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紫外线杀菌原理|紫外线为什么能杀菌消毒

紫外线空气消毒起源。早期研究始于1920年代。1936年开始在医院手术室中采用,1937年首次在学校中采用控制风麻疹传播。

紫外线的波长。波长范围在400-100 nm之间,分为A、B、C三个波段。其中,UV-C波段(290-100nm)的紫外线具有杀菌能力,称为消毒紫外线。紫外线杀菌灯直接利用紫外线(中心波长为253.7nm)达到消毒目的的特种电光源。

紫外线杀菌原理

紫外线通过光化学作用破坏微生物核酸的方式,阻止微生物复制再生,从而达到消毒目的。

细胞的遗传物质核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)能吸收短波紫外射线的高能量.其吸收波长范围主要在200到300 nm之间,主吸收光谱波峰位于260nm附近。被遗传物质吸收的强烈的紫外线能量,可以导致其核酸上临近核苷形成新的结合物,在核酸中产生双倍结构或二聚物如嘧啶,特别是对于DNA,胸腺嘧啶是最常见的光化学损伤结果。细菌和病毒DNA、RNA中大量嘧啶二聚物的形成防止了其复制、再生,从而导致微生物灭活直至死亡。

紫外灭活微生物图示

对于影响人类身体健康的病毒来说,其对紫外线的敏感是因病毒的特点是个体微小,结构简单,只含一种核酸(DNA或RNA),而DNA和RNA对紫外C是敏感的,易受到紫外线的损伤而失去复制再生能力。对于近期大家所关注的冠状病毒,如新冠状病毒COVID-19、SARS-CoV(引发重症急性呼吸综合征)[4]和MERS-CoV(引发中东呼吸综合征)等,这些病毒体内的遗传物质只有RNA,且其个体直径尺寸只有约60-220nm,很容易被紫外C波段的紫外光穿透,在RNA吸收足够的紫外剂量而使其失去再生能力后,病毒的死亡是必然的。

由此可知,病毒依靠遗传物质DNARNA进行复制再生、DNARNA对紫外光强烈的吸收能力及病毒尺寸微小的特性,是造成病毒对紫外光敏感的重要特性。

紫外线为什么能杀菌消毒?

UV-C是最有效的杀菌波段,波长200~275nm,又称为短波灭菌紫外线,它的穿透能力最弱,无法穿透大部分的透明玻璃及塑料,自然界中太阳发出的短波紫外线几乎全部被高层大气的臭氧层过滤掉了(这也是为什么我们说北极的臭氧空洞对人类的危害,以及为什么工业上越来越限制使用。

UV-C短波紫外线对人体的伤害很大,能够穿透微生物和人类细胞并对细胞中的DNA造成损伤,短时间照射即可灼伤皮肤,长期或高强度照射还会造成皮肤癌。UVC最有效的杀菌波段,波段中之波长最强点是253.7nm。这是因为细胞对光波的吸收谱线有一个规律,在250~270nm的紫外线有最大的吸收,被吸收的紫外线实际上作用于细胞遗传物质即DNA,它起到一种光化作用,紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收,引起遗传物质发生变异,使细菌当即死亡或不能繁殖后代,达到杀菌的目的。

紫外线杀菌就是通过紫外线的照射,破坏及改变微生物的DNA(脱氧核糖核酸)结构,使细菌当即死亡或不能繁殖后代,达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线,因为细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在254~257nm。细菌吸收紫外线后,引起DNA链断裂,造成核酸和蛋白的交联破裂,杀灭核酸的生物活性,致细菌死亡。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线(不需要转化为可见光),C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收,尤以253.7nm左右的紫外线最佳。

紫外线消毒杀菌用途很广,医院、学校、托儿所、电影院、公交车、办公室、家庭等,它能净化空气,消除霉味,此外还能产生一定量的负氧离子,经紫外线消毒的房间,空气特别清新。在公共场合,经紫外线消毒,可避免一些病菌经空气传播或经物体表面传播。



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