Кварцевание как метод обеззараживания¶
Кварцевание — метод обеззараживания воздуха, поверхностей и жидкостей с помощью ультрафиолетового излучения, источником которого служат кварцевые лампы. Название связано с кварцевым стеклом, из которого изготовляют колбу лампы: оно пропускает ультрафиолет, в отличие от обычного стекла, задерживающего коротковолновое излучение. Метод применяется в медицине, пищевой промышленности, водоподготовке и быту.
¶Физические основы
Обеззараживающее действие основано на ультрафиолетовом излучении с длиной волны около 200–280 нм (UV-C). Этот диапазон обладает наибольшей бактерицидной активностью: кванты света поглощаются нуклеиновыми кислотами микроорганизмов, вызывая образование димеров тимина в ДНК и РНК. Повреждённая генетическая структура блокирует размножение, и клетка гибнет или теряет способность к репликации. Максимум эффективности приходится на длину волны 253,7 нм — именно её даёт ртутный разряд в кварцевой колбе.
Эффективность зависит от мощности лампы, расстояния до объекта, времени экспозиции и влажности. Споры, плесень и некоторые вирусы устойчивее вегетативных бактерий, поэтому для них требуется большая доза облучения. В тени и за препятствиями обработка неэффективна — ультрафиолет распространяется прямолинейно.
¶Виды ламп
| Тип | Особенности | Применение |
|---|---|---|
| Кварцевые (бактерицидные) | Колба из кварцевого стекла, излучение 253,7 нм | Обеззараживание помещений, воды |
| Бактерицидные увиолевые | Стекло с добавками, задерживает часть UV | Медицинские и бытовые облучатели |
| Открытого типа | Излучение идёт напрямую, работать в помещении нельзя | Обработка пустых помещений |
| Закрытого типа (рециркуляторы) | Лампа экранирована, воздух прогоняется вентилятором | Присутствие людей допустимо |
Различают также озоновые и безозоновые лампы. Озоновые при работе образуют озон, что требует проветривания; безозоновые покрыты специальным слоем, поглощающим коротковолновую часть спектра.
¶История
Бактерицидное действие ультрафиолета впервые описал в конце XIX века. В 1901 году американский физик Питер Купер Хьюитт продемонстрировал гибель бактерий под ртутно-кварцевой лампой. В 1903 году Нильс Финзен получил Нобелевскую премию по медицине за лечение кожного туберкулёза ультрафиолетом. В 1930-х годах началось промышленное производство бактерицидных ламп, а в 1940-х их массово применяли в операционных и школах США для снижения заболеваемости. В СССР кварцевание широко внедрялось в детских садах, больницах и санаториях с середины XX века.
¶Применение
- Медицина. Обработка операционных, перевязочных, стерилизационных помещений. Рециркуляторы работают в присутствии пациентов.
- Водоподготовка. Ультрафиолетовые стерилизаторы обеззараживают питьевую воду, бассейны, сточные воды без химических реагентов.
- Пищевая промышленность. Обработка тары, упаковки, воздуха в цехах.
- Образование и быт. Кварцевание помещений в школах, детских садах, квартирах в период эпидемий.
- Лаборатории. Стерилизация боксов, ламинарных шкафов, инструментов.
¶Техника безопасности
Прямое ультрафиолетовое излучение опасно для глаз и кожи: возможны ожог роговицы (электроофтальмия) и эритема. Поэтому при работе ламп открытого типа люди и животные должны покидать помещение, а обработку проводят по графику с последующим проветриванием. Рециркуляторы с экранированной лампой безопасны при нахождении людей, если поток воздуха не направлен прямо на человека. Растения также повреждаются ультрафиолетом.
¶Ограничения метода
Кварцевание не создаёт длительного эффекта: после выключения лампы воздух вновь заселяется микроорганизмами. Оно не заменяет влажную уборку и вентиляцию, а дополняет их. В затенённых зонах и трещинах обеззараживание неполное. Некоторые микроорганизмы обладают устойчивостью, а слишком высокая доза облучения приводит к порче материалов — выцветанию тканей, разрушению резины и пластика. Озон, образующийся при работе озоновых ламп, токсичен и требует строгого контроля концентрации.
¶Современное состояние
В период пандемии COVID-19 интерес к ультрафиолетовому обеззараживанию резко вырос: появились бытовые рециркуляторы, UV-стерилизаторы для гаджетов и воды. Ведутся исследования дальнего UV-C (около 222 нм), который, по предварительным данным, глубже проникает в кожу и потому считается менее опасным для человека, что позволило бы обрабатывать помещения в присутствии людей. В России выпускаются рециркуляторы и облучатели различных моделей, применяемые в медицинских учреждениях и быту.
Источники: Большая российская энциклопедия; санитарные правила и нормы по применению ультрафиолетового бактерицидного излучения; материалы Всемирной организации здравоохранения; публикации по фотобиологии и дезинфекции.