紫外线光及其杀菌原理

1、紫外线分类

电磁波特性

德布罗意波公式: P=h/λ （h表示普朗克常量）

波长越短，能量越大

短波紫外线通常被用来杀菌

h=6.62606957(29)×10-34 J·s ，其中能量单位为J（焦）

若以eV·s（电子伏特·秒）为能量单位，则为 h=4.13566743(35)×10-15 eV·s

2、紫外线的杀菌原理

细菌/病毒对光波的吸收在250-270nm有一个峰值，被吸收的紫外线能够破坏它的遗传物质DNA的结构，使之死亡或失去繁殖能力，达到杀菌消毒的目的。紫外线光就像一把独特且强大的“光刀”，是一种广谱杀菌消毒方式。

紫外线杀菌过程：

紫外线的光谱杀菌：

3、紫外线对常见细菌的杀菌时间

紫外线可以广谱杀菌，在一定的紫外线照度下，所需杀菌消毒时间见下表（紫外线能量等于照度乘以时间）：

不同波长的紫外线杀菌效率

4、臭氧的产生和灭菌机理

臭氧常见的产生方法：

1、真空紫外光致电离

2、高频电激发

低压汞灯光谱分布

臭氧的灭菌机理

臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。O?灭菌有以下3种形式：

1、臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡。

2、直接与细菌、病毒产生作用，破坏它们的细胞壁和DNA、RNA，使细菌的 新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。

3、透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使 细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

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紫外线灯在不同场景下的应用

场景1：医院/诊所/食品厂/学校/洁净室等

场景2：易感人群（部分日用品）

场景3：居家常用消毒

场景4：居家/商用/工厂/银行 办公室，餐馆，仓库

场景5：货物消毒,如仓库/物流快递收发站等

使用场景：适用于高风险地区对外输出的货物或区域内流通的货物表面消毒。

作用：对货物外部表面消毒，保护配送人员及收件人安全。

注：箱体内壁四面安装中功率紫外线灯，可有效对货物箱外部六面消毒

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如何选购合适的紫外线灯？

第一，选品类

市场上有低气压汞灯，还有LED UV灯。

低气压汞灯目前是主流产品，寿命8000小时，主波长是杀菌效率高的253.7nm，辐射效率以单端18W 为例，在23%以上，功率高的可达30-40%，且灯的功率从1W到300W，可以满足不同使用场景的需求，光维持率较高。

LED寿命长，目前效率低，3%左右，功率小，在毫瓦级为主；当前主流波长是275nm 。总体来说，LED UVC 前景看好，当前适用于细小空间消毒如隐形眼镜消毒等，其它场景由于性价比没有优势，更适合专业人士试验性使用。

第二，选材料

以主流产品低气压汞灯为例。市场上低气压汞灯有石英管和高硼玻璃两大类。

石英管紫外线杀菌灯：

1、透紫外线最高的材料，可透过90%以上的253.7nm紫外线；

2、紫外线强度大，寿命长，光衰小，杀菌效果好，灯寿命一般大于8000小时 。

高硼管紫外线杀菌灯：

1、高硼玻璃透253.7nm紫外线只 有50%左右；

2、其紫外线辐照强度小，寿命短 。几家老牌国际公司做得好，如飞利浦/欧司朗。

第三，选是否含臭氧

石英紫外线灯，分有臭氧和无臭氧。

需要具体使用场景做出选择。如消毒箱或者仓库货物消毒，需要用有臭氧。（说明：由于臭氧对文物/字画等有伤害，使用前需要咨询专业人士。）

掺杂（Ti、Ce）石英玻璃，用于无臭氧紫外线灯；

天然石英玻璃 ，用于有臭氧紫外线灯；

合成石英玻璃 ，成本较高，用于要求较高的紫外线灯。

有臭氧与无臭氧灯的区别：

第四，选功率

空间消毒一平方配置1W，高要求的可以一立方配置1.5W，即以层高3米为例，每平方米需要4.5瓦。

剂量的考虑

肺炎冠状病毒结构与非典病毒相似，对紫外线辐射同样也很敏感。03年非典后期，央视作相应的报道时指出：30瓦紫外线灯，在1m距离，30分钟就杀灭这种病毒。1米处的紫外线照度为90微瓦／平方厘米。剂量是：90X30X60=162，000 微瓦·秒／平方厘米 照度*时间=紫外线能量值。

光照时间计算

比照计算：以30W壁挂式杀菌灯为例，一定距离下 测到的紫外线照度为除数，计算值即为所需时间。如在20cm时，实测为1000微瓦／平方厘米（当然其 照度分布与对应灯管的位置有关），计算得出照射 时间是2.7分钟。（光照度与距离的平方成反比。）

病毒比细菌难杀灭得多，原因之一是病毒的（体积）面积 （光照不同高温，考虑面积因素多一些）比细菌小得多。如， 一般实验参照用的大肠杆菌，面积比一般病毒约大10倍。当然还有它们的DNA/RNA和外壁因素差异。

辐射剂量（推荐）

紫外线UVC 253.7nm：普通消毒：10，000微瓦·秒／平方厘米 新冠病毒等高危病毒消毒：100，000微瓦·秒／平方厘米

紫外灯技术参数：

第五，选正规厂家或品牌

越是非专业用户，越要选择具备专业值且有社会责任感的厂家。市场上鱼龙混杂，劣质品甚至假货很多，功能无所不包的最好不碰。价格奇低的也敬而远之。对不熟悉的厂家，需要确认其资质及权威机构的检测报告。

为了使用方便，及提高安全性，优先选带遥控、定时器、雷达/红外感应的产品。

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紫外线灯使用注意事项

　　没有防护措施的情况下，人的眼睛和皮肤暴露在紫外线灯光线下3分钟以上，就有可能超过世界卫生组织及国际非电离辐射保护委员会所制订的人体安全界限。如果直接照射超过15分钟，就会使眼角膜损伤导致电光性眼炎，双眼突然剧烈疼痛，有异物感，畏光、流泪或眼睑痉挛等。长期照射，会损害眼睛及皮肤，导致眼部创伤及皮肤严重灼伤，并可能导致皮肤癌。

　　在普通家庭中如何使用?市场上的紫外消毒灯分为有臭氧和无臭氧两种类型，其中254nm的是无臭氧波段紫外线，185nm是有臭氧波段紫外线。有臭氧型的紫外杀菌灯，具有强氧化作用，可有效地杀灭细菌，臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点。但超标的臭氧则是个无形杀手，它强烈刺激人的呼吸道,造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿，消完毒需要开窗透气。无臭氧型的紫外杀菌灯只沿直线传播，消毒有死角，但是通风时间较短，风险较小，家里有老人、小孩、孕妇的家庭，建议选用无臭氧型。

　　在消毒时间上，一般30~60分钟为宜，才能有效杀死病毒和细菌。以某品牌旗舰店的消毒时间设定为例，10㎡的空间，38W的消毒灯要照射30分钟，60W的消毒灯要照射15分钟;40㎡的空间，38W的消毒灯要照射60分钟，60W的消毒灯要照射30分钟。消毒完成后无臭氧型的至少需要通风20分钟以上，有臭氧型的至少需要通风30分钟以上才能进入房间。

某品牌旗舰店消毒时间设定

Q$A

使用紫外线+臭氧消毒后，口罩能否重复使用？

在确实没有足够口罩的情况下，可以做为一种应急解决办法。臭氧消毒后，有臭氧的味道，可放在通风处让它自然消除。

紫外线和臭氧的剂量如何计算？

紫外线：90μW.S／cm2 紫外强度，照射30分钟臭氧：浓度在20.3mg/立方，作用时间>15分钟。

文章来源：行家说