Более 14 млн пассажиров ежедневно проходят через сооружения и подвижной состав Московского метрополитена. Метро связывает между собой железнодорожные вокзалы, является центральным транспортным узлом столичного региона и относится к объектам массового сосредоточения людей.
Такие объекты требуют повышенного внимания со стороны органов и учреждений Роспотребнадзора для обеспечения профилактики массовых инфекционных и паразитарных заболеваний.
В химическом составе воздушной среды подземных станций метро иногда наблюдается превышение предельно допустимых концентраций двуокиси азота, окиси и двуокиси углерода, пыли. Эти факторы в сочетании с агробиологической составляющей выводят проблему обеспечения экологической и эпидемиологической безопасности воздушной среды и создания комфортных условий пассажироперевозок в метрополитене в ряд важнейших социально-экономических задач. Решая эту задачу, службы Московского метрополитена используют всю совокупность известных технических и организационных мероприятий и активно участвуют в поиске новых современных технологий и средств, повышающих качество и безопасность подземного городского транспорта.
Одной из наиболее перспективных технологий, принятых в мировой и отечественной практике для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия, является обеззараживание воды, воздуха и поверхностей при помощи ультрафиолетового (УФ) излучения [1, 4]. Основными преимуществами данного метода дезинфекции являются: высокая эффективность воздействия на все виды микроорганизмов, возможность постоянного применения в условиях действующих объектов, отсутствие химических реагентов и иных расходных материалов, простота интегрирования в системы автоматизированного управления процессами.
Высокая бактерицидная эффективность УФ- технологий основана на воздействии излучения на внутренние структуры облучаемых микроорганизмов. При достаточной экспозиции это приводит к деструктурированию ДНК микроорганизма и его инактивации. УФ-обработка оказывает летальное действие на все известные виды микроорганизмов благодаря одинаковой спектральной чувствительности ДНК всех микроорганизмов к УФ-излучению бактерицидного диапазона [2] (рис. 1).
Однако производственные условия метрополитена (особенности состава воздушной среды, специфический характер биологического загрязнения поверхностей, напряженный режим работы подвижного состава, эскалаторов, объемы помещений и необычная архитектура) делали неэффективным применение существовавшего до последнего времени УФ-оборудования для решения задачи обеззараживания.
Созданные в последние годы амальгамные лампы нового поколения — мощные и надежные источники бактерицидного излучения — обеспечили распространение УФ-технологий обеззараживания на новых направлениях и, в том числе позволили успешно решать задачу УФ-дезинфекции в условиях метро.
Возможность применения современных УФ- технологий на объектах метрополитена была исследована в ходе проведения НИР с ВНИИ Железнодорожной гигиены (ЖГ) Роспотребнадзора в 2004—2005 гг. На первом этапе во ВНИИ ЖГ и Институте медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е. И. Марци- новского (проф., доктор мед. наук Романенко Н. А., канд. мед. наук Новосильцев Г. И.) были проведены серии экспериментов по определению значений бактерицидных и паразитоцидных УФ- доз, необходимых для гарантированного уничтожения микроорганизмов и возбудителей кишечных паразитозов в условиях близких к реальным условиям метрополитена.
В результате работ была выявлена необходимость существенного увеличения УФ-доз, обеспечивающих полное уничтожение микроорганизмов и гельминтов, находящихся на поверхностях оборудования и поверхностях подвижного состава метрополитена, имеющих эпидемическое значение по сравнению со стандартными значениями летальных УФ-доз.
Причина этого явления обусловлена тем, что в большинстве практических случаев при санитарной УФ-обработке на объектах железнодорожного транспорта приходится обеззараживать среды и поверхности, содержащие микроорганизмы, окруженные естественной средой обитания, например слюна, слизь, фекальные выделения. Основой состава такой среды является водно-белковая смесь различной концентрации. На рис. 2 приведены спектры поглощения аминокислот, формирующих белковые среды, например трипсина (внизу). Верхняя кривая представляет спектральную эффективность инактивации трипсина под действием УФ- облучения. В области 220 и 280 нм, по данным Ю. А. Владимирова [3], поглощение белка обусловлено в основном поглощением ароматических аминокислот.
В области 240—260 нм, зоне максимума бактерицидного действия, поглощение определяется сульфгидрильными (-5Н) и дисульфидными (-58-) группами цистеина и цистина. Таким образом, водно-белковая среда, окружающая микроорганизмы в реальных условиях является своеобразным УФ- протектором, существенно ослабляющим излучение диапазона 240—260 нм еще до попадания на микроорганизм.
Вторым фактором, повышающим выживаемость микроорганизмов на поверхностях реальных объектов метрополитена, является структура микрорельефа данных поверхностей и их отражательная способность в УФ-диапазоне. К наиболее характерным материалам можно отнести кожзаменитель сидений, линолеум, резина поверхности поручня эскалатора, стекло и металл. С увеличением шероховатости поверхности материала и уменьшением коэффициента отражения УФ-излучения бактерицидная эффективность падает. На рис. 3 показана микроструктура поверхности резины (а) и линолеума (б), затененные участки неровной поверхности которых предоставляют микроорганизмам своеобразные "УФ-убежища". Ровные металлические и стеклянные поверхности повышают эффективность УФ-обработки.
щали в специальную среду — своеобразный "белковый щит". Данная среда моделировала условия реальной биосреды, окружающей микроорганизмы в условиях метрополитена. На рис. 4 приведена экспериментальная зависимость коэффициента пропускания такой средой УФ-излучения с длиной волны 253,7 нм от степени разведения в дистиллированной воде (У6с/Удв — соотношение объемов белковой среды и дистиллированной воды при разведении).
В качестве тест-микроорганизмов использовали суточную музейная культуру 51арЬу1ососсиз аигеиз (штамм 906). Используемые тест-культуры обладали типичными морфологическими и тинкториаль-ными свойствами, а также стандартной устойчивостью к дезсредствам. В качестве тест-поверхностей выбирали кожзаменитель, резина, пластик. На рис. 5 показано изменение бактерицидной эффективности УФ-облучения тест-культуры в белковой защите на резине и приведены справочные значения бактерицидных доз для микроорганизма в "идеальных условиях".
Для реальных условий, существующих на эпидемических значимых поверхностях в метрополитене, характерные значения обсемененности лежат в диапазоне до 1000 КОЕ/см2. Таким образом, видно, что величины УФ-доз для данных обсемененностей с бактерицидной эффективностью более 90% составляют 300—450 Дж/м2. Эти величины в 5—10 раз превышают известные значения для 31арЬу1о- соссизаигеиз [2] (см. рис. 5).
Еще более высокие дозы требуются для обеспечения эффективного противопаразитного действия УФ-излучения на патогены: жизнеспособные яйца аскарид , остриц и цисты лямблий . В ходе экспериментов данные организмы помещали на тест-поверхности, характерные для объектов метро: кожзаменитель, пластик, дерево, хромированный металл, резина и полированное стекло и облучали различными дозами УФ-излучения с длиной волны 253,7 нм. Характер материалов существенно меняет эффективность действия УФ- излучения. На рис. 6 показано относительное изменение средних доз, обеспечивающих 90% инактивацию исследуемых паразитарных патогенов в зависимости от вида поверхности
Наибольшую устойчивость приобретают микроорганизмы на поверхности черной резины поручня эскалаторов и уплотнений оконных стекол вагонов метро. Бактерицидная доза в этом случае более чем в 2 раза выше, чем для поверхностей стекла и металла. Промежуточное положение занимают пластики, дерево и кожзаменитель. В дальнейшем при определении значений УФ-доз, гарантирующих уничтожение микроорганизмов на всех эпидемически -значимых поверхностях метрополитена, будем ориентироваться на значения, достаточные для инактивации микроорганизмов на черной резине.
На рис. 7 приведены кривые эффективности па- разитоцидного действия доз УФ-излучения для 3 патогенов на поверхности черной резины.
Величина УФ-дозы, требующейся для гарантированного уничтожения исследуемых патогенных организмов на поверхности черной резины с эффективностью более 99%, составила около 4500 Дж/м2.
К основным результатам первого этапа НИР можно в первую очередь отнести:
— установление принципиальной возможности эффективной дезинфекции эпидемически значимых поверхностей объектов метрополитена от микробного и гельминтного заражения при помощи УФ-излучения с длиной волны 253,7 нм;
— определение значений УФ доз, необходимых для инактивации исследованных патогенов с различной эффективностью.
Вместе с этим из полученных результатов стало ясно, что получение УФ-доз в десятки и сотни раз превосходящих величины доз, используемых для обеззараживания поверхностей и воздуха в медицине, практически недостижимо на базе ртутных ламп низкого давления и стандартного УФ-обору- дования.
Всего в метро работает больше 7 тыс. таких устройств — по 2 на вагон.
Для обеззараживания используют безопасные ультрафиолетовые лампы. Облучение работает в закрытом контуре и не проникает в салон, поэтому для пассажиров это абсолютно безопасно. Ещё есть воздушные фильтры — они удерживают мелкие частицы пыли.
Блок обеззараживания сделала российская компания, его производят в нашей стране. Системы есть в поездах новых серий «Ока», «Москва» и «Москва-2020» — почти 3,7 тыс. вагонов. В каждом — две климатические установки с функцией непрерывного обеззараживания. Они очищают до 3300 м3 воздуха за час во всём составе.
В депо кондиционеры проверяют каждый день. Они постоянно обслуживаются сотрудниками завода-изготовителя: устраняются неисправности, очищаются все системы, при необходимости заменяются ультрафиолетовые лампы и воздушные фильтры.