作者簡介：李夢凱，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員，長期從事紫外消毒及高級氧化技術(shù)的原理及應用研究。主持國家自然科學基金、國際合作交流、美國國家地理、中科院等項目，發(fā)表SCI論文近40篇，獲國際紫外線協(xié)會（IUVA）“UV Young Professional Award”和“UV Product Innovation Award”、美國普渡大學Edward M. Curtis訪問教授獎、IWA-首創(chuàng)水星獎前沿科學類一等獎等。
導語：紫外消毒已有很長的歷史。1903年丹麥人Niels Finsen基于光殺滅細菌原理，提出現(xiàn)代光療法而獲得了諾貝爾生理與醫(yī)學獎，之后百年，光（紫外線）消毒多次在人類急性傳染病防治中發(fā)揮了重要作用，如上世紀90年代北美“兩蟲”事件、2003年中國的SARS和2012年中東的MERS等。近期國內(nèi)新型冠狀病毒（2019-nCoV）疫情嚴重，紫外線具有對病毒的高效殺滅能力，已成為人們控制疫情傳播、保障生命安全的一種重要手段。
1紫外消毒原理
紫外線按波長范圍分為A波段（315～400 nm）、B波段（280～315 nm）、C波段（200～280 nm）和真空紫外線（100～200 nm），通常C波段紫外線用于消毒。在受到C波段紫外線照射后，微生物內(nèi)部核酸[核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）]吸收紫外光子能量，導致其堿基對發(fā)生聚合并阻止蛋白質(zhì)合成，使得微生物不能繁殖，從而達到消毒的目的。
紫外消毒是一種純物理作用，與傳統(tǒng)的氯、二氧化氯、臭氧、過氧乙酸等化學消毒劑相比，具有以下優(yōu)點：
1）紫外消毒無殘余消毒劑且不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，避免對環(huán)境的二次污染和對被消毒物體的氧化腐蝕。
2）紫外消毒設備安裝維修簡便，運行可靠且成本低。傳統(tǒng)的氯、二氧化氯、臭氧、過氧乙酸等化學消毒劑屬于劇毒、易燃、易爆或強腐蝕性物質(zhì)，其生產(chǎn)、運輸、儲藏和使用有嚴格、特殊的安全要求。
3）紫外消毒廣譜高效，對于絕大多數(shù)致病原生動物、細菌、病毒等均能高效殺滅，40 mJ/cm2的輻射劑量（一般低壓汞燈照射一米距離內(nèi)、1分鐘內(nèi)可達該劑量）即可殺滅99.99%的致病微生物。
但與其它技術(shù)一樣，紫外消毒也有其缺點：
1）紫外線直線傳播，穿透性較差，無法像化學消毒劑一樣隨空氣或水流擴散至復雜結(jié)構(gòu)的各個部位，從而限制了紫外線的應用。
2）紫外消毒過程中，如果輻射劑量不足，一部分失活的微生物會發(fā)生復活現(xiàn)象。因此，紫外消毒需要保證達到要求的輻射劑量。
紫外消毒的廣譜高效性意味著其對病毒也具有很好的殺滅效果。研究表明，紫外線對甲肝、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎、輪狀、冠狀、杯狀等病毒均具有很高的殺滅效率，目前僅發(fā)現(xiàn)腺病毒（adenovirus）和傳染性魚胰臟壞死病毒（infectious pancreatic necrosis）需要常規(guī)輻射劑量的5倍才能達到滅活效果。本次流行的2019-nCoV與SARS和MERS病毒同屬于冠狀病毒。國家疾控中心SARS研究團隊的結(jié)果表明，紫外輻射可將SARS病毒的感染性完全消除。美國愛荷華大學研究發(fā)現(xiàn)，紫外輻射5分鐘可滅活空氣中的MERS病毒達99.999%以上。美國德克薩斯健康醫(yī)學中心的研究表明，冠狀病毒較其他病毒具有更高的紫外敏感性（7～10倍），而病毒氣溶膠并不能對其內(nèi)的病毒提供保護，說明紫外線是一種非常有效的病毒氣溶膠的消毒手段。目前，《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》也提出2019-nCoV病毒對紫外線和熱敏感。
2正確使用紫外線殺滅致病微生物
2.1 消毒用紫外燈
紫外消毒的核心是紫外燈，消毒常用的紫外燈包括低壓汞燈、低壓高強汞燈（汞齊燈）、中壓汞燈和低于280 nm的紫外發(fā)光二極管（UV-LED）。低壓高強汞燈和中壓汞燈常用于飲用水、污水的消毒，而低壓汞燈常用于空氣消毒。低壓汞燈和低壓高強汞燈分為有臭氧型和無臭氧型兩種。有臭氧型可發(fā)射254 nm和185 nm兩種紫外線：254 nm（C波段紫外線）可直接用于消毒；185 nm紫外線可與空氣中的氧氣反應生成臭氧，雖然增加了臭氧消毒的額外效果，但使用時需特別注意臭氧對人體的傷害和被消毒物品的氧化腐蝕。無臭氧型僅發(fā)射254 nm紫外線，是常用的紫外消毒光源。此外，UV-LED具有體積微小、環(huán)保（無汞）、微生物滅活效率高等優(yōu)勢，隨著其生產(chǎn)技術(shù)日益成熟，不久的將來有望在各類空氣、水紫外消毒設備，特別是家用產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。
2.2 紫外消毒設備的安裝和使用
紫外線傳播遵循光學原理，簡單而言其輻射強度隨著與光源距離的增加而降低。城市飲用水廠和污水廠的紫外消毒設備，通常由專業(yè)公司進行安裝和調(diào)試。對于空氣中消毒，其設備安裝時應咨詢專業(yè)人員，合理確定安裝位置和消毒時間，以保證待消毒空間內(nèi)各個位置均能達到要求的消毒劑量；在缺乏專業(yè)意見的情況下，需嚴格按照產(chǎn)品說明書進行，通常30分鐘輻照時間能達到一個較為安全的微生物殺滅效果。
紫外消毒的效果受到紫外燈壽命（通常低壓汞燈為8000小時，中壓汞燈為2000～4000小時，需定期更換）、燈管表面污染（需定期清洗）和傳播介質(zhì)紫外線透過率的影響。因此，紫外消毒設備建議配裝紫外傳感器，監(jiān)測設備運行狀況，保障消毒安全。
2.3 紫外線在飲用水和污水消毒中的使用
飲用水：歷史上乃至當代多次傳染病都是通過飲用水進行傳播的。本次疫情期間，飲用水的微生物安全性應引起高度重視。美國環(huán)保署（EPA）、歐盟及我國國家標準基于不同致病微生物的滅活試驗，均規(guī)定飲用水紫外消毒劑量為40 mJ/cm2。我國目前在北京、上海、天津、濟南等地約20多個城市飲用水廠建有符合國標的紫外消毒設施，并與氯（或氯胺）聯(lián)用形成多重消毒屏障。此外，我國很多城市居民小區(qū)的二次供水中配裝有紫外消毒設備，而多種家用凈水器中也包含紫外消毒模塊，但這些安裝于管網(wǎng)末端的紫外消毒設備并非由國家統(tǒng)一管理，需注意輻射劑量的監(jiān)測、燈管的定期更換（1～2年）和石英套管垢層的定期清洗（清洗頻率視水質(zhì)情況而定）。
污水：2003年的SARS疫情讓我國城市污水廠消毒得到極大重視。隨后十多年內(nèi)，我國超過半數(shù)的城市污水廠建成紫外消毒設施，用以殺滅出水中的致病微生物，保障水環(huán)境安全和人體健康。在本次疫情期間，這些紫外消毒設備的運行、維護和監(jiān)管還需進一步加強，保證輻射劑量達到國標要求（20 mJ/cm2）。此外，各醫(yī)院及臨時醫(yī)院的醫(yī)療污水中可能含有大量傳染性強的病毒，在使用紫外消毒時需注意污水的紫外線穿透率和流量的周期性變化，采用足夠保守的消毒劑量。
2.4 紫外線在空氣消毒中的使用
密閉空間消毒：目前已發(fā)現(xiàn)2019-nCoV的傳播可能包括飛沫傳播、接觸傳播和氣溶膠傳播。其中病毒飛沫傳播和病毒氣溶膠傳播使得密閉空間的消毒至關重要，如室內(nèi)（公共空間、家庭、病房等）、電梯、公共運輸（飛機、列車、公交、地鐵等）、私家車等。紫外消毒由于其安全、簡便、可控、可靠等優(yōu)勢成為密閉空間消毒的重要選擇，使用時通常選用無臭氧型紫外燈，安裝于空氣循環(huán)系統(tǒng)或直接在無人條件下輻射消毒。
可能攜帶病原體的物品消毒：如衣物、器具、電梯按鍵、門把手等。據(jù)央視新聞報道，2019-nCoV在適宜環(huán)境下可存活5天。由于紫外線直線傳播，需注意紫外燈應照射到所有需要消毒物體的表面，并需注意操作人員的防護。
3紫外線的安全防護
紫外線在殺滅致病微生物的同時，對人體眼睛和皮膚具有較大的傷害，國內(nèi)曾出現(xiàn)多起誤開紫外消毒燈傷人的事件。因此在紫外消毒時，應避免紫外線直接照射到人體（如在無人條件下使用、或佩戴紫外線防護鏡并遮擋裸露皮膚）。有臭氧型紫外燈需特別注意通風，避免生成的臭氧傷害人體。
4小結(jié)與建議
紫外消毒對絕大多數(shù)致病微生物[包括本次新型冠狀病毒（2019-nCoV）]均有廣譜高效的殺滅作用。與傳統(tǒng)的化學消毒劑相比，紫外消毒具有無二次污染、操作安全可靠、微生物滅活效率高等優(yōu)點，可在本次疫情控制上獲得重要應用。
對于飲用水和污水的紫外消毒，建議目前通過降低單一模塊流量、開啟備用模塊等方式獲得足夠保守的消毒劑量，或增加其他消毒劑（如氯）的投加量，形成多屏障消毒。
對于空氣中的紫外消毒，建議在專業(yè)人士的指導下使用。在家用且缺乏專業(yè)意見的情況下：1）選用低壓汞燈（波長254 nm），A和B波段紫外燈（用于醫(yī)療康復、治療皮膚病、黃疸等）無消毒效果；2）嚴格按照使用說明書，并考慮病毒在環(huán)境中因遮擋而不能被紫外線殺滅的問題，需讓被消毒物品各表面輪流暴露在紫外線下；3）通常采用30 min輻照時間；4）注意安全防護，避免紫外線直接照射到眼睛和裸露皮膚，使用有臭氧型紫外燈時需注意通風。
編輯：丁彩娟
制作：文 凱
審核：李德強
