К вопросу о бактерицидности

 К ВОПРОСУ О ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ  СВОЙСТВАХ БАКТЕРИЦИДНЫХ ЛАМП, ОЗОНАТОРОВ И ИОНИЗАТОРОВ ВОЗДУХА.

Техническая справка

БАКТЕРИЦИДНОСТЬ – дословно «убивать бактерии».

В последнее время ко мне стали обращаться за консультацией о бактериологической эффективности при стерилизации помещения ртутными лампами, озонаторами или ионизаторами воздуха.

  Возможно, в нынешней ситуации, эта техническая справка, написанная в свободной авторской форме, поможет читателю лучше оценить эффективность технических средств которые он намерен приобрести для дезинфекции того или иного помещения. 

 УЛЬТРАФИОЛЕТ (Бактерицидные лампы)

Принцип получения ультрафиолетового излучения основан на свечении паров ртути в электрическом разряде и оптическом отфильтровывании определенных спектральных полос стенками стеклянной колбы бактерицидной лампы.

Бактерицидное действие ультрафиолета на вредоносные микроорганизмы открыто еще в начале прошлого века. Экспериментально был установлен резонансный характер этого феномена в узком интервале ультрафиолетового спектра с длиной волны 205–315 нм. Именно в эту область попадает одна из полос испускания ртутной лампы с длиной волны 254 нм, рис.1.

 Рис.1.Кривая описывающая бактерицидное действие ультрафиолетового света в зависимости от длины волны и полоса испускания 254±10 нм ртутной лампы.

 Излучения 254 нм эффективно разрушает внутренние цепочки ДНК и РНК выполняющие функцию хранения и реализации генетической информации вредоносных микроорганизмов, что в дальнейшем не позволяет этим организмам размножаться.

К настоящему времени существует достаточно большое разнообразие ртутных ламп для научных исследований, для медицины, для техники и для бытового использования. Отличия ртутных ламп заключаются в режимах ртутного разряда, влияющих на интенсивность полос испускания и в оптических характеристиках стеклянных колб, их внутреннего покрытия, которые определяют прозрачность для тех или иных полос излучения, см. Таблица 1.

 Таблица 1.

Основные линии испускания ртутных ламп.

 

 Наиболее интенсивные линии — 185, 254, 465 нм. Именно эти три участка ультрафиолетового излучения и нашли широкое применение:

 - озонирование воздуха жестким ультрафиолетом типа С (185 нм);

- бактерицидное действие на микроорганизмы жестким ультрафиолетом типа В (254 нм);

- косметическое и общеукрепляющее действие мягким ультрафиолетом типа А (365 нм).

 Если стеклянная колба ртутной лампы пропускает ультрафиолетовый свет ниже 185 нм, такая лампа будет обладать как бактерицидным (полоса 254 нм), так сопутствующим озонирующим действием (полоса 185 нм). Если же стеклянная колба ртутной лампы не пропускает ультрафиолетовый свет ниже 200 нм, такая лампа будет бактерицидной без образования озона.

Эффективность бактерицидного действия на вредоносную микрофлору существенно зависит от дозы облучения, см. Таблица 2.

Таблица 2

Таблица бактерицидной эффективности 
ультрафиолетового излучения 254 нм 
от дозы для различных микроорганизмов 

Из приведенной таблицы видно, что эффективность бактерицидности ультрафиолетового света длиной волны 254 нм непосредственно зависит от дозы облучения.

Доза облучения  измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/кв.м) или в более понятных единицах физических величин: интенсивность УФ излучения в Ваттах на квадратный метр (Вт/кв.м) умноженная на время экспозиции в секундах (сек):

Доза (Дж/кв.м) = Интенсивность ультрафиолета для волны 254нм (Вт/кв.м) х Время (сек)

  Пример 1.

Ультрафиолетовый светильник с дуговой ртутной лампой ДРТ125-1 с электрической мощностью 125 Вт. В паспортных данных указаны интенсивности излучения в трех диапазонах на расстоянии 1м:

А 315 - 400 нм       1,4 Вт/кв.м

В 280 - 315 нм       0,8 Вт/кв.м

С 220 - 280 нм       1,2 Вт/кв.м

 Тогда за пол минуты (30 сек) доза на расстоянии 1 метра от лампы составит: 

1,2 х 30 = 36 Дж/кв.м. 

По "Таблица 2" эта доза даст 90% уничтожения вирусов гриппа.

 С расстоянием от источника ультрафиолета интенсивность света уменьшается. Поскольку лампа не является точечным объектом в сравнении с расстоянием в несколько метров - закон обратных квадратов рассеивания света здесь не соблюдается. Поэтому, чтобы не углубляться в формулы, я просто измерил это изменение, Рис.1 и Таблица 2.

                          Рис.1. Измерение интенсивности света лампы ДРТ125-1.

 Таблица 2.

Изменение интенсивности

ультрафиолетового света

для ДРТ125-1. 

 Таким образом для сохранения дозы ультрафиолетового облучения объекта 36 Дж/кв.м на расстоянии 2 метра экспозицию следует увеличить до 95 сек:

0,38 х 95 = 36,1 Дж/кв.м.

 Пример 2.

Светильники с линейными  ультрафиолетовыми лампами типа ДБ наиболее широко предлагаются в продаже. Однако в технических характеристиках нет грамотно написанных параметров по интенсивности, т.е. обычно указывается мощность потребляемая от электросети, например 15 Вт и интенсивность 2-5 Вт. Это все равно как указать для пакета с молоком объем в метрах длины). Это просто незнание товара. Удалось выяснить, что параметры интенсивности таких ламп мощностью от 6 Вт и более указываются для расстояния 30 см. Так для ламп с электрической мощностью 15Вт интенсивность ультрафиолетового света длины волны 254нм на расстоянии 30см составляет от 2,5 до 4,7 Вт/кв.см в зависимости от производителя.

Вот результаты измерения бактерицидной лампы Germicidal 15, Рис.2 и Таблица 3:

                   Рис.2. Измерение интенсивности света лампы Germicidal 15.

 Таблица 3

Изменение интенсивности 
ультрафиолетового света
для лампы Germicidal 15

На расстоянии 1 м для бактерицидной лампы с интенсивностью 0,4 Вт/кв.см доза 36 Дж/кв.м будет достигнута за 90 сек.

0.4 х 90 = 36 Дж/кв.м

а на расстоянии 2 м такая же доза уже будет достигнута при экспозиции 900 сек:

0,04 х 900 = 36 Дж/кв.м

  Следует так же учитывать, что к концу заявленного срока эксплуатации интенсивность ультрафиолетового света бактерицидных ламп уменьшается до 30% от начальной интенсивности.

Безопасность.

Большие дозы ультрафиолетового облучения не безвредны. Слабое свечение бактерицидных ламп в видимом диапазоне обманчиво. За несколько десятков минут можно получить ожог открытых участков тела, не говоря уже об ожоге сетчатки глаз. Даже для домашних цветов такое излучение не безвредно. Поэтому не стоит думать, что чем больше доза ультрафиолетового излучения – тем лучше.

ОЗОН (Озонаторы)

Принцип получения озона в бытовых озонаторах, это  синтез кислорода в электрическом разряде в нейтральную трехатомную молекулу, обладающую огромными окислительными свойствами.

Бактерицидность озона в несколько раз эффективней ультрафиолетового света.

Озон убивает все виды бактерий, вирусов, грибов и простейших. Обеззараживающая активность озона обусловлена его окислительными свойствами в отношении микроорганизмов, а так же их токсинов. При этом, в отличие от многих антисептиков, озон не оказывает разрушающего и раздражающего действия на поверхностные ткани, поскольку они имеют антиоксидантную  защиту.

 Озон особенно удобен для дезинфекции замкнутых и заставленных мебелью помещений, поскольку заполняет все труднодоступные места,  а так же не образует побочных токсичных продуктов. Однако высокие концентрации озона в воздухе сами по себе токсичны.

Обеззараживание следует проводить в отсутствие людей и домашних животных в помещении.

Предельно – допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе помещений составляет 0,1мг/куб.м. Запах озона фиксируется обонянием в концентрациях около 0,01 мг/куб.м, что значительно меньше ПДК, поэтому появление слабого запаха озона в помещении не является тревожным сигналом

При повышенных концентрациях озона (более 0,16 мг/куб.м) могут наблюдаться признаки отравления: жжение в горле, сухой кашель, тошнота, головная боль, раздражение слизистой оболочки глаз, аллергические реакции.

С высокими концентрациями озона в воздухе нужно быть особенно осторожным. Концентрация 9,58 мг/куб.м считается летально опасной.

Рекомендованные концентрации озона и экспозиции приведены в таблице 4:

Таблица 4. Таблица бактерицидной

эффективности озона **).

**) Активность газообразного озона зависит от температуры и влажности воздуха. Однако для домашнего расчета  условий озонирования с точностью 10% можно и не обращаться к формулам с поправочными коэффициентами.

Озон – достаточно долгоживущая молекула. Поэтому после прекращения работы озонатора необходимо интенсивное проветривание помещения, Таблица 5.

Таблица 5. Зависимость времени

полураспада озона от температуры

воздуха (по Разумовскому)

Безопасность.

Озон легкомысленности не терпит.

 Не забывайте, что токсичность озона намного выше токсичности хлора – первого в военной истории боевого отравляющего вещества.

Пример.

Пусть имеется озонатор с паспортной производительностью озона 400 мГ/час. Необходимо обработать помещение 18 кв.м и высотой потолка 2,65 м.

Тогда объем помещения составит 47,7 куб.м. Для получения концентрации 15 мг/куб.м (см. таблица 4) потребуется 15 х 47,7 = 717,5 мГ озона. Эта величина будет достигнута за 105 мин и потребуется еще 30 мин экспозиции (см. таблица 4)

717,5/400 = 1,79 час или за 105 мин. Замечу, что эта концентрация озона считается летально опасной и такую санитарную обработку должны проводить специалисты! И конечно же следует не забывать о последующем интенсивном проветривании помещения!

 АЭРОИОНЫ (Ионизаторы воздуха)

Аэроионы отрицательной полярности получаются при ионизации воздуха свободными электронами. Свободные электроны образуются в процессе автоэлектронной эмиссии из метала под  действием высокого напряжения (область квантовой механики).

Часто озонаторы путают с аэронизаторами. Бактерицидность отрицательных аэроионов, это отдельная тема *). Основное назначение аэронизатора, вырабатывающего отрицательные ионы воздуха, это усиление жизненности организма.

Еще Аристотель писал о легчайших частичках воздуха несущих жизнь.

Первые аэронизаторы были созданы профессором А.Чижевским в 20-х и 30-х.

Исследования воздействия аэроионов воздуха на организм животного и человека финансировалось и курировались на уровне правительства (смотрите мои статьи в Блоге посвященные аэронизации).

Действие отрицательных ионов воздуха направлено на повышение отрицательного потенциала клеточных мембран, что приводит к активизации защитных сил организма – имунной системы, процессов регенерации и пр. Собственно этим и объясняется широкий спектр терапевтического действия аэронизаторов (люстр Чижевского) на организм широко описанный в научной медицинской литературе.

Лечебное действие аэроионизаторов зависит от суточной дозы легких отрицательных аэроионов. "Слабые" аэронизаторы не проявят своих замечательных свойств. Здесь необходима определенная дозировка. Только дозировка уже направлена в сторону больших величин.

Минимальная доза составляет 1млн ионов/куб.см х 30 мин. При Дозах, превышающих минимальную в сотни и тысячи раз, негативных последствий не наблюдалось.

Рис.3. Технические характеристики аэроионизатора АИГ (https://vikzh.blogspot.com/2017/08/blog-post.html).

К сожалению, в открытой научной литературе нет информации об исследовании всех аспектов феномена люстры Чижевского. Многолетний научный архив ученого (грузовой контейнер) пропал в далеком 1942-м году.

*) В известной книге А.Чижевского «Аэроионификация в народном хозяйстве», Госпланиздат,М.:1960, есть глава посвященная бактерицидности отрицательных ионов воздуха. Режим стерилизации изучался на культуре сенной палочки и под  действием высокого напряжения ионизатора 110кВ. Из личного многолетнего научного опыта работы с аэроионизаторами типа люстры Чижевского, замечу, что для параметров поставленных опытов ( величина электрического поля и геометрия положений всех компонентов) обычный режим режим работы «тихого разряда» сопровождается достаточно интенсивным «коронным разрядом» способным синтезировать молекулы озона.

РЕЗЮМЕ

При пользовании бактерицидной лампой или озонатором необходима осторожность в дозировании. Высокие дозы ультрафиолетового света или озона способны нанести вред организму. Это должно быть понятно из расшифровки слова "бактерицидность".

Аэронизатор имеет иное назначение. Это в основном усиление защитных свойств организма, оздоровлению, омоложению, повышение сопротивляемости организма вредоносным формам воздействиям. Я уже писал о действии отрицательных аэроионов.

В.Жуков

vik5062@gmail.com