紫外線 殺菌 原理

紫外線殺菌法是目前常使用的殺菌方法之一，它的殺菌機制是破壞細菌核酸(DNA)的生命遺傳物質，使其無法複製及繁殖，其中主要的反應是UV光將核酸分子內的相鄰的Thymine 或 Cytosine (pyrimidine)鹽基之間產生新的共價鍵，變成雙合體(dimer)。

有害效應

過度暴露於紫外線輻射可能會導致曬傷和某些形式的皮膚癌，不過最致命形式的惡性黑色素瘤大多由間接DNA損傷引起（自由基和氧化壓力），這可由92%的黑色素瘤都有紫外線特性的基因突變得知。

對人類，長期暴露在紫外線輻射下可能會對皮膚、眼睛、免疫系統等導致急性和慢性的健康影響 。此外，UV-C可以導致不同程度的突變或致癌的不利影響。

UV-C是能量最高，最危險的紫外線。因為在穿越大氣層時UV-C會被過濾掉，因此過去很少受到關注。不過，當它們在殺菌設備中使用，像是對於池塘的殺菌，如果殺菌燈與其他的裝置連接，不是封閉的池塘殺菌裝置，就會造成暴露的風險。

2011年4月13日，世界衛生組織研究癌症的國際組織將所有類別的紫外線輻射歸類為1級致癌物質。這是被認定的最高等級致癌物質，意味著「沒有足夠的證據來排除它使人類致癌的可能性症」。

紫外線是傷害性光線的一種，經由皮膚的吸收，傷害DNA（組成染色體基因訊息傳遞的化學運送單位），當DNA遭受破壞、細胞會因而死亡或是發展成不能控制的癌細胞，這就是瘤形成的初期。紫外線已被確定與許多疾病的產生有關；例如：曬傷、白內障、皮膚癌、視覺損害與免疫系統的傷害。

殺菌用UV-C

UV-C ( 波長253.7nm )對於為害人體的細菌、病毒、微生物….等，有極太的摧毀作用。

其殺菌原理是經UV-C 照射細菌、病毒…..等單細胞微生物，直接破壞其生命中樞DNA ( 去氧核醣核酸 )及RNA ( 核醣核酸 )的結構，使得構成該微生物體的蛋白質無法形成，使其立即死亡或喪失繁殖能力。

紫外線-C ( UV-C )對於為害人體的細菌、病毒、微生物….等，有極太的摧毀作用。其殺菌原理是細菌、病毒…..等單細胞微生物，經紫外線-C ( UV-C )照射，直接破壞其生命中樞DNA ( 去氧核醣核酸 )及RNA ( 核醣核酸 )的結構，使得構成該微生物體的蛋白質無法形成，使其立即死亡或喪失繁殖能力。一般經紫外線-C( UV-C )照射1~2秒鐘內就可達到滅菌的效果。目前紫外線-C ( UV-C )已被証明能消滅細菌、病毒、霉菌、單細胞藻……..等微生物。

• 紫外線有著其獨特的消毒作用，可用於室內空氣、物體表面和水及其它液體的消毒。

1.對物品表面的消毒：

可採用可攜式紫外線消毒器近距離移動照射，也可採取紫外線燈懸吊式近距離照射。對小件物品可放紫外線消毒箱內照射消毒。
2.對室內空氣的消毒：

⑴間接照射法：首選高強度紫外線空氣消毒器，不僅消毒效果可靠，而且可在室內有人活動時使用，一般開機消毒30分鐘即可達到消毒合格。
⑵直接照射法：

在室內無人條件下，可採取紫外線燈懸吊式或移動式直接照射。採用室內懸吊式紫外線消毒時，室內安裝紫外線消毒燈的數量為平均每立方米不少於1.5W，照射時間不少於30分鐘。
3.對水和其他液體的消毒：

可採用水內照射或水外照射，採用水內照射法時，紫外光源應裝有石英玻璃保護罩，無論採取何種方法，水層厚度均應小於2cm，根據紫外光源的強度確定水流速度。消毒後水必須達到國家規定標準。

紫外線消毒器的優點：

• 使用紫外線消毒，無需化學藥品，不會產生THMs類消毒副產物。
• 殺菌作用快，效果好。
• 無臭味，無噪音，不影響水的口感。
• 容易操作，管理簡單，運費和维修費用低。

使用紫外線燈消毒使用方法：

• 燈管表面應經常(每2周一次)用75%酒精棉球擦拭，除去其上面的灰塵與油垢，以減少對紫外線穿透的影響。

• 紫外線肉眼看不見，燈管輻射出藍色光線並不代表紫外線強度，應定期檢測燈管的輻射照度值，可用標定有效期內的紫外線照度儀或專用的測定紫外線強度的指示卡，判斷紫外線燈是否達到使用期限。凡照射強度低於70μW/cm2者應及時更換。

• 消毒時房間內應保持清潔、乾燥，減少空氣中的灰塵、水霧。

• 紫外線消毒的適宜溫度範圍是20℃—40℃，溫度過高或過低均會影響消毒效果，可適當延長消毒時間，相對濕度大於80%時也適當延長照射時間。

• 在購買紫外線消毒燈時，應要求供應商提供相關的生產廠家衛生許可證和產品合格證明。紫外線消毒燈的使用壽命一般為8000小時左右，如燈管在開啟後出現不穩定或燈管二極變黑時應及時更換。建議使用專用的紫外線強度指示卡進行日常監測，經確保紫外線燈消毒的有效性。

使用紫外線燈消毒注意事項：

• 使用紫外線消毒燈時，人和動植物一定要離開現場。
• 眼睛不可以長時間盯著紫外線消毒燈看。紫外線對人體皮膚黏膜有一定損害，使用紫外線消毒燈時要注意做好防護，眼睛絕對不能直視紫外線光源，否則眼睛會受傷害。
• 用紫外線消毒燈消毒物品時，將物品攤開或掛起，擴大照射面，有效距離為一米，照射30分鐘左右即可。
• 使用紫外線消毒燈之後，記得先通風30分鐘後再進入房間。

小樂貼心小叮嚀：

家人外出時，不小心就會把外面的細菌或病毒帶入家裡嗎？尤其家中有新生兒或年長者，對於細菌或病毒的抵抗力較弱，很容易成為細菌病毒入侵的對象，所以家裡的環境品質勢必要達到除菌的效果，我們可以利用紫外線消毒原理，選擇適當的產品。例如：選擇產品時，可以挑選無線遙控功能的消毒燈，避免紫外線與人體直接接觸，造成傷害。

UVA波段，波长320～400nm，又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线 有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面，UVA可以直达 肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将我们的皮肤晒黑。360nm波长的UVA紫外线符合昆虫类的趋光性反应曲线，可制作诱虫灯。300-420nm波长的UVA紫外线可透过完全截止可见光的特殊着色玻璃灯管，仅辐射出以365nm为中心的近紫外光，可用于矿石鉴定、舞台装饰、验钞等场所。

UVB波段，波长275～320nm，又称为中波红斑效应紫外线 。中等穿透力，它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收，只有不足2%能到达地球表面，在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。紫外线保健灯、植物生长灯发出的就是使用特殊透紫玻璃（不透过254nm以下的光）和峰值在300nm附近的荧光粉制成。

UVC波段，波长100～275nm，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。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大，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。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

UVD波段，波长小于100nm，又称为真空紫外线。

紫外线的杀菌原理

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。

紫外线杀菌属于纯物理消毒方法，具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现自动化等优点，随着各种新型设计的紫外线灯管的推出，紫外线杀菌的应用范围也不断在扩大。

紫外线杀菌灯的结构

紫外线杀菌灯（UV灯）实际上是属于一种低压汞灯，和普通日光灯一样，利用低压汞蒸汽（<10-2Pa）被激发后发射紫外线。不同的是日光灯的灯管采用的是普通玻璃，253.7nm紫外线不能透出来，只能被灯管内壁的荧光粉吸收后激发出可见光。如果改变荧光粉的成分和比例，它就可以发出我们通常所见的不同颜色的光。一般杀菌灯的灯管都采用石英玻璃制作，因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率，达80%-90%，是做杀菌灯的最佳材料。

杀菌灯有热阴极低压汞蒸气放电灯、冷阴极低压汞蒸气放电灯等几种结构，可按外型和功率分为多种类型。

石英玻璃与普通玻璃在性能上有很大的差别，主要是热膨胀系数不同，一般不能封接铝盖灯头，所以杀菌灯的灯头材质多采用胶木、塑料或陶瓷。

紫外线杀菌灯的灯管

因成本关系与用途不同，也有用紫外线穿透率＜50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生产工艺与节能灯一样，因此成本很低，但它在性能上远比不上石英杀菌灯，其杀菌效果有相当大的差异。

高硼灯管的紫外光强度很容易衰减，点灯数百小时后紫外线强度就大幅下降到初始时的50%-70%。而石英灯管在点燃2000-3000小时后，紫外线强度只减到初始时的80%-70%，光衰程度远远小于高硼灯。

还一种透紫外光较高的普通玻璃，比高硼玻璃要高得多，比石英玻璃略低。但光衰比石英杀菌灯大，并且不能产生臭氧。菲利浦生产的一种杀菌灯上的灯管就使用这种玻璃制作。

紫外线杀菌灯的种类

紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条。254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌，185nm紫外线可将空气中的O2变成O3(臭氧)，臭氧具有强氧化作用，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。

石英玻璃在炼制的时候，如果添加足够数量的钛（Ti）元素，就能使透过它的紫外线在200nm以下发生截止，而对254nm紫外线透过基本无影响。适当控制钛元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外线的逸出量。根据这一特点， 我们可以制作低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等三种紫外线杀菌灯管。

紫外线杀菌灯的应用

1.每一种微生物都有其特定紫外线杀灭、死亡剂量标准，其剂量是照射强度与照射时间的乘积（杀菌剂量＝照射强度·照射时间/K=I·t)，即紫外线的照射剂量则取决于紫外线的强度大小以及照射时间的长短，高强度短时间与低强度长时间之照射其效果是相同的。

2.石英灯管使用一段时间后会逐渐老化，紫外线照射强度会发生衰退，为达到彻底消毒的效果，应定期检查测石英灯的照射强度，发现强度不够时应立即更换。

3.紫外线的只能沿直线传播，穿透能力弱，任何纸片、铅玻璃、塑料都会大幅降低照射强度 。因此消毒时尽量应使消毒部位充分暴露于紫外线下，定期擦拭灯管，以免影响紫外线穿透率及照射强度。

4.紫外线对人体的的皮肤能产生很大的伤害性，不要在有人的场所使用UV灯，更不要用眼睛直视点燃的灯管，由于短波紫外线不能透过普通玻璃，所以戴眼镜可避免眼睛受伤害。

5.在有人员活动的场所，一般不能使用臭氧灯管，因为臭氧会促进人体的血红蛋白凝结，造成人体供氧不足，发生头晕、恶心的感觉，影响身体健康，特别在臭氧浓度达到＞0.3ppm (mg/m2 )时，将会对人体造成严重的伤害。

6.低压放电灯中之紫蓝色光芒为汞蒸气压，虽然汞蒸气压的强度与紫外线仍然有其关联性，但是并不直接代表紫外线之强度，这也就是说，紫外线的强度无法用肉眼来判定。

7.灯具加反光罩可以保证紫外线能量的集中，另外可以避免给工作人员造成损伤。反光罩一定要用对253.7nm紫外线材料吸引少反射多的材料制作，表面氧化抛光处理过的铝对短波紫外线的反射系数最大，所以一般紫外线灯具的反光系统均用铝材制成。

紫外线杀菌灯存在的问题

1、工艺特殊，制造困难，价格较高。由于石英玻璃的特殊性质，使得杀菌灯的生产不能规模化，造成石英杀菌灯的成本较高，阻碍它的进一步推广运用。

2、光衰较大，寿命不长。一般厂家生产的紫外线杀菌灯点燃数百小时后，它的紫外光强度衰减很快，最高达到30%，杀菌效果大大减弱。另外，加工中造成的阴极损伤也影响了紫外线杀菌灯的寿命。由于紫外线杀菌灯的光衰与荧光灯光衰在机理上不完全相同，所以这一问题还有待各方努力解决。