紫外线消毒

紫外线为波长介于16～397nm的电磁波。其光子能量不足使原子或分子电离，故属非电离辐射。1926年，McKinley发现紫外线能使病毒灭活。1928年，Gates测定了各种波长紫外线对细菌的杀灭能力，并确定杀菌力最强波段为250～270nm。紫外线可用紫外线灯发生，对各种微生物均有一定杀灭能力，已广泛用于消毒工作，特别是对空气与水的消毒。
消毒用紫外线灯又称杀菌灯。杀菌灯和太阳灯不同。太阳灯发出的紫外线波长多介于280.4～313.2nm之间，其中短于280nm者不到1%，故杀菌力微弱。目前常用的杀菌灯为石英玻管低压 (13.3Pa即0.1mmHg) 汞蒸气灯，其发出的紫外线，95%的波长为253.7nm，杀菌力远较太阳灯为强。日光也含有紫外线，但射到地面只剩下0.1%，且波长多大于290nm。波长为290nm、300nm、310nm的紫外线，其杀菌作用依次只相当于波长为254nm的50%、6%及1%。故日光中紫外线的杀菌作用有限。
紫外线除使微生物蛋白质变性外，尚可使：
❶核酸中相邻的各类嘧啶形成二聚体，如DNA形成胸腺嘧啶二聚体，RNA形成尿嘧啶二聚体；
❷嘧啶的C5与C6双键处发生水化作用形成5氢-6羟衍生物，此反应对含RNA的微生物更为重要；
❸双股核酸发生交联。上述各反应均可导致微生物死亡（见图）。
某些微生物如大肠杆菌、灰色链霉菌等，对紫外线引起的损害恢复能力较强，特别当照射剂量不足时，可有部分复活。一为光复活，即在波长为330～480nm可见光照射下，依光酶将胸腺嘧啶二聚体切开而恢复其原结构； 一为暗复活，即不需光照，由水解酶切开二聚体，由DNA聚合酶和多核苷酸连接酶恢复其照射前结构。

紫外线杀菌作用的强弱，随微生物种类而异。在细菌中，革兰阴性菌较革兰阳性菌易于杀灭； 繁殖体较芽胞易于杀灭。但有例外，如革兰阴性的伤寒杆菌比革兰阳性的金黄色葡萄球菌难于杀灭； 黑曲霉孢子对紫外线的抵抗力比枯草杆菌芽胞大15倍。各类病毒对紫外线的抵抗力差别也很大。抵抗力较小的流感病毒比革兰阴性菌还易于杀灭，而抵抗力强的肝炎病毒，其抗力可比细菌繁殖体强10～100倍。此外，同种微生物芽胞比繁殖体的抵抗力强2～10倍；不同株的抵抗力也不全相同； 同一株的抵抗力，处于稳定期者较处于对数生长期者强。

紫外线对各种微生物的杀灭剂量（概值）

微生物名称	不同杀灭率所需剂量(μW·s/cm2)
	99%	99.99%
流感病毒 大肠杆菌 弗氏痢疾杆菌 金黄色葡萄球菌 伤寒杆菌 白喉杆菌 结核杆菌 枯草杆菌芽胞 藤黄八迭球菌 黑曲霉孢子	2000 6000 6000 6000 8000 10,000 10,000 20,000 30,000 300,000	>5000 12,000 12,000 12,000 16,000 20,000 20,000 40,000 60,000 600,000

注：测定条件为，每毫升自来水中含微生物106～10⁷个，水深2cm。
紫外线的杀菌力与其照射时间和强度成正比。其强度又与光源和被照射物间的距离平方成反比。紫外线穿透力弱，灯管上的灰尘或油垢均可妨碍其透过，故须经常擦净。灯管在长期使用中，受紫外线作用发生一定变性，亦可影响其穿透。一般紫外线灯总使用时间不宜超过4000h。尘粒、杂质与多数介质对紫外线的穿透亦均有影响，如含有尘粒800～900个/m3的空气，只可透过70～80%; 2.5cm及15cm深的蒸馏水只能透过97～98%及81～90%;0.1～5mm厚的酒、果汁、黑醋和蛋清只能透过10%; 3mm厚的有机玻璃只能透过10～20%; 糊窗纸只能透过20～40%; 2mm厚的窗玻璃则完全不能透过。市售紫外线灯之设计大都于27℃左右时杀菌力最强，温度过高和过低均可降低其杀菌作用。温度低至4℃时可降低65～80%，一般不宜低于20℃。相对湿度较高时，空气中尘粒因吸潮变大，不利紫外线穿透，而降低其杀菌力。相对湿度从33%升至56%时，杀菌力可减少至原来的三分之一。消毒时相对湿度一般不宜超过50%。
用紫外线消毒室内空气，可将灯管悬于天花板下或装于墙壁上，离地约2.5m。无人时照射用，每10～15m2可装30W灯管2支。有人时照射用，灯管装量减半，并安装反射罩(见图1)，使光反射到天花板上，不直接照射到人体。一次照射时间不宜超过2h。此外，尚可使用移动式装置照射(见图2)。该装置以直径30cm铝制圆筒为外壳，内壁装4支30W紫外线灯，一端装风扇。使用时，风扇转动迫使空气流经紫外线甬道，每分钟可消毒空气20m3以上。将紫外线灯装于空调系统滤器后之管道内，亦可获得较好消毒效果。在建筑物出入口门框上部及左右，安装5支20W带反射罩的紫外线灯，可形成紫外线屏幕，使进出空气中的微生物减少92～99%。紫外线空气消毒常用于手术室、换药室、产房、婴儿室、隔离室、实验室以及其他公共场所。

图1 固定式紫外线空气消毒

图2 移动式紫外线空气消毒装置

用紫外线消毒水，可不增加水的杂质，不改变水的气味。消毒时可于水道中装紫外线灯照射。水质应清洁，水深不宜超过2cm，灯管不宜浸于水中，以免降低灯管温度减少紫外线输出强度。此法可用于饮水及饲养某些忌氯生物用水的消毒(见“生活饮用水消毒”条)。
用紫外线消毒固体物品表面，须面面照到。物品与光源相距不宜超过1m。用30W灯管照射，时间不得少于30min。光滑表面较粗糙不平表面的消毒效果好。微生物接种箱内消毒，箱底紫外线强度不应低于40μW/cm2。如用紫外线灭活疫苗，其抗原性较用化学药物或热力灭活者为优。
紫外线可引起眼炎与皮肤病变，应避免长时间直接照射。必要时，可戴用防护眼镜与穿着防护服。空气受紫外线照射可形成臭氧。臭氧对眼有刺激作用，浓度超过5～10ppm，可引起脉搏加速、疲倦、头疼等症状； 长时间吸入，可引起呼吸道炎症。人员长时间停留的场所应防止空气中臭氧积累。