政部門備案。在產(chǎn)品認(rèn)證方面，紫外線殺菌燈與照明熒光燈的工作原理相同，但其技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求是有區(qū)別的，目前紫外線殺菌產(chǎn)品未列入我國強(qiáng)制性認(rèn)證目錄。

鑒于以上情況，為了規(guī)范紫外線殺菌裝置市場，避免影響消費(fèi)者信心，一方面建議政府市場監(jiān)管部門在完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對市場產(chǎn)品的監(jiān)督和管理;另一方

面，照明相關(guān)權(quán)威組織逐漸嘗試開展產(chǎn)品評價工作，幫助用戶選擇合適的產(chǎn)品。此外，用戶在選擇殺菌產(chǎn)品時一定要了解相關(guān)知識并提高辨別能力，注意產(chǎn)品是否聲明符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)產(chǎn)品輻射照度的大小以及適用空間等重要信息，并嚴(yán)格遵照產(chǎn)品使用說明書及警告語進(jìn)行操作與使用，有效做好相關(guān)防護(hù)，避免對人造成傷害。

3）對安裝和管理維護(hù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。紫外線殺菌裝置因是特殊的照明系統(tǒng)，如果安裝不當(dāng)，殺菌裝置在后期的使用中可能存在安全隱患，安裝人員在安裝調(diào)試過程中也有可能存在安全隱患。在使用過程中，管理維護(hù)人員如果操作不當(dāng)，也有可能對自身和其他使用人員造成危害。因此，為保證紫外線殺菌裝置安全使用，同時保障安裝人員和管理維護(hù)人員的安全，建議安裝人員、使用人員、維護(hù)維修和相關(guān)管理人員需通過紫外安全防護(hù)和相關(guān)操作知識培訓(xùn)，通過考核后持證上崗。同時，制造商應(yīng)提供相關(guān)培訓(xùn)資料或安裝說明和用戶手冊等，必要時需派專業(yè)技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場指導(dǎo)或培訓(xùn)。

4）加強(qiáng)對紫外線殺菌裝置的日常維護(hù)和管理。教室等特殊場地用的紫外線殺菌裝置需指定專人負(fù)責(zé)管理，每套設(shè)備應(yīng)指定日常使用人員，對于可移式紫外線殺菌裝置使用后應(yīng)妥善保存于兒童觸及不到的地方，并且配置安全鎖。紫外線殺菌裝置一般都設(shè)有物理功能按鍵，對裝置進(jìn)行設(shè)定控制，為了避免誤操作及功能控制失控導(dǎo)致被輻射，裝置建議同時設(shè)計(jì)帶智能控制等遙控操作來確保安全性，同時設(shè)置人體感應(yīng)裝置，保證在有人進(jìn)入時自動停止殺菌工作。為防止開關(guān)時操作人員被紫外線傷害，采用開機(jī)延時和自動關(guān)機(jī)設(shè)計(jì)或室外控制開關(guān)。

為了不影響學(xué)校正常日常教學(xué)任務(wù)，殺菌時間應(yīng)安排在放學(xué)時間或課間休息，開啟殺菌裝置前應(yīng)確認(rèn)教室內(nèi)已無人員。在殺菌過程中，教室所有門、窗應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)，并在必要位置標(biāo)出類似于“紫外線殺菌中禁止進(jìn)入”的警示標(biāo)識。工作人員如需進(jìn)入正在殺菌區(qū)域，可以考慮利用紫外線穿透性弱的特性，采用一定的防護(hù)措施進(jìn)行有效隔絕以實(shí)現(xiàn)保護(hù)，穿戴好個人防護(hù)用品，如護(hù)目鏡、防護(hù)服、手套、口罩等，避免眼睛和皮膚受到紫外線傷害。殺菌達(dá)到預(yù)定時間后，應(yīng)先關(guān)閉裝置電源開關(guān)，通風(fēng)一定時間后，人員方可入內(nèi)。

殺菌效果? 紫外線殺菌裝置是靠紫外線照射殺滅病原微生物，對紫外線照射范圍內(nèi)的空氣和物體表面進(jìn)行殺菌。殺菌效果取決于紫外線能量即紫外線劑量。紫外輻射劑量是指單位面積上接收到的紫外線能量，是紫外輻射照度與時間的積分值，單位為焦耳每平方米（J/m2），通常寫為mJ/cm2。

不同的細(xì)菌種類對紫外線的吸收峰值不同，如大腸桿菌的最大吸收波長均為265 nm，隱孢子菌、噬菌體的最大吸收波長分別為261 nm和271 nm，因此，每種細(xì)菌等微生物都有其特定的紫外線死亡劑量閾值[19]。紫外線對微生物的殺滅效果也與微生物存在的環(huán)境和是否存在變異體有著直接的關(guān)系。例如，在對枯草芽孢桿菌的紫外線照射殺菌中，對一般的枯草桿菌要達(dá)到99.9%的殺菌效果只需要21.6 mJ/cm2，

而對摻雜變異體的枯草芽孢桿菌就需要33.3 mJ/cm2。

紫外線除了具有殺菌的用途外，也可用于讓微生物降低自身的活動性。有些微生物在受到紫外線照射后，部分功能會喪失，但是當(dāng)受損的微生物恢復(fù)到可見光的照射下時，會利用自身的光復(fù)活機(jī)制對紫外線損傷進(jìn)行逆轉(zhuǎn)，發(fā)生“光復(fù)活作用”。反應(yīng)過程遵循酶催化動力學(xué)原理，光強(qiáng)度增大，光復(fù)活作用則增強(qiáng)[20]。

因此，在使用紫外線殺菌裝置時，為了保證能夠有效殺菌消毒，重點(diǎn)需要從以下幾個方面考慮。

1）合理的安裝設(shè)計(jì)。相對于某一紫外輻射源，紫外輻射照度并不是一成不變的，通常會隨著距離的變大而逐漸減弱。因此，在測試紫外殺菌裝置的輻射照度或者輻射劑量時，必須要明確測量儀表與紫外輻射源的位置，并記錄輻射照度與時間的變化關(guān)系。在設(shè)計(jì)紫外線殺菌系統(tǒng)時，必須根據(jù)每套殺菌裝置的紫外劑量和細(xì)菌滅活率，進(jìn)而推算出所需要的紫外線殺菌裝置數(shù)量。在有條件的情況下，建議采用照明設(shè)計(jì)軟件建立教室紫外線照明模型，通過調(diào)整燈具配置方案，達(dá)到相應(yīng)的紫外線輻射照度和均勻度要求，從而實(shí)現(xiàn)有效殺菌的目的。在無法建立教室紫外線照明模型的情況下，應(yīng)根據(jù)所選擇紫外線照明燈具的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行照明計(jì)算，得到合理的燈具配置方案。

在安裝時應(yīng)保證紫外線殺菌裝置的出光口盡量不被室內(nèi)其他設(shè)備、設(shè)施遮擋，并保證其均勻度。同時，安裝位置應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，考慮和現(xiàn)有燈具、設(shè)備設(shè)施的協(xié)調(diào)，在保障安全和殺菌效果的情況下，盡量做到改動最小。在批量安裝前，應(yīng)先選擇一間標(biāo)準(zhǔn)教室按燈具配置方案進(jìn)行紫外線殺菌裝置安裝，并對其紫外線照度和均勻度進(jìn)行測量，驗(yàn)證燈具配置方案的合理性。如實(shí)測數(shù)據(jù)偏離設(shè)計(jì)值大于±10%，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化燈具配置方案，直至滿足相應(yīng)的紫外線照度和均勻度要求。優(yōu)化后的燈具配置方案作為批量安裝的依據(jù)。

2）有效的消殺時間。殺菌效果由紫外線輻照度和曝光時間決定。對于同一菌種來講，為了達(dá)到相同的殺菌效果，紫外線輻照度越小，所需的曝光時間越長。不同波長的紫外線殺菌效果不同，如UV-A和UV-C照射非典病毒存活量與照射時間關(guān)系，UV-A對非典冠狀病毒幾乎沒有滅活作用，而在特征波長254 nm、輻射強(qiáng)度4016 μW/cm?的深紫外光源照射下，病毒的殺滅率LOG值與劑量（時間）呈線性關(guān)系（圖4）[21]。

在使用紫外線殺菌裝置時，需要根據(jù)平均有效紫外線輻照度確定有效殺菌時長，以達(dá)到足夠的殺菌劑量。在紫外劑量充足的條件下，失活的病毒細(xì)菌不會復(fù)活，但劑量不足時，許多被紫外線照射損傷的病毒細(xì)菌可通過“光復(fù)活作用”復(fù)活。因此，為了保證能有效殺菌，避免“光復(fù)活作用”發(fā)生，需要根據(jù)菌種、輻射照度等情況確定有效殺菌時間。在學(xué)校教室安裝時，需要同時考慮課間休息和放學(xué)時間，避免影響正常的教學(xué)作息。

3）定期的裝置維護(hù)。紫外線殺菌裝置如果光源、燈具等出光口有污垢，會影響紫外線的穿透力，從而影響殺菌效果。空氣中灰塵顆粒比較多，隨著使用時間加長，灰塵顆粒會大量覆蓋在裝置表面，導(dǎo)致紫外線燈殺菌效果減弱，因此需要進(jìn)行定期維護(hù)，或者開發(fā)研制具有自動清洗功能的紫外線殺菌裝置。隨著累積使用時間的加長，紫外線殺菌燈管的紫外線輻射強(qiáng)度也會逐漸下降，當(dāng)燈管使用達(dá)到有效壽命時，應(yīng)及時更換新燈管。

4 結(jié)語

紫外殺菌技術(shù)具有殺菌效率高，不產(chǎn)生有毒害的副產(chǎn)物，系統(tǒng)運(yùn)行安全，設(shè)備維修簡單，投資及運(yùn)行維修費(fèi)用低等特點(diǎn)。但是紫外線殺菌裝置如果操作不當(dāng)，不僅達(dá)不到預(yù)期的殺菌效果，還可能對用戶、安裝人員、維護(hù)人員等產(chǎn)生危害，因此，相關(guān)人員需要按照規(guī)定進(jìn)行正確操作。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織或者管理部門需要根據(jù)紫外線殺菌裝置在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，制定專門的指導(dǎo)文件、標(biāo)準(zhǔn)或者操作規(guī)范。

隨著紫外LED技術(shù)的不斷突破，紫外LED開始逐步應(yīng)用于紫外線殺菌領(lǐng)域。但是目前紫外LED的外量子效率較低，還未開始大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，因此，在紫外LED方面還需要進(jìn)一步加大對新型固態(tài)紫外光源技術(shù)的研發(fā)，突破大功率紫外固態(tài)光源從材料、芯片到封裝應(yīng)用中的科學(xué)問題和關(guān)鍵工藝，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成套產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。

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作者：張德保，國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）、全國照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書處標(biāo)準(zhǔn)室主任，工程師，研究方向?yàn)檎彰麟娖鳂?biāo)準(zhǔn)化研究、標(biāo)準(zhǔn)化管理;秦碧芳，國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京），高級工程師，研究方向?yàn)檎彰鳟a(chǎn)品、照明標(biāo)準(zhǔn)研究（100022）。