Odkąd 11 marca 2020 r. WHO oficjalnie ogłosiła COVID-19 globalną „pandemią”, kraje na całym świecie jednomyślnie uznały dezynfekcję za pierwszą linię obrony zapobiegającą rozprzestrzenianiu się epidemii. Coraz więcej instytucji naukowo-badawczych wykazuje duże zainteresowanie dezynfekcją za pomocą lampy ultrafioletowej (UV): ta technologia dezynfekcji wymaga minimalnej obsługi ręcznej, nie zwiększa oporności bakterii i można ją przeprowadzić zdalnie, bez obecności ludzi. Inteligentne sterowanie i użytkowanie są szczególnie przydatne w zamkniętych miejscach publicznych o dużym zagęszczeniu ludzi, długim czasie przebywania i gdzie największe prawdopodobieństwo wystąpienia infekcji krzyżowych. Stało się głównym nurtem zapobiegania epidemiom, sterylizacji i dezynfekcji. Aby porozmawiać o pochodzeniu lamp do sterylizacji i dezynfekcji ultrafioletem, trzeba zacząć powoli od odkrycia światła „ultrafioletowego”.
Promienie ultrafioletowe to światło o częstotliwości od 750 THz do 30 PHz w świetle słonecznym, co odpowiada długości fali od 400 nm do 10 nm w próżni. Światło ultrafioletowe ma wyższą częstotliwość niż światło widzialne i nie można go zobaczyć gołym okiem. Dawno, dawno temu ludzie nie wiedzieli, że coś takiego istnieje.
Ritter（Johanna Wilhelma Rittera，(1776～1810）
Po tym, jak brytyjski fizyk Herschel odkrył w 1800 r. niewidzialne promienie cieplne, promienie podczerwone, wyznając koncepcję fizyki, że „rzeczy mają dwupoziomową symetrię”, niemiecki fizyk i chemik Johann Wilhelm Ritter (1776-1810) odkrył w 1801 r. że poza fioletowym krańcem widma widzialnego znajduje się niewidzialne światło. Odkrył, że odcinek poza fioletowym krańcem widma światła słonecznego może uwrażliwiać klisze fotograficzne zawierające bromek srebra, odkrywając w ten sposób istnienie światła ultrafioletowego. Dlatego Ritter jest również nazywany ojcem światła ultrafioletowego.
Promienie ultrafioletowe można podzielić na UVA (długość fali od 400 nm do 320 nm, fale niskie i długie), UVB (długość fali od 320 nm do 280 nm, fale średnie i fale średnie), UVC (długość fali od 280 nm do 100 nm, fale wysokie i krótkie), EUV (długość fali od 280 nm do 100 nm, fale wysokie i krótkie), EUV ( 100nm do 10nm, bardzo wysoka częstotliwość) 4 rodzaje.
W 1877 roku Downs i Blunt po raz pierwszy donieśli, że promieniowanie słoneczne może zabić bakterie w pożywkach hodowlanych, co również otworzyło drzwi do badań i zastosowania sterylizacji i dezynfekcji ultrafioletem. W 1878 roku ludzie odkryli, że promienie ultrafioletowe w świetle słonecznym mają działanie sterylizujące i dezynfekujące. W latach 1901 i 1906 ludzie wynaleźli łuk rtęciowy, sztuczne źródło światła ultrafioletowego i lampy kwarcowe o lepszych właściwościach przepuszczania światła ultrafioletowego.
W 1960 roku po raz pierwszy potwierdzono mechanizm sterylizacji i dezynfekcji ultrafioletem. Z jednej strony, gdy mikroorganizmy są naświetlane światłem ultrafioletowym, kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) w komórce biologicznej pochłania energię fotonów ultrafioletowych, a pierścień cyklobutylowy tworzy dimer pomiędzy dwiema sąsiadującymi grupami tyminowymi w tym samym łańcuchu cząsteczki DNA. (dimer tyminy). Po utworzeniu dimeru ma to wpływ na strukturę podwójnej helisy DNA, synteza starterów RNA zatrzyma się na dimerze, a funkcje replikacji i transkrypcji DNA zostaną utrudnione. Z drugiej strony pod wpływem promieniowania ultrafioletowego mogą powstawać wolne rodniki, powodując fotojonizację, uniemożliwiając w ten sposób replikację i rozmnażanie się mikroorganizmów. Komórki są najbardziej wrażliwe na fotony ultrafioletowe w pasmach długości fal bliskich 220 nm i 260 nm i mogą skutecznie absorbować energię fotonów w tych dwóch pasmach, zapobiegając w ten sposób replikacji DNA. Większość promieniowania ultrafioletowego o długości fali 200 nm lub krótszej jest absorbowana w powietrzu, dlatego trudno jest rozprzestrzenić się na duże odległości. Dlatego główna długość fali promieniowania ultrafioletowego do sterylizacji koncentruje się w zakresie od 200 nm do 300 nm. Jednakże promienie ultrafioletowe pochłonięte poniżej 200 nm rozkładają cząsteczki tlenu w powietrzu i wytwarzają ozon, który będzie również odgrywał rolę w sterylizacji i dezynfekcji.
Proces luminescencji poprzez wzbudzone wyładowanie par rtęci jest znany od początku XIX wieku: pary zamyka się w szklanej rurce, a do dwóch metalowych elektrod na obu końcach rurki przykłada się napięcie, tworząc w ten sposób „łuk światła” ”, dzięki czemu para świeci. Ponieważ przepuszczalność szkła dla ultrafioletu była wówczas niezwykle niska, nie opracowano sztucznych źródeł światła ultrafioletowego.
W 1904 roku dr Richard Küch z Heraeus w Niemczech użył pozbawionego pęcherzyków szkła kwarcowego o wysokiej czystości do stworzenia pierwszej kwarcowej lampy rtęciowej na ultrafiolet, Original Hanau® Höhensonne. Dlatego Küch jest uważany za wynalazcę ultrafioletowej lampy rtęciowej i pioniera w wykorzystaniu sztucznych źródeł światła do napromieniania człowieka w medycznej terapii światłem.
Odkąd w 1904 roku pojawiła się pierwsza kwarcowa lampa rtęciowa ultrafioletowa, zaczęto badać jej zastosowanie w sterylizacji. W 1907 roku ulepszone kwarcowe lampy ultrafioletowe były szeroko reklamowane jako źródło światła w leczeniu. W 1910 roku w Marsylii we Francji po raz pierwszy zastosowano system dezynfekcji ultrafioletem w praktyce produkcyjnej uzdatniania wody miejskiej, o dziennej wydajności uzdatniania wynoszącej 200 m3/d. Około 1920 roku zaczęto badać ultrafiolet w dziedzinie dezynfekcji powietrza. W 1936 roku zaczęto stosować technologię sterylizacji ultrafioletem na szpitalnych salach operacyjnych. W 1937 r. po raz pierwszy w szkołach zastosowano systemy sterylizacji promieniami ultrafioletowymi w celu kontrolowania rozprzestrzeniania się różyczki.
W połowie lat sześćdziesiątych XX wieku ludzie zaczęli stosować technologię dezynfekcji ultrafioletem w oczyszczaniu ścieków miejskich. W latach 1965–1969 Komisja ds. Zasobów Wodnych Ontario w Kanadzie przeprowadziła badania i ocenę zastosowania technologii dezynfekcji ultrafioletem w oczyszczaniu ścieków miejskich i jej wpływu na odbiorniki wodne. W 1975 roku Norwegia wprowadziła dezynfekcję ultrafioletem, zastępując dezynfekcję chlorem produktami ubocznymi. Przeprowadzono wiele wczesnych badań nad zastosowaniem dezynfekcji ultrafioletowej w oczyszczaniu ścieków miejskich.
Wynikało to głównie z faktu, że ówcześni naukowcy zdali sobie sprawę, że chlor resztkowy w szeroko stosowanym procesie dezynfekcji poprzez chlorowanie jest toksyczny dla ryb i innych organizmów w odbiorniku wodnym. oraz odkryto i potwierdzono, że chemiczne metody dezynfekcji, takie jak dezynfekcja chlorem, mogą powodować powstawanie rakotwórczych i genetycznych produktów ubocznych aberracji, takich jak trihalometany (THM). Odkrycia te skłoniły ludzi do poszukiwania lepszej metody dezynfekcji. W 1982 roku kanadyjska firma wynalazła pierwszy na świecie otwarty kanałowy system dezynfekcji ultrafioletem.
W 1998 roku Bolton udowodnił skuteczność światła ultrafioletowego w niszczeniu pierwotniaków, promując w ten sposób zastosowanie technologii dezynfekcji ultrafioletem w niektórych wielkoskalowych uzdatnianiach wody miejskiej. Na przykład w latach 1998–1999 odpowiednio odnowiono wodociągi Vanhakaupunki i Pitkäkoski w Helsinkach w Finlandii i dodano systemy dezynfekcji ultrafioletowej o łącznej wydajności uzdatniania około 12 000 m3/h; Około 2002 roku firma EL w Edmonton w Kanadzie Smith Water Supply Plant zainstalowała także urządzenia do dezynfekcji ultrafioletem o dziennej wydajności oczyszczania wynoszącej 15 000 m3/h.
W dniu 25 lipca 2023 r. Chiny ogłosiły krajową normę „Norma dotycząca lampy bakteriobójczej ultrafioletowej nr GB 19258-2003”. Angielska standardowa nazwa to: Ultrafioletowa lampa bakteriobójcza. W dniu 5 listopada 2012 r. Chiny ogłosiły krajową normę „Norma dotycząca lamp bakteriobójczych z zimną katodą ultrafioletową nr GB/T 28795-2012”. Angielska standardowa nazwa to: Lampy bakteriobójcze z zimną katodą i ultrafioletem. W dniu 29 grudnia 2022 r. Chiny ogłosiły normę krajową „Dopuszczalne wartości efektywności energetycznej i poziom efektywności energetycznej Liczba stateczników do lamp wyładowczych do oświetlenia ogólnego: GB 17896-2022”, nazwa normy w języku angielskim: Minimalne dopuszczalne wartości efektywności energetycznej i energii Stopnie sprawności stateczników do lamp wyładowczych do oświetlenia ogólnego zostaną wprowadzone od 1 stycznia 2024 roku.
Obecnie technologia sterylizacji ultrafioletowej rozwinęła się w bezpieczną, niezawodną, wydajną i przyjazną dla środowiska technologię dezynfekcji. Technologia sterylizacji ultrafioletowej stopniowo zastępuje tradycyjne metody dezynfekcji chemicznej i staje się głównym nurtem technologii dezynfekcji na sucho. Jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach w kraju i za granicą, takich jak oczyszczanie gazów odlotowych, uzdatnianie wody, sterylizacja powierzchni, sterylizacja powietrza itp.
Czas publikacji: 8 grudnia 2023 r