УФ излучение – это физический метод обеззараживания, основанный на фотохимических реакциях, которые приводят к необратимым повреждениям ДНК и РНК микроорганизмов. В результате микроорганизм теряет способность к размножению (инактивируется).
Ультрафиолетовое излучение — это спектр электромагнитного излучения, занимающее диапазон между рентгеновским и видимым излучением от 100 до 400 нанометров.
Различают несколько участков спектра ультрафиолетового излучения, имеющих разное биологическое воздействие:
- УФ-A (315–400 нм),
- УФ-B (280–315 нм),
- УФ-C (200–280 нм),
- УФ-вакуумный (100–200 нм)
Из всего УФ диапазона участок УФ-С часто называют бактерицидным из-за его высокой обеззараживающей эффективности по отношению к бактериям, грибам и вирусам. Максимальный урон микроорганизмы получают от длины волны в 265 нм. Интересно, что ранее это значение было 254 нм.
Как действует механизм УФ-дезинфекции?
Микроорганизм получает от источника УФ-излучения поток фотонов с определенной характеристикой интенсивности и плотности, который называется УФ-доза.
УФ-доза показывает плотность УФ-излучения, которое попадает на определенную поверхность (поверхностная доза) или распределяется в определенном объеме (объемная доза). Именно эта доза и вызывает повреждение в генетическом аппарате устойчивого микроорганизма, поэтому он теряет способность к размножению и уже не может представлять опасности. Более слабые микроорганизмы поглощают часть излучения, перегреваются и погибают.
В мировой практике наиболее часто используется понятие «поверхностная доза» или «флуенс». Публикуются сводные таблицы, в которых приведены поверхностные дозы для различных микроорганизмов. Наиболее полная и актуальная таблица публикуется Международной Ультрафиолетовой Ассоциацией (IUVA).
Ранее использовалось понятие «объемная доза» для расчетов оборудования, применяемого для обеззараживания воздуха в пространстве. Такой подход был признан некорректным, так как в него закладывается слишком много допущений, что делало его неприменимым на практике, например:
- Предполагалось, что УФ-излучение будет равномерно распределяться по всему объему, а это абсолютно не так, и максимальное излучение находится непосредственно вблизи источника.
- Предполагалось, что в помещении осуществляется интенсивное и равномерное перемешивание воздуха (что далеко не всегда встречается на практике),
- Предполагалось, что помещение имеет правильную форму (многие помещения имеют вытянутую или иную сложную форму).
Однако до сих пор в некоторых нормативных документах РФ всё ещё сохраняется понятие объемной дозы, в то время как в зарубежных нормативных документах, рекомендациях и на практике используют только поверхностную дозу. Мы в ECOPORT используем оба метода расчета в зависимости от требований и особенностей объекта.
В случае облучения поверхности открытым УФ-облучателем не сложно измерить УФ-дозу с помощью специального УФ-датчика и зафиксировать время облучения.
Измерить УФ-дозу от УФ-рециркулятора, через который проходит определенный объем воздуха напрямую нельзя. Её можно только рассчитать, или измерить косвенно.
Интенсивность УФ-излучения в УФ-установке можно измерить специальным УФ-датчиком (применяется редко), но есть сложности с измерением времени облучения.
Среднее время облучения можно оценить как внутренний объем УФ-установки, поделенный на расход воздуха, который проходит через этот объем в единицу времени. Это очень грубая оценка, т.к. не учитывается разница скоростей в различных точках сечения этого объема, а принимается, что скорость везде одинаковая.
Если использовать среднее время облучения и среднюю величину интенсивности УФ-излучения, то полученная УФ-доза называется средней. Понятие средней УФ-дозы используется давно, но сейчас оно уже практически повсеместно заменяется на расчётную УФ-дозу, в которой время облучения рассчитывается с помощью различных математических моделей, описывающих поведение жидкости или газа в объеме. Такие модели дают более высокую точность, но требуют серьезного компьютерного моделирования.
Во многих развитых странах УФ-оборудование должно пройти сертификацию, которая подтвердит его эффективность, прежде чем оно будет допущено к эксплуатации или поступит в продажу. Для подтверждения эффективности используется метод биотестирования.
Биотестирование – это испытание реального оборудования в реальных условиях эксплуатации с использованием биологических маркеров (микроорганизмов), для которых заведомо известна УФ-доза, приводящая к той или иной степени обеззараживания.
В ходе такого натурного, но строго контролируемого эксперимента определяется эффективная УФ-доза,которую обеспечивает оборудование. Такую дозу в зарубежной практике в Америке называют дозой RED (Reduction Equivalent Dose, доза эквивалентного снижения), а в Европе – REF (Reduction Equivalent Fluence, флуенс эквивалентного снижения), и измеряется она в мДж/см2.
В идеале экспериментально полученная доза RED (REF) должна совпасть с расчётной УФ-дозой, заложенной при проектировании оборудования.
Поэтому при разработке УФ-оборудования следует использовать современные методы расчёта УФ-дозы. А ответственный производитель УФ-оборудования всегда указывает, какую УФ-дозу получит вода или воздух для заданного расхода при прохождении через установку.
