Institutionen wie Krankenhäuser und Transitsysteme setzen seit Jahren UV-Desinfektion ein. Sergei Bobylev \ TASS über Getty Images

Ultraviolettes Licht hat eine lange Geschichte als Desinfektionsmittel und das SARS-CoV-2-Virus, das COVID-19 verursacht, ist durch UV-Licht leicht unschädlich gemacht. Die Frage ist, wie UV-Licht am besten genutzt werden kann, um die Ausbreitung des Virus zu bekämpfen und die menschliche Gesundheit zu schützen, wenn Menschen in Innenräumen arbeiten, studieren und einkaufen.

Der Virus verbreitet sich auf verschiedene Arten. Der Hauptübertragungsweg ist der persönliche Kontakt über Aerosole und Tröpfchen wird abgegeben, wenn eine infizierte Person atmet, spricht, singt oder hustet. Das Virus kann auch übertragen werden, wenn Personen kurz nach dem Berühren von Oberflächen, die von infizierten Personen kontaminiert wurden, ihr Gesicht berühren. Dies ist insbesondere im Gesundheitswesen, in Einzelhandelsgeschäften, in denen häufig Schalter und Waren angefasst werden, sowie in Bussen, Zügen und Flugzeugen von Bedeutung.

Als Umweltingenieur Ich habe beobachtet, dass UV-Licht verwendet werden kann, um das Risiko einer Übertragung auf beiden Wegen zu verringern. UV-Licht kann Bestandteil mobiler Maschinen sein, ob robotergesteuert oder vom Menschen gesteuert, die Oberflächen desinfizieren. Sie können auch in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen eingebaut oder auf andere Weise in Luftströmen positioniert werden, um die Raumluft zu desinfizieren. UV-Portale, die Personen beim Betreten von Innenräumen desinfizieren sollen, sind jedoch wahrscheinlich unwirksam und potenziell gefährlich.

Was ist ultraviolettes Licht?

Elektromagnetische Strahlung, zu der Radiowellen, sichtbares Licht und Röntgenstrahlen gehören, wird in Nanometern oder Millionstel Millimetern gemessen. UV-Bestrahlung besteht aus Wellenlängen zwischen 100 und 400 Nanometern, die knapp über dem violetten Teil des sichtbaren Lichtspektrums liegen und für das menschliche Auge unsichtbar sind. UV wird in die Bereiche UV-A, UV-B und UV-C unterteilt, die 315-400 Nanometer, 280-315 Nanometer bzw. 200-280 Nanometer betragen.

Die Ozonschicht in der Atmosphäre filtert UV-Wellenlängen unter 300 Nanometern heraus, wodurch UV-C von der Sonne blockiert wird, bevor es die Erdoberfläche erreicht. Ich stelle mir UV-A als Sonnenbräunungsbereich und UV-B als Sonnenbrandbereich vor. Hoch genug UV-B-Dosen können Hautläsionen und Hautkrebs verursachen.

UV-C enthält die effektivste Wellenlängen zur Abtötung von Krankheitserregern. UV-C ist auch gefährlich für Augen und Haut. Künstliche UV-Lichtquellen zur Desinfektion emittieren Licht im UV-C-Bereich oder einem breiten Spektrum, das UV-C umfasst.

Wie UV Krankheitserreger abtötet

UV-Photonen zwischen 200 und 300 Nanometern werden von den Nukleinsäuren, aus denen DNA und RNA bestehen, ziemlich effizient absorbiert, und Photonen unter 240 Nanometern werden auch von Proteinen gut absorbiert. Diese essentiellen Biomoleküle werden durch die absorbierte Energie beschädigt, wodurch das genetische Material in einem Viruspartikel oder Mikroorganismus nicht in der Lage ist, sich zu replizieren oder eine Infektion zu verursachen, wodurch der Erreger inaktiviert wird.

In diesem keimtötenden Bereich ist normalerweise eine sehr geringe Dosis UV-Licht erforderlich, um einen Erreger zu inaktivieren. Die UV-Dosis wird durch die Intensität der Lichtquelle und die Dauer der Belichtung bestimmt. Für eine gegebene erforderliche Dosis erfordern Quellen mit höherer Intensität kürzere Belichtungszeiten, während Quellen mit niedrigerer Intensität längere Belichtungszeiten erfordern.

UV zum Arbeiten bringen

Die UV-Desinfektion, die von solchen Robotern durchgeführt werden kann, reduziert im Krankenhaus erworbene Infektionen. Büro für öffentliche Angelegenheiten des Marcy Sanchez / William Beaumont Army Medical Center

Es gibt einen etablierten Markt für UV-Desinfektionsgeräte. Krankenhäuser verwenden seit Jahren Roboter, die UV-C-Licht emittieren, um Patientenzimmer, Operationssäle und andere Bereiche zu desinfizieren, in denen sich bakterielle Infektionen ausbreiten können. Diese Roboter, zu denen gehören Tru-D und XenexBetreten Sie leere Räume zwischen Patienten und bewegen Sie sich aus der Ferne, um Hochleistungs-UV-Strahlung zur Desinfektion von Oberflächen abzugeben. UV-Licht wird auch zur Desinfektion medizinischer Instrumente in speziellen UV-Expositionsboxen verwendet.

UV wird zur Desinfektion verwendet oder getestet Busse, Züge und Flugzeuge. Nach dem Gebrauch bewegen sich UV-Roboter oder vom Menschen gesteuerte Maschinen, die in Fahrzeuge oder Flugzeuge passen, durch und desinfizieren Oberflächen, die das Licht erreichen kann. Unternehmen erwägen auch die Technologie für Desinfektion von Lagern und Einzelhandelsflächen.

Die New Yorker Metropolitan Transit Authority (MTA) testet die Verwendung von ultraviolettem Licht zur Desinfektion von außer Betrieb befindlichen U-Bahn-Wagen. MTA, CC BY-SA

Es ist auch möglich, UV zu verwenden Luft desinfizieren. Innenräume wie Schulen, Restaurants und Geschäfte mit etwas Luftstrom können Installieren Sie UV-C-Lampen über Kopf und zielte auf die Decke, um die Luft zu desinfizieren, während sie zirkuliert. In ähnlicher Weise können HLK-Systeme UV-Lichtquellen enthalten, um Luft auf ihrem Weg durch Rohrleitungen zu desinfizieren. Fluggesellschaften könnten auch UV-Technologie zur Desinfektion von Luft in Flugzeugen verwenden oder zwischen den Einsätzen UV-Licht in Badezimmern verwenden.

Far UV-C - sicher für den Menschen?

Stellen Sie sich vor, jeder könnte ununterbrochen von UV-C-Licht umgeben herumlaufen. Es würde jedes aerosolisierte Virus töten, das in die UV-Zone um Sie herum gelangt ist oder das aus Ihrer Nase oder Ihrem Mund austritt, wenn Sie infiziert sind und das Virus ausscheiden. Das Licht würde auch Ihre Haut desinfizieren, bevor Ihre Hand Ihr Gesicht berührte. Dieses Szenario könnte eines Tages technologisch möglich sein, aber die Gesundheitsrisiken sind ein erhebliches Problem.

Mit abnehmender UV-Wellenlänge nimmt die Fähigkeit der Photonen ab, in die Haut einzudringen. Diese Photonen mit kürzerer Wellenlänge werden in der oberen Hautschicht absorbiert, wodurch DNA-Schäden an den sich aktiv teilenden Hautzellen darunter minimiert werden. Bei Wellenlängen unter 225 Nanometern - dem Fern-UV-C-Bereich - scheint UV bei Dosen unter dem Wert für die Exposition der Haut sicher zu sein Expositionsniveaus definiert vom Internationalen Komitee für nichtionisierenden Strahlenschutz.

Forschung ist Bestätigung dieser Nummern Verwendung von Mausmodelle. Es ist jedoch weniger bekannt Exposition gegenüber Augen und verletzter Haut Bei diesen fernen UV-C-Wellenlängen sollten Personen eine direkte Exposition über sichere Grenzen hinaus vermeiden.

Untersuchungen legen nahe, dass weit entferntes UV-C-Licht Krankheitserreger abtöten kann, ohne die menschliche Gesundheit zu beeinträchtigen:
{vembed Y=YATYsgi3e5A}

Das Versprechen von Far UV-C Die sichere Desinfektion von Krankheitserregern eröffnet viele Möglichkeiten für UV-Anwendungen. Es hat auch zu einigen vorzeitigen und möglicherweise riskanten Verwendungen geführt.

Einige Unternehmen sind Installation von UV-Portalen die Menschen bestrahlen, wenn sie durch gehen. Während dieses Gerät in den wenigen Sekunden, in denen es durch das Portal läuft, möglicherweise keine großen Schäden oder Hautschäden verursacht, ist die niedrige abgegebene Dosis und das Potenzial zur Desinfektion von Kleidung wahrscheinlich auch nicht wirksam, um eine Virusübertragung einzudämmen.

Am wichtigsten ist, dass die Augensicherheit und die Langzeitexposition sowie diese Arten von Geräten nicht gut untersucht wurden müssen reguliert werden und auf Wirksamkeit überprüft, bevor sie in öffentlichen Umgebungen verwendet werden. Der Einfluss einer kontinuierlichen Exposition gegenüber keimtötender Bestrahlung auf das gesamte Umweltmikrobiom muss ebenfalls verstanden werden.

Weitere Studien zu Far UV-C belegen diese Exposition gegenüber menschlicher Haut ist nicht gefährlich und wenn Studien zur Augenexposition keinen Schaden zeigen, ist es möglich, dass validierte Far UV-C-Lichtsysteme, die an öffentlichen Orten wie Einzelhandelsgeschäften und Verkehrsknotenpunkten installiert sind, Versuche unterstützen könnten, die Virusübertragung auf SARS-CoV-2 und andere potenzielle Viren in der Luft zu kontrollieren Krankheitserreger heute und in der Zukunft.

Über den Autor

Karl Linden, Professor für Umweltingenieurwesen und Mortenson-Professor für nachhaltige Entwicklung, University of Colorado Boulder

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

books_science