Правда ли, что бактерицидная лампа должна быть в каждом доме?

Бактерицидные ультрафиолетовые лампы необходимы в операционных и могут быть полезны в больничных палатах.

Но в доме, где живет обычная семья, бактерицидные лампы вряд ли предотвратят заражение инфекцией.

Бактерицидная лампа — устройство для инактивации вирусов и уничтожения бактерий и плесени. Работает такая лампа благодаря ультрафиолетовому излучению.

Однако не все ультрафиолетовые лампы, которые есть в продаже, подходят для дезинфекции помещений. Чтобы понять, чем ультрафиолетовые лампы отличаются друг от друга, давайте сначала разберемся, почему некоторые виды света вообще способны уничтожать микробов.

Источники света, например солнце, огонь и лампы накаливания, испускают частицы под названием фотоны, которые несут разное количество энергии. От того, сколько энергии было у фотонов, зависит, как они себя поведут, столкнувшись с живым существом — все равно, с микробом или с человеком.

Потоки фотонов, энергии которых хватает, чтобы активировать светочувствительные белки в наших глазах, мы называем видимым светом. Столкнувшись с кожей, часть этих фотонов отражается от нее, а часть поглощается. Поглощенные фотоны передают чуть-чуть энергии сложным молекулам, из которых состоят клетки кожи. Но этой энергии слишком мало, чтобы изменить строение молекул, поэтому видимый свет ни коже, ни глазам, ни другим частям тела никак не вредит.

Потоки фотонов, у которых больше энергии, чем у видимого света, не активируют светочувствительные белки в глазах, поэтому мы их не видим. При этом фотоны с большим запасом энергии глубже проникают в кожу, чем фотоны из видимого света, и передают много энергии молекулам, из которых она состоит.

К невидимым лучам с большим запасом энергии относится ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение — проще говоря, радиация. Из всего набора невидимых лучей меньше всего энергии у ультрафиолетового излучения. Бактерицидные лампы, которые есть в свободной продаже, могут производить только ультрафиолет.

Часть энергии ультрафиолета активирует белки, отвечающие за образование витамина D. Но если человек получил слишком высокую дозу ультрафиолетового излучения, это превращается в проблему.

Дело в том, что молекулы ДНК — материала, из которого состоят гены, — очень легко поглощают ультрафиолетовые лучи. Энергия, которой фотоны делятся с ДНК, запускает фотохимические реакции, разрушающие эти молекулы. Поэтому если человек много времени проводит на солнце без солнцезащитного крема, строение ДНК в клетках его кожи нарушается. Со временем из-за этого может развиться меланома, или рак кожи.

На генетический материал болезнетворных вирусов и микробов ультрафиолет воздействует примерно как на людей, только гораздо сильнее. Ведь представителей нашего вида защищает толстая кожа, а у вирусов и бактерий есть только тонкие оболочки или клеточные стенки.

При этом вирусы не живые, поэтому не так чувствительны к ультрафиолету, как бактерии. Для разрушения генетического материала вирусов требуется больше времени и ультрафиолетовой энергии, чем для убийства бактерий и грибов.

Обычные лампочки убирают из излучаемого спектра ультрафиолетовые волны. Это нужно, чтобы люди, включающие свет дома и на работе, не заболевали раком кожи.

В отличие от бытовых лампочек, ультрафиолетовые лампы нужны именно для того, чтобы генерировать как можно больше ультрафиолетовых лучей. Чтобы понять, какие ультрафиолетовые лампы могут дезинфицировать помещение, а какие нет, нужно разобраться с их главной характеристикой — длиной волны.

Все лампы, и обычные, и бактерицидные, излучают потоки фотонов, распространяющихся в воздухе как волны. Длину таких волн принято измерять в нанометрах, или нм, — это одна миллиардная часть метра.

Самые длинные волны, которые мы можем видеть, — красные, а самые короткие — фиолетовые. Благодаря тому, что видимый свет с разной длиной волны активизирует зрительные белки немного по-разному, мы видим радугу и различаем цвета.

У УФ-излучения, которое лежит за пределами видимого света, тоже есть своя радуга, то есть оно состоит из волн покороче и подлиннее. Чем короче волна УФ-излучения, тем больше энергии она несет. Именно поэтому лампы, излучающие ультрафиолет с разной длиной волны, обладают разными свойствами.

На практике люди используют три типа ультрафиолетовых ламп.

Коротковолновые излучатели. Генерируют ультрафиолетовые волны УФ-С с длиной волны 100—280 нм. Это наиболее фотохимически активные ультрафиолетовые лучи, которые быстрее всего разрушают генетический материал, лишая заразности вирусные частицы и убивая бактерии. На этом свойстве УФ-С-лучей основан принцип действия всех медицинских и бытовых бактерицидных ламп.

УФ-С с длиной волны 100—280 нм почти полностью поглощаются эпидермисом — поверхностным слоем мертвых клеток, так что в глубокие слои кожи эти лучи почти не проникают. Однако если каждый день находиться под такой лампой больше восьми часов, ультрафиолет все равно может повредить генетический материал клеток и спровоцировать рак.

Кроме того, УФ-С могут вызвать ожог глаз, который заживет только через день-два. Поэтому во время обработки помещения ультрафиолетом там не должно быть ни людей, ни животных, ни растений.

Средневолновые излучатели. Генерируют ультрафиолетовые волны УФ-В с длиной волны 280—315 нм. УФ-В-лучи тоже могут уничтожать микробы и вирусы, но делают это медленнее и не так эффективно, как УФ-С-лучи.

Излучатели с УФ-В-лучами могут вызывать искусственный загар, поэтому их устанавливают в соляриях. Но важно помнить, что эти лучи несут много энергии и при этом проникают в кожу глубже, чем УФ-С-лучи, то есть они способны разрушать генетический материал в клетках кожи. Поэтому посещать солярий в принципе не рекомендуется.

Лампы с УФ-В-лучами можно использовать и в медицинских целях. Лечебные ультрафиолетовые лампы применяют для борьбы с кожными клетками, пораженными псориазом, красной волчанкой, атопическим дерматитом, витилиго и грибком. Но если провести под УФ-В-лучами слишком много времени, начнут разрушаться в том числе и здоровые клетки кожи. Поэтому лечебные УФ-В-лампы используют только под строгим контролем врача

Длинноволновые излучатели. Генерируют ультрафиолетовые волны УФ-А с длиной волны 315—400 нм. УФ-А-лучи в принципе не способны уничтожить вирусы и примерно в тысячу раз менее эффективны против бактерий и грибков, чем УФ-С-лучи. Для дезинфекции помещений они не подходят.

В медицине эти лампы тоже не применяют. Польза УФ-А-ламп в том, что они позволяют обнаруживать люминофоры — вещества, способные преобразовывать ультрафиолетовое излучение в обычный, видимый невооруженным глазом свет. Люминофоры есть в моче домашних животных, эмали человеческих зубов, краске, которой помечают подлинные банкноты, и в частицах отбеливателя, остающихся на одежде после стирки. Поэтому такие лампы применяют для поиска пятен мочи, проверки подлинности банкнот и для освещения в ночных клубах.

А еще УФ-А-лампы полимеризуют, то есть делают твердыми некоторые виды лаков и красок, поэтому их применяют для сушки ногтей и для изготовления поделок.

Хотя некоторые производители продвигают ультрафиолетовые лампы, генерирующие УФ-А-свет, как бактерицидные, доказательств, что это действительно работает, не существует.

УФ-А-излучение проникает в кожу еще глубже, чем УФ-В-лучи. Считается, что это излучение не повреждает генетический материал в клетках и не провоцирует рак, но способно повредить соединительную ткань в ее глубинах. Это приводит к появлению морщин, пигментных пятен и преждевременному старению кожи. Поэтому ежедневно находиться в помещении, где работает УФ-А-лампа, дольше трех часов подряд не рекомендуется.

Все ультрафиолетовые бактерицидные лампы — коротковолновые, то есть генерируют ультрафиолетовые волны УФ-С. Проще всего сконструировать бактерицидную лампу, генерирующую ультрафиолетовое излучение с длиной волны 253,7 нм.

Смертоносная для вирусов и микробов длина волны — 265—270 нм. А поскольку длина волны 253,7 нм близка к этим показателям, бытовые и медицинские бактерицидные лампы с такой характеристикой встречаются чаще всего.

Самая популярная конструкция бактерицидных ламп — ртутные лампы низкого давления. По внешнему виду и принципу работы они очень похожи на обычные люминесцентные лампы, которые можно встретить в коридорах офисов и больниц.

Поскольку задача бактерицидной лампы — генерировать ультрафиолетовое излучение, а не видимый свет, на стенках ее колбы люминофора нет. Наоборот, сама колба изготовлена из специального кварцевого стекла, которое хорошо пропускает УФ-С-лучи. Поэтому такие лампы часто называют кварцевыми, а сам процесс облучения помещения — кварцеванием.

Способность бактерицидных ламп уничтожать патогены сильно зависит от типа лампы, способа установки и времени воздействия на вирусы и микробы. Поэтому оценивать их нужно по отдельности, с учетом конструкции и цели, с которой их применяют.

Все бактерицидные лампы можно разделить на два больших типа: открытые и закрытые.

Открытый облучатель — ртутная лампа, испускающая ультрафиолетовый свет. Такая лампа способна обеззараживать и поверхности, которых достигают ультрафиолетовые лучи, и воздух в комнате. Чтобы УФ-С-лучи не причинили вреда коже и глазам, на время работы лампы нужно выходить из помещения.

Время, которое понадобится ультрафиолетовой лампе, чтобы убить патогены на стенах, полу и потолке квартиры или больничной палаты, зависит от множества параметров. Важную роль играет чувствительность патогена к ультрафиолету, количество болезнетворных микроорганизмов в комнате, площадь помещения и мощность бактерицидной лампы.

Теоретически одной 30-ваттной бактерицидной лампе с мощностью УФ-С-излучения 11,2 ватта нужно от 15 минут до получаса, чтобы уничтожить вирусы и бактерии на полу, стенах и потолке стандартной однокомнатной квартиры площадью 36 м². Но на практике сразу возникают две серьезные проблемы.

Первая проблема — УФ-С-лучи не проходят сквозь пыль и не попадают в щели. УФ-С-лучи неглубоко проникают не только в человеческую кожу, но и в любые другие поверхности. Если бактерии, вирусы и грибки находятся даже под тончайшим слоем пыли или в глубине мелких трещин на поверхности деревянных столов или посуды, бактерицидные лампы с ними не справятся.

Лучше всего УФ-С-лампы убивают микробы, попавшие на идеально чистые и ровные поверхности — например, на металлический стол, поднос или на хирургические инструменты. Но если речь идет не об операционной, а об обычной квартире, в которой убираются один-два раза в неделю, то пыль там будет почти наверняка. Это сразу резко снижает пользу от ультрафиолетовой обработки.

А еще это означает, что небольшие стерилизаторы, предназначенные для мобильных телефонов, тоже будут малоэффективны. Телефон мы держим в руках каждый день, поэтому на нем всегда есть слой пыли и грязи.

Чтобы стерилизатор справился с микробами, телефон придется сначала протереть жидкостью для очистки техники на спиртовой основе или санитайзером. Но санитайзер на основе 60—70-процентного этилового спирта и без того убивает все бактерии и вирусы, кроме вируса гепатита А и полиомиелита. Зачем использовать еще и стерилизатор — непонятно.

Вторая проблема — УФ-С-лучи не работают в тени. Ультрафиолет может расправиться с микробами, только если попадет на них. Даже если закрепить лампу на потолке, в комнате всегда останутся затененные углы, в которые ультрафиолет не дотянется. Кроме того, УФ-С-лучи не проникают за шкафы и под кровати, так что в борьбе с микробами полагаться только на них нельзя.

Именно поэтому персонал больниц не рассчитывает на открытые ультрафиолетовые лампы как на эффективный способ борьбы с вирусами и микробами на стенах и предметах. Ультрафиолет используют только как дополнительный способ дезинфекции вкупе с уборкой с антисептиками.

Самая важная роль, которую облучатели открытого типа играют в больницах и офисах, — дезинфекция воздуха. С этой целью бактерицидные лампы устанавливают на потолок и помещают в вытяжки и воздуховоды, через которые в комнату поступает свежий воздух. Такую систему очистки воздуха называют комбинированной.

В этой ситуации бактерицидные лампы на потолке включают на 15—30 минут, когда людей в помещении нет, а лампы в вытяжках и воздуховодах работают круглосуточно, даже когда люди находятся в помещении. При таком режиме обработки воздуха бактерицидные лампы действительно снижают риск заразиться.

Но если ограничиться только настольным или потолочным облучателем и включать его на полчаса в день, пользы от обработки помещения будет мало. При той скорости, с которой воздух перемешивается в обычной городской квартире, для эффективной дезинфекции, скорее всего, не хватит не только получаса, но и целого дня. Это значит, что домашняя бактерицидная лампа открытого типа бесполезна. А если она еще и стоит на столе, от нее может быть вред. Если в комнату войдет человек, который не знает про лампу, она может вызвать ожог глаз.

Закрытый облучатель, или рециркулятор, — лампа, изолированная специальным чехлом, не пропускающим ультрафиолет в комнату. Внутри чехла стоит вентилятор, засасывающий внутрь лампы воздух. Поскольку ультрафиолет не покидает пределы лампы, закрытый облучатель обеззараживает только воздух. Зато пока он работает, в комнате могут находиться люди и домашние животные.

Казалось бы, закрытые облучатели должны решить проблему, ведь они могут работать в присутствии людей. Но даже большие переносные закрытые облучатели с мощными встроенными вентиляторами, которые используют в больницах и офисах, пропускают через себя воздух в 6—12 раз медленнее, чем нужно для эффективной дезинфекции. Хотя они уменьшают количество болезнетворных вирусов и бактерий в воздухе, члены комитета Светового инженерного общества считают, что это происходит слишком медленно, чтобы предотвратить передачу инфекции и защитить людей от заражения.

Бытовые облучатели закрытого типа гораздо меньше по размеру, чем больничные, и вентилятор в них более слабый. Значит, воздух они обеззараживают еще медленнее. Рассчитывать, что они окажутся эффективнее больничных облучателей, не приходится.

Многие компании-производители хорошо осознают, что их облучатели недостаточно эффективны. Поэтому некоторые из них рекламируют излучатели двойного действия, то есть устройства, которые производят и ультрафиолет, и озон. Но на самом деле способность производить озон скорее недостаток, чем преимущество.

Когда электрический ток проходит через насыщенный парами ртути аргон, в трубке возникает в основном ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нм. При этом появляется некоторое количество излучения с длиной волны 185 нм.

Коротковолновое излучение реагирует с кислородом из воздуха, поэтому образуется озон, газ, состоящий из трех атомов кислорода. Его присутствие в воздухе легко обнаружить по характерному запаху, возникающему сразу после грозы.

Озон очень легко реагирует с молекулами, из которых состоят бактерии и вирусы, поэтому теоретически способен обеззараживать воздух. Но работает он только при очень высоких концентрациях.

После грозы концентрация озона в воздухе составляет 0,02 части на миллион молекул воздуха, или 0,02 млн^-1. Это безопасно для здоровья людей и безвредно для вирусов и бактерий.

Чтобы газ гарантированно уничтожил патогены, его концентрация должна быть значительно выше. Какой именно, зависит от того, сколько времени предполагается потратить на обработку помещения. При концентрации газа в воздухе 10—20 млн^-1 озон убивает вирусы и бактерии за десять минут. А при концентрации 0,6 млн^-1 — за два часа.

Проблема в том, что когда концентрация озона в воздухе превышает 0,02 млн^-1, газ начинает раздражать горло и провоцировать кашель. У некоторых рабочих заводов, постоянно дышащих озонированным воздухом, из-за постоянного воздействия озона даже развивается астма.

Это значит, что озон в составе излучателя не только бесполезен, но и вреден для здоровья. Во время работы озонового излучателя в комнате находиться нельзя — причем все равно, какого типа этот излучатель, открытого или закрытого. А после того как он отработает, помещение придется проветривать.

У домашних бактерицидных ламп открытого типа есть три серьезных недостатка, которые заметно перевешивают их потенциальные достоинства:

1. УФ-С-лучи вредны для глаз. Если человек забудет, что в комнате находится включенный излучатель, и посмотрит на него, пока он работает, есть серьезный риск получить ожог роговицы. Если на лампу случайно посмотрит кот, пес или морская свинка, они тоже повредят глаза.
2. УФ-С-лучи вредны для растений. Поэтому перед обработкой помещения всю домашнюю зелень обязательно нужно переносить в другую комнату, а это неудобно.
3. УФ-С-лучи повреждают краску и пластик. Если включать бытовой бактерицидный облучатель в комнате каждый день, вскоре придется обновлять ремонт.

В пустом и покрытом кафелем помещении медицинского кабинета открытый облучатель — полезная вещь. Дома — не очень.

При этом бактерицидные лампы закрытого типа, если они не выделяют озон, безопасны для здоровья. Некоторые организации, например комитет Светового инженерного общества, советуют приобрести такой излучатель как минимум на время пандемии коронавирусной болезни. Хотя вероятность, что они предотвратят заражение, мала, такие облучатели все-таки способны уничтожить как минимум некоторое количество вирусов и бактерий.