Υπεριώδης ακτινοβολία (uv-c), φίλτρο αποστείρωσης

[Genirous]

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ:

Το 1801 ο γερμανός φυσικός Johann Wilhelm Ritter παρατήρησε πως αόρατες ακτίνες μετά το ιώδες άκρο του ορατού φάσματος ήταν ιδιαίτερα αποτελεσματικές στη σκούρυνση χαρτιού βουτηγμένου σε χλωριομένο ασήμι. Τις ονόμασε ''αντι-οξειδωτικές ακτίνες'' για να τονίσει τη χημική τους αντιδραστικότητα και να τις ξεχωρίσει από τις ''ακτίνες θερμότητας'' στο άλλο άκρο του ορατού φάσματος. Ο απλός όρος ''χημικές ακτίνες'' υιοθετήθηκε αμέσως μετά και παρέμεινε κατά τον 19ο αιώνα. Οι όροι ''χημικές'' και ''θερμότητας'' τελικά έδωσαν τη θέση τους στις υπεριώδης και υπέρυθρες ακτίνες αντίστοιχα.

ΕΤΟΙΜΟΛΟΓΙΑ:

Ultra, που στα Λατινικά σημαίνει ''πέρα από'' και

Violet, που σημαίνει ιώδες και είναι το χρώμα με τα μικρότερα μήκη κύματος του ορατού φάσματος

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ:

400-320nm, UV-A μεγάλου κύματος ή μαύρο φως (blacklight)

320-280nm, UV-B μεσαίου κύματος

280-100nm, UV-C μικρού κύματος ή μικροβιοκτόνο φως



ΥΠΕΡΙΩΔΗΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΚΤΟΝΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ (UVGI):

Στο παρόν άρθρο θα ασχοληθούμε με την μικροβιοκτόνο ικανότητα της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV-C).

Οι συσκευές αυτές χρησιμοποιούνται κυρίως για την αποστείρωση χώρων και εργαλείων σε μικροβιολογικά εργαστήρια, ιατρικές εγκαταστάσεις και φαρμακευτικές εταιρείες, καθώς και για σβήσιμο μνήμης EPROM. Οι εμπορικά διαθέσιμες λάμπες εκπέμπουν το 86% του φωτός τους στα 253,7nm, στα οποία συμπίπτει πολύ καλά με μια από τις δυο κορυφές της καμπύλης μικροβιοκτόνου αποτελεσματικότητας (αποτελεσματικότητα απορρόφησης της UV από το DNA), όπου η μια βρίσκεται σχεδόν στα 265nm και η άλλη στα 184,9nm. Παρόλο που τα 184,9nm απορροφούνται καλύτερα από το DNA (σε αυτά παράγεται όζον), το χαλαζιακό κρύσταλλο που χρησιμοποιείται και τα περιβαντολογικά μέσα όπως το νερό, θολώνουν περισσότερο στα 184,9nm απ'ότι στα 265nm.

Επιπρόσθετα, η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να είναι και ιοκτόνα και βακτηριδιοκτόνα. Συνηθιζόταν να θεωρείται η υπεριώδης απολύμανση πιο αποτελεσματική σε βακτήρια και ιούς που έχουν περισσότερο γενετικό υλικό εκτεθειμένο (μονοκυτταρικοί) απ'ότι σε μεγαλύτερους παθογόνους μικροοργανισμούς, οι οποίοι έχουν εξωτερικό επάλειμμα ή παίρνουν μορφή κύστης και προστατεύουν το DNA τους από το υπεριώδες φως. Πρόσφατα όμως ανακαλύφθηκε πως και αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι πολύ δεκτικοί στη UV-C, όταν όμως τα τεστ βασίζονταν στη μολυσματικότητα παρά στην αποκυστοποίηση. Ανακαλύφθηκε δηλαδή ότι οι πρωτιστές είναι ικανοί να επιβιώσουν σε υψηλές δόσεις UV-C, αλλά αποστειρώνονται σε χαμηλές δόσεις. Τέλος, σε θερμοκρασίες άνω των 50°C, η διαδικασία απολύμανσης είναι τρεις φορές γρηγορότερη.



ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΚΤΟΝΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ:

Οι μικροβιοκτόνοι λαμπτήρες χαμηλής πίεσης είναι πανομοιότυποι με τους λαμπτήρες φθορισμού, με μήκος κύματος 253,7nm. Ο σωλήνας των λαμπτήρων δεν περιέχει φώσφορο και επιπλέον αντί για κοινό πυρίμαχο κρύσταλλο είναι φτιαγμένο από λιωμένο χαλαζία. Αυτές οι δυο αλλαγές σε συνδυασμό επιτρέπουν στο υπεριώδες φως των 253,7nm που παράγεται από το υδραργυρικό τόξο να βγαίνει από τη λάμπα ατροποποιήτο (δεδομένου ότι στους κοινούς λαμπτήρες φθορισμού, το φώσφορο προκαλεί φθορισμό και παράγει ορατό φως). Προσφέρουν υψηλή αποδοτικότητα περίπου 35% UV-C, αλλά χαμηλή ισχύς 1W/cm3 πυκνότητας.



Οι μικροβιοκτόνοι λαμπτήρες ατμών υδραργύρου είναι μια υψηλής ισχύος ομάδα λαμπτήρων. Λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η αποδοτικότητα είναι ελαφρώς χαμηλότερη περίπου 33% UV-C και η πυκνότητα ισχύος κάπου 2-3W/cm3. Οι μικροβιοκτόνοι λαμπτήρες μέσης πίεσης έχουν ευρύ και ευδιάκριτο φάσμα κορυφής και υψηλή παραγωγή ακτινοβολίας, αλλά χαμηλότερη αποδοτικότητα 10% UV-C και κάτω. Η τυπική πυκνότητα ισχύος είναι περίπου 30W/cm3 και μεγαλύτερη και αποδίδουν ιδιαίτερα λαμπερό μπλε-λευκό φως.

Το υπεριώδες φως είναι μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μικρότερα μήκη κύματος από του ορατού φωτός. Από τη στιγμή που η ατμόσφαιρα της γης απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της από τον ήλιο, η μικροβιοκτόνος UV είναι πολύ σπάνια σε όλες τις περιπτώσεις. Οι λαμπτήρες που εκπέμπουν υπεριώδη ακτινοβολία στην ουσία ιονίζουν το οξυγόνο παράγοντας όζον που μπορεί να θανατώσει πολλούς αναδυόμενους παθογόνους μικρο-οργανισμούς. Σε συγκεκριμένα μήκη κύματος η UV είναι μεταλλαξιογονική σε βακτήρια, ιούς και άλλους μικρο-οργανισμούς. Σε ένα μήκος κύματος των 253,7nm, η UV διασπά τους μοριακούς δεσμούς μέσα στο μικρο-οργανικό DNA, παράγει διμερείς θιαμίνη (ένα από τα τέσσερα στοιχεία που αποτελούν το νουκλεϊκό οξύ του DNA) στο DNA τους καταστρέφοντάς τα, καθιστώντας τα ακίνδυνα ή αποτρέπωντας την ανάπτυξη και αναπαραγωγή τους.

Στα τεχνικά χαρακτηριστικά ενός λαμπτήρα -εκτός του τύπου, της ισχύος και της λυχνιολαβής- πρέπει να αναφέρεται από τον κατασκευαστή η απόδοση UV (W UV) και η ένταση UV (μW/cm² @1m).

ΕΝΥΔΡΕΙΑΚΗ ΧΡΗΣΗ:

Τα φίλτρα υπεριώδους ακτινοβολίας χρησιμοποιούνται συχνά σε τεχνητές λίμνες και ενυδρεία σαν ένα βοηθητικό μέσο να κρατούνται υπό έλεγχο ανεπιθύμητοι μικροοργανισμοί αιωρούμενοι στο νερό. Το υπεριώδες φως προκαλεί θιαμινική ένωση μορίων του DNA και αν συσσωρευτούν αρκέτα από αυτά τα ελλατώματα στο DNA ενός μικροοργανισμού, η αντιγραφή του αποτρέπεται και ακολούθως καθιστάται ακίνδυνος (παρόλο που ο οργανισμός δε σκοτώνεται ακαριαία). Με συνεχής αποστείρωση του νερού καταστρέφεται η μονοκυτταρική άλγη και έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη διαύγεια νερού. Επιπρόσθετα, η υπεριώδης ακτινοβολία εξασφαλίζει τη μη-αναπαραγωγή παθογόνων μικροοργανισμών που μπορεί να προκαλέσουν ασθένειες και κατά συνέπεια μειώνει την πιθανότητα έξαρσης ασθένειας στο ενυδρείο. Παρόλα αυτά, από τη στιγμή που αυτοί οι μικροοργανισμοί μπορούν να προστατευτούν από το υπεριώδες φως στην κυρίως δεξαμενή σε υπόστρωμα, φυτά, διακοσμητικά ξύλα και πέτρες, καθώς επίσης το νερό μετά την απολύμανση είναι εκτεθειμένο σε επαναμόλυνση, οι λάμπες αυτές χρησιμοποιούνται μόνο σα συμπλήρωμα σε άλλες τεχνικές αποστείρωσης.

Σε μια τέτοια εφαρμογή, ένα φίλτρο UV είναι ουσιαστικά ένα στεγανό κιβώτιο με ρακόρ για σωλήνες που επιτρέπουν στο νερό να ρέει μέσω του αποστειρωτή προς ή από ένα εξωτερικό φίλτρο. Εσωτερικά του φίλτρου, το νερό ρέει γύρω από την πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας συνήθως μέσω ενός ελεγχόμενου διαφράγματος το οποίο επιμηκύνει το χρόνο έκθεσης του νερού στην ακτινοβολία.



Τύπος δοσολογίας αποστείρωσης:

Εαν γνωρίζουμε ποιον μικροοργανισμό θέλουμε να καταστρέψουμε και πόση ενέργεια χρειάζεται για την καταστροφή, τότε απλά διαιρείτε την απαιτούμενη ενέργεια (σε μW sec/cm²) με την ένταση του λαμπτήρα αποστείρωσης (σε μW/cm² ανάλογα την απόσταση) για να βρείτε τον απαιτούμενο χρόνο σε δευτερόλεπτα. Φυσικά όσο πιο κοντά βρίσκεται η λάμπα στο νερό, τόσο μεγαλώνει η ένταση UV. Υπόψην βέβαια ότι με τη σωστή ''δοσολογία'' ο μικροοργανισμός καταστρέφεται, αλλά το καθαρό νερό μόλις επιστρέψει στη δεξαμενή επαναμολύνεται.

Χρόνος αποστείρωσης σε sec=

δοσολογία αποστείρωσης (μW sec/cm²)

ένταση UV (μW/cm²)

[δοσολογία αποστείρωσης= (ένταση UV) x (χρόνος έκθεσης)]

1W = 1.000.000μW

Πίνακας καταστροφής βακτηριδίων:

+ ----------------------------------- + ----------------------------- +

| Βακτηριδιακοί οργανισμοί . .| Ενέργεια (μW sec/cm²) |

+ ----------------------------------- + ----------------------------- +

| Bacillus anthracis . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . 8700 |

| S. enteritidis . . . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . 7600 |

| B. Megatherium sp. (veg.) . . .| . . . . . . . . . . . . . . 2500 |

| B. Megatherium sp. (spores) .| . . . . . . . . . . . . . . 5200 |

| B. Parathyphosus . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .6100 |

| B. Subtilis . . . . . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . .11000 |

| B. Subtilis (spores) . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . .22000 |

| Clostridium tetani . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . .22000 |

| Corynebacterium diphtheriae | . . . . . . . . . . . . . . .6500 |

| Eberthella typosa . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . .4100 |

| Escherichlia coli . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .6600 |

| Micrococcus cadidus . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . .12300 |

| Micrococcus sphaeroeides . . .| . . . . . . . . . . . . . .15400 |

| Mycobacterium tuberculosis . .| . . . . . . . . . . . . . . .1000 |

| Neisseria catarrhalis . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . .8500 |

| Phytomonas tumefaciens . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .8500 |

| Proteus vulgaris . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .6600 |

| Pseudomonas aeruginosa . . | . . . . . . . . . . . . . .10500 |

| Pseudomonas fluorescens . . | . . . . . . . . . . . . . . .6600 |

| S. typhimusium . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . .15200 |

| Salmonella . . . . . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . .10000 |

| Sarcina lutea . . . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . .26400 |

| Sarratia marcescens . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .6160 |

| Dysentery bacilli . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . .4200 |

| Shigella paradysenteriae . . . | . . . . . . . . . . . . . . .3200 |

| Spirillum rubrum . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . 6160 |

| Staphylococcus albus . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .5720 |

| Staphylococcus aureus . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . .6600 |

| Streptococcus hemolyticus . . | . . . . . . . . . . . . . . .5500 |

| Streptococcus lactis . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . 8800 |

| Streptococcus viridans . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . 3800 |

+ ----------------------------------- + ----------------------------- +

+ ----------------------------------- + ---------------------------- +

| Επιπρόσθετοι οργανισμοί . . | Ενέργεια (μW sec/cm²) |

+ ----------------------------------- + ---------------------------- +

| Yeast . . . . . . . . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |

| Saccharomyces ellipsoideus . | . . . . . . . . . . . . . 13200 |

| Saccharomyces sp. . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 17600 |

| Saccharomyces cerevisiae . . .| . . . . . . . . . . . . . 13200 |

| Brewer's yeast . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . 6600 |

| Baker's yeast . . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . 8800 |

| Common yeast cake . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . 13200 |

| Clostridium tetani . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . 22000 |

| Mold spores . . . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|

| Penicillium roqueforti . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 26400 |

| Penicillium expansum . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 22000 |

| Penicillium digitatum . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 88000 |

| Aspergillus glaucus . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 88000 |

| Aspergillus flavus . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . . 99000 |

| Aspergillus niger . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . 330000 |

| Rhisopus nigricans . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . .220000 |

| Mucor racemosus A . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . .35200 |

| Mucor racemosus B . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . .35200 |

| Oospora lactis . . . . . . . . . . . .| . . . . . . . . . . . . .11000 |

| Virus . . . . . . . . . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|

| Bacteriophage (E. coli) . . . . .| . . . . . . . . . . . . . . 6600 |

| Tobacco mosaic . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 44000 |

| Influenza . . . . . . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . 6600 |

| Protozoa . . . . . . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|

| Paramecium . . . . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . 200000 |

| Nematode eggs . . . . . . . . . . | . . . . . . . . . . . . . 92000 |

| Chlorella vulgaris (algae) . . . | . . . . . . . . . . . . . 22000 |

+ ----------------------------------- + ---------------------------- +

ΚΙΝΔΥΝΟΙ:

Οι ακτίνες UV-C είναι ο πιο επικίνδυνος τύπος υπεριώδους ακτινοβολίας και με τη μεγαλύτερη ενέργεια. Στο παρελθόν δε δώθηκε ιδιαίτερη σημασία για την προστασία μας από αυτές, καθώς φιλτράρονται από την ατμόσφαιρα. Παρόλα αυτά, η χρήση τέτοιων λαμπτήρων εκτός της συσκευής αποστείρωσης εγκυμονεί κινδύνους εαν αυτοί λειτουργήσουν εκτός της εσώκλειστης μονάδας τους.

Οι ακτίνες αυτές λοιπόν φθείρουν τις ίνες των κολλαγόνων και ακολούθως επιταχύνουν τη γήρανση του δέρματος. Λόγω της μεγάλης ενέργειας καταστρέφουν κατευθείαν το DNA και μπορούν να προκαλέσουν μεταλλάξεις, εγκαύματα και ακολούθως καρκινογεννέσεις. Επιπρόσθετα, έκθεση των ματιών προκαλεί επίπονη φλεγμονή του κερατοειδή χιτώνα και επιπλέον προσωρινή ή μόνιμη εξασθένηση της όρασης, εως και τύφλωση σε ορισμένες περιπτώσεις.

Τέλος, η ικανότητα να διασπούν χημικούς δεσμούς οδηγεί στη γρήγορη γήρανση των πλαστικών (μόνωση, φλάτζα) και άλλων υλικών. Ιδιαίτερη προσοχή σε πλαστικά που πωλούνται ως ''UV-resistant'', καθώς είναι δοκιμασμένα μόνο σε ακτίνες UV-B, καθώς οι UV-C δεν απαντούν στην επιφάνεια της γης.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ:

Ποτέ και για κανένα λόγο μην κοιτάτε τη λάμπα όταν βρίσκεται σε λειτουργία.

Προτείνεται συχνός καθαρισμός του λαμπτήρα καθώς και των εσωτερικών τοιχωμάτων της συσκευής, διότι με τη συσσώρευση σκόνης/βρωμιάς ελλατώνεται η απόδοσή της.

Πάντα κλείνετε τη συσκευή όταν θέλετε να την καθαρίσετε ή να την αντικαταστήσετε.

Προτιμήστε την αγορά συσκευών ερμητικά κλειστών και από ανοξείδωτο ατσάλι.

Για μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα τοποθετήστε ένα προφίλτρο πριν τη συσκευή αποστείρωσης.

Οι λαμπτήρες αποστείρωσης μπορεί να ποικίλουν όσον αναφορά το χρόνο ζωής τους από κατασκευαστή σε κατασκευαστή.

Δεν υπάρχει ασφαλής κανόνας ''μπούσουλας'' Watt/litre, αλλά υπάρχει συσχετισμός απόδοσης UV λάμπας-ταχύτητας ροής νερού-απόσταση λάμπας από νερό.

[viciouscircle]

up

[Aiolos]

Πολύ κατατοπιστικό με ωραία ανάλυση θέμα.. Μπράβο !!!

[ΑΚΗΣ]

Επιμορφωτικο

[paranoicb]

ακρος κατατοπιστικο και σωστο.

εγω παντος εχω UV λαμπα και πιστευω οτι κανει καλη δουλεια.

εχω ομως μια μικρη απορεια.

παρατηρω μετα απο συνεχη εκθεση (24Ωρες) οτι εχω μια ανωδο

σχεδων 2 βαθμους κελσιου οταν δουλευει η UV.

ενω οταν την δουλευω 12 ωρες την ημερα. δεν εχω προβλημα.

εκτως και αν φταινε τα καλοριφερ

[Aiolos]

Θα μπορούσε να ανεβάσει κάποια ποσοστά θερμοκρασίας και αυτό σε σχέση με τα λίτρα του ενυδρείου σου και τα watt (άρα και θερμοκρασία που παράγει) της λάμπας.