Идея применения ультрафиолетового излучения не нова – уже более 100 лет человечество использует ультрафиолет против различных вирусов и микробов. Об эффективности УФ-ламп и светодиодов в борьбе с COVID-19 рассказал технолог-конструктор, кандидат технических наук Егор Новиковский.
В нужном диапазоне
Противовирусные препараты и вакцины нацелены на недопущение заражения и минимизации пагубного воздействия инфекции на организм, в то время как УФ-излучение уничтожает вируса до того, как он успеет кого-либо заразить. При этом не любое УФ излучение эффективно. Как известно, оно делится на несколько диапазонов, среди которых выделяют УФ-А, УФ-Б, УФ-С. Наиболее эффективно - излучение УФ-С. Но именно эта составляющая солнечного спектра не достигает Земли из-за наличия в атмосфере озона и кислорода.
Варианты применения
Важной особенностью применения искусственных источников УФ-С излучения является требование не попадать в глаза и на кожные покровы человека, так как это приводит к развитию катаракты и рака кожи. Отметим также и то, что излучение плохо отражается от различных поверхностей. В результате появились две основные технологии обеззараживания помещений: при помощи прямого излучения кварцевых ламп (когда присутствие людей в помещении запрещено) и применение рецируляторов, где источник УФ-С излучения находится внутри оптически закрытого объема, через который происходит циркуляция воздуха для его обеззараживания.
Более 100 лет успешного применения
Широко распространенным примером применения УФ-С излучения прямого воздействия являются различные кварцевые лампы, повсеместно встречающиеся в учреждениях здравоохранения с 1906 года. По сути, это простые люминесцентные лампы, у которых отсутствует люминофор, а обычное стекло заменено на кварцевое, которое пропускает ультрафиолет (за счёт чего лампа и получила своё название). В таких лампах почти 40% от подводимой мощности преобразуется в УФ-С излучение, при этом почти весь спектр приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности. Средняя цена такого излучателя мощностью 30 Вт составляет около 2000 рублей.
Ультрафиолетовые лампы (в т.ч. и кварцевые), обладающие бактерицидным эффектом, часто называют просто «бактерицидными лампами».
Новые изобретения
В качестве альтернативной замены кварцевых облучателей, в настоящее время на рынке широко предлагаются различные виды бактерицидных рециркуляторов, допускающее их использование в помещениях с постоянным пребыванием людей. Но при этом их экономическая и бактерицидная эффективность в борьбе с новым вирусом незначительная.
Как известно, вирус не распространяется в воздухе в свободном виде – решающую роль в его распространении играют аэрозоли – мелкие частицы жидкости, выделяемые зараженным человеком при дыхании, а особенно – при его чихании. При этом эти аэрозоли весьма быстро оседают на различных поверхностях (за счет чего и появилась так называемая «социальная дистанция»). После контакта с этими поверхностями и происходят основные случаи заражения.
Применение рециркуляторов не только не эффективно по причине незначительного попадания зараженного воздуха в зону УФ обработки, но и повышает вероятность заражения за счёт увеличения циркуляции зараженного воздуха. Дополнительно следует обратить внимание на тот факт, что применение рециркуляторов для борьбы с вирусом, уже осевшим на различных поверхностях, абсолютно неэффективно. Средняя цена рециркулятора мощностью 30 Вт составляет около 4000 рублей.
Малоэффективные светодиоды
Ещё более неэффективным решением является применение в качестве источника УФ-С излучения различных типов УФ светодиодов (англ. LED-UV). Большинство крупных корпораций-производителей светодиодов признают, что на настоящий день ртутные лампы обеспечивают большую бактерицидную эффективность по сравнению со УФ светодиодами. Это объясняется тем, что при приближении спектра излучения светодиода к УФ-С его эффективность резко падает. Так, средняя эффективность УФ светодиодов составляет около 2,2%, при этом доля УФ-С в его спектре составляет около 60%. В результате, фактическая эффективность таких рециркуляторов составляет не более 1,32%, что ничтожно мало по сравнению с 40% эффективности кварцевых ламп. Заявленная отличительная особенность таких рециркуляторов в отсутствии выделения озона при их работе, по сути, особенностью не является – современные бактерицидные лампы не выделяют озон при работе.
Таким образом, на текущий день кварцевая лампа более чем в 30 раз эффективнее УФ светодиодов. Массовая закупка светодиодных облучателей и рециркуляторов является не более чем неоправданной и энергетически неэффективной тратой средств. Средняя цена такого рециркулятора составляет около 10000 рублей.
Единственной областью, где применения УФ светодиодов на текущий день оправдано – это создание компактных переносных обеззараживающих устройств (к примеру – для обеззараживания медицинских масок), где требуется направленное облучение небольшого по площади объекта. Для других целей наиболее эффективным решением служит применение бактерицидных ламп (при соблюдении необходимых мер предосторожности).