استفاده از اشعه ماورابنفش به عنوان یک ضدعفونی کننده سابقه بسیار طولانی دارد و می‌توان به جرئت گفت که ویروس SARS-CoV-2 که باعث بروز و شیوع COVID-19 می‌شود، به آسانی توسط اشعه ماورابنفش بی‌ضرر و غیرفعال می‌شود؛ اما سوال مهم این است که چگونه می‌توان از اشعه UV برای مبارزه با گسترش ویروس و محافظت از سلامتی انسان در حین مطالعه، کار، درس خواندن، استراحت کردن و خرید در داخل منزل استفاده کرد. در حقیقت باید ببینیم آیا ضدعفونی فضای خانه با اشعه ماورابنفش امکان‌پذیر است یا نه. در ادامه با ما همراه باشید تا پاسخ تمام این پرسش‌ها را به شما بدهیم.
اهمیت ضدعفونی فضای خانه با اشعه ماورابنفش
ویروس‌ها و باکتری‌ها از راه‌های مختلفی پخش می‌شوند. اصلی‌ترین راه انتقال آنها از طریق تماس فرد به فرد، ذرات معلق ویروس در هوا و قطراتی است که هنگام تنفس، صحبت کردن، آواز خواندن، عطسه کردن یا سرفه کردنِ فرد آلوده منتشر می‌شود و به دلیل وزن خود به سمت پایین هدایت شده و روی سطوح مختلف می‌نشیند.
علاوه بر این راه‌ها، این ویروس‌ها زمانی که افراد بیمار و آلوده سطوح مختلف را لمس میکنند، روی آن سطوح باقی می‌مانند و در صورت لمس مجدد توسط دیگران می‌توانند آنها را به همان بیماری مبتلا کنند.
این موضوع در بخش‌های مراقبت‌های بهداشتی، مکان‌های خرده‌فروشی که مردم اغلب پیشخوان‌ها و کالاها را لمس میکنند، رستوران‌ها، باشگاه‌های ورزشی، سالن‌های سینما، اتوبوس‌ها، قطارها، هواپیماها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اهمیت این مسئله خصوصا در زمان پاندمی کرونا بیش از پیش خود را نشان داده است.
تحقیقات مطالعات زیادی در زمینه تاثیر اشعه ماورابنفش جهت گندزدایی و ضدعفونی هوا، آب و سطوح مختلف انجام شده که طبق آن می‌توان گفت اشعه UV می‌تواند جهت کاهش خطر انتقال ویروس‌ها در مکان‌های مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. لامپ‌های تحت نور UV می‌توانند اجزای اصلی ماشین‌ها و ربات‌های متحرکی باشند که چه به شکل اتوماتیک و چه تحت کنترل انسان سطوح مختلف را ضدعفونی میکنند.
لامپ‌های UV همچنین می‌توانند در سیستم‌های گرمایشی، تهویه فضاهای مختلف مانند رستوران‌ها، گلخانه‌ها، بیمارستان‌ها، مراکز تجاری و اداری و حتی منازل گنجانده شوند یا به شکل دیگری در مسیر جریان هوا قرار بگیرند و هوای داخل فضاهای مختلف را از آلودگی‌های زیان‌بار ضدعفونی کنند.
بیشتر بخوانید: دستگاه ضد عفونی آب UV را بشناسید!
اشعه ماورابنفش چیست؟
نور خورشید که به زمین می‌تابد، شامل مجموعه‌ای از تشعشعات نوری است که طیف‌های رنگی مختلف داشته و شامل بخش زیادی از امواج الکترومغناطیس با طول موج‌های مختلف می‌شود. در میان این امواج الکترو مغناطیس، امواجی با طول موج کوتاه یا یونیزان، مانند نور مرئی، مادون قرمز و فرابنفش و همچنین امواجی با طول موج بلند مثل میکرویوو و امواج رادیویی وجود دارد.
اشعه ماورابنفش یا همان نور یو وی، بخشی از این امواج الکترومغناطیس است که اثرات زیان‌بار و کنترل‌کننده شناخته‌شده‌ای بر باکتری‌ها، قارچ‌ها، ویروس‌ها، انگل‌ها و به طور کلی بر میکروب‌ها دارد.
بر اساس تقسیم‌بندی که در دومین کنگره بین‌المللی نور (The Second International Congress on Light) در سال ۱۹۳۲ میلادی انجام گرفت، طول موج اشعه یو وی به سه طیف UVA، UVB و UVC تقسیم‌بندی شد. در این تقسیم‌بندی، طیف UVA دارای طول موجی برابر با ۳۱۵ تا ۴۰۰ نانومتر، طیف UVB دارای طول موجی برابر با ۲۸۰ تا ۳۱۵ نانومتر و طیف UVC دارای طول موجی برابر ۱۰۰ تا ۲۸۰ است.
علاوه بر این، یک تقسیم‌بندی دیگری نیز از سوی متخصصین محیط زیست و پوست بر مبنای تاثیرات بیولوژیکی طول موج‌های مختلف بر پوست بدن انسان و حیوان و محیط زیست ارائه شده است که در آن هم اشعه یو وی به سه طیف UVA با طول موج ۳۲۰ تا ۴۰۰ نانومتر، UVB با طول موج ۲۹۰ تا ۳۲۰ نانومتر و UVC با طول موجی بین ۲۰۰ تا ۲۹۰ نانومتر تقسیم می‌گردد.
بر اساس این مطالعات می‌توان گفت که در ظهر یک روز آفتابی، هنگامی که نور خورشید به زمین تابیده می‌شود، اشعه ماورابنفش آن شامل ۹۵ درصد طیف UVA و تنها ۵ درصد طیف UVB است و این یعنی تمام طیف UVC و بخش بسیار زیادی از طیف UVB توسط لایه اوزون استراتوسفری جذب می‌گردد. واحد اندازه‌گیری میزان انرژی اشعه بر حسب j/m2 و میزان انرژی ساطع‌شده بر یک سطح مشخص‌شده در یک زمان معین بر اساس W/m2 خواهد بود.
این یعنی اشعه گاما و پرتو ایکس که دارای طول موج کمتری هستند، قدرت نفوذ بسیار بالاتر و توان میکروب‌کشی بسیار بیشتری نسبت به اشعه ماورابنفش یا همان نور UV دارند، اما کاربردی کردن و استفاده از این‌ها بسیار سخت، ناممکن، خطرناک و زیان‌بار است.
در حقیقت تفاوت تاثیر این امواج الکترومغناطیسی بر میکروب‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها، انگل‌ها و قارچ‌ها به مقدار انرژی آنها و میزان طول موجشان وابسته است. توان و انرژی فوتون‌هایی که از منابع تابش تولید شده، به فرکانس آن مربوط است و با فرمول زیر محاسبه می‌شود:
- E = hf = hc/ λ
- E: انرژي یک کوانتوم (ژول)
- f : فرکانس یا تعداد نوسان در ثانیه (یا هرتـز)
- h: ثابت پلانک ( 104 × 63/6 ژول- ثانیه)
- c: سرعت یا طول طی شده در واحد زمان ( 108 × 3 متر در ثانیه)
- l: طول موج پرتو (متر)
جدا از قابلیت ضدعفونی این اشعه، طبق این تحقیقات مشخص شده که طیف UVA و UVB کاملا بر ملانوسیت‌های پوست اثر می‌گذارند و باعث آزادسازی ملانین‌ها می‌شوند. طیف UVB معمولا باعث حساسیت و التهابات شدید و دردناک پوستی شده و می‌تواند مشکلات این چنینی به همراه داشته باشد.
اما طیف UVC همان بخشی از اشعه ماورابنفش است که قرار است در این مطلب در رابطه با آن صحبت شود. همان‌طور که گفتیم طیف UVC دارای طول موجی کمتر از ۲۸۰ نانومتر است و قدرت و توان میکروب‌کشی بی‌نظیری دارد، بدون اینکه به انسان، حیوان و محیط زیست آسیب وارد کند.
علاوه بر این‌ها، طیف دیگری از نور یو وی وجود دارد که آن را UVR می‌نامند. UVR طیفی از این اشعه است که دارای طول موجی کمتر از ۲۰۰ نانومتر است و به آن UVR خلأ هم می‌گویند.
این طیف از یو وی به این خاطر که توان و طول موج پایین‌تری دارد، سریعا جذب هوا می‌شود و قادر نیست در آب نفوذ کند و از این جهت اهمیت بیولوژیکی ویژه‌ای ندارد؛ البته که در از بین بردن ویروس‌های ضعیف‌تر با توان پایین‌تر به کار می‌آید. خود این طیف به سه بخش از لحاظ قدرت میکروب‌کشی تقسیم شده که نام‌گذاری این تقسیم‌بندی بر اساس نام کاشف آن است:
- Range of Schumann, from 185 to 120 nm
- Range of Lyman , from 120 to 50 nm
- Range of Millikan , from 50 to 10 nm
اشعه ماورابنفش یا همان طیف UVC با قدرت میکروب‌کشی بسیار ویژه خود موجب منهدم شدن و غیرفعال شدن ژنوم میکروارگانیسم‌ها می‌شود. فرقی نمی‌کند که این میکرواورگانیسم‌ها از نوع DNA باشد یاRNA. به همین علت است که لامپ‌های یو وی را یکی از قوی‌ترین، کاربردی‌ترین و مناسب‌ترین روش‌ها جهت گندزدایی و ضدعفونی آب، هوا، سطوح و فضاهای به حساب می‌آورند.
مکانیزم ضدعفونی فضای خانه با اشعه ماورابنفش
برای اینکه اهمیت ضدعفونی فضای خانه اشعه ماورابنفش را متوجه شوید، ابتدا باید بدانید که پاتوژن چیست و اشعه ماورابنفش چگونه می‌تواند مکانیزم اثرگذاری آنها را غیرفعال کند. پاتوژن‌ها در حقیقت همان میکروارگانیسم‌های عفونی، مثل قارچ‌ها، باکتری‌ها، سلول‌های انگلی، میکروب‌ها و ویروس‌ها هستند که با ورود به بدن انسان و رشدشان موجب بروز و شیوع بیماری‌های مختلف می‌شوند.
سال‌های سال است که دانشمندان روی عناصری که خواص ضدباکتریایی دارند، تحقیق کرده و نتایج تحقیقاتشان را برای دانشمندان نسل بعد به جا گذاشته‌اند.
این تحقیقات گسترده نشان می‌دهد که اشعه ماورابنفش یا همان اشعه یو وی بیشتر از هر ماده دیگری دارای خواص ضدباکتریایی است و قادر است میکروارگانیسم‌های موجود را با تخریب شیمیایی DNA، RNA و اسیدهای نوکلئیک خنثی کرده و یا حتی کاملا آنها را از بین ببرد.
نکته‌ای که در این بحث اهمیت دارد این است که این از بین بردنی که از آن صحبت می‌کنیم، مانند روش‌های سنتی دیگر استریلیزه کردن نیست و مکانیسم متفاوتی دارد. در حقیقت با استفاده از این روش پاتوژن‌ها کاملا از بین نمی‌روند، بلکه دیگر توان تکثیر ندارند و با از دست دادن این قابلیت، حیات و فعالیتشان از بین می‌رود.
این روش دقیقا مقابل مکانیزم روش استریلیزه کردن سنتی قرار دارد که در آن حیات میکروبیولوژیکی پاتوژن‌ها به شکل رسمی از بین می‌رود. نتیجه نهایی این روش، غیر فعال شدن پاتوژن‌ها و ناتوانی‌شان در آلوده کردن موجودات و سطوح دیگر است.
بیشتر بخوانید: چگونه موبایل و ابزارهای الکترونیکی را از میکروب و آلودگی پاک کنیم؟
به شکل علمی‌تر می‌توان گفت فوتون‌های UV با توان بین 200 تا 300 نانومتر به طور نسبتاً مؤثری توسط اسیدهای نوکلئیک که DNA و RNA را تشکیل می‌دهند، جذب می‌شوند و فوتون‌های با توان کمتر از 240 نانومتر نیز به خوبی توسط پروتئین‌ها جذب می‌گردند. این مولکول‌های زیستی ضروری که توسط انرژی جذب شده‌اند، آسیب می‌بینند و موجب می‌شوند که مواد ژنتیکی درون ذره ویروس‌ها یا میکروارگانیسم‌ها دیگر قادر به تکثیر یا ایجاد عفونت نبوده و عملا عامل بیماری‌زایشان غیرفعال می‌شود.
به روش نوین ضدعفونی و گندزدایی که معمولا برای سطوح و اشیا مختلف استفاده می‌شود و در طی آن پاتوژن‌ها غیرفعال می‌گردند، میکروب‌کشی به روش UVGI می‌گویند. در این روش از لامپ‌های مخصوصی استفاده می‌شود که نوعی از آنها لامپ‌های جیوه یا لامپ‌های میکروب‌کش با توان پایین است که پیکی حدود ۷.۲۵۳ نانومتر دارد و برای گندزدایی و پاکسازی به روش UVGI مناسب است.
پاکسازی اشیا مختلف با این روش به فاکتورهای متنوعی مانند طول موج تابشی، مقدار انرژی آن و میزان حساسیت میکروارگانیسم پاتوژن‌ها بستگی دارد. در واقع در ضدعفونی فضای خانه با اشعه ماورابنفش، معمولا به دوز بسیار کم این اشعه در یک محدوده میکروب‌کش نیاز است.
این را باید بدانید که دوز UV با شدت منبع نور و مدت زمان قرار گرفتن جسم در معرض تابش مستقیم آن تعیین می‌شود. برای یک دوز مورد نیاز و معین، مشخصا منابع با شدت بالاتر به زمان‌های نوردهی کمتری نیاز دارند، این در حالی است که منابعی که دارای شدت و توان کمتری هستند، نیاز دارند جسم آلوده زمان بیشتری در معرض تابش آنها قرار بگیرد.
کاربرد اشعه ماورابنفش در ضدعفونی فضاهای مختلف
علاوه بر ضدعفونی فضای خانه با اشعه ماورابنفش، می‌توان از این قابلیت در گندزدایی و ضدعفونی فضاهای دیگر استفاده کرد. ضدعفونی با اشعه ماورابنفش، می‌تواند توسط ربات‌هایی انجام شود که قادر هستند عفونت‌های بیمارستانی را تا حد بسیار زیادی کاهش دهند. بیمارستان‌ها سال‌ها است از ربات‌هایی استفاده میکنند که نور UVC را از خود ساطع کرده و اتاق‌های بیماران، اتاق‌های عمل، راهروها، پاتولوژی و سایر مناطقی که در آن امکان رشد عفونت باکتریایی وجود دارد را ضدعفونی میکنند.
این ربات‌ها که شامل Tru-D و Xenex هستند، وارد اتاق‌های خالی بیماران شده و از راه دور با حفظ موارد ایمنی، اشعه ماورابنفش را با قدرت بسیار زیاد ساطع کرده و سطوح و فضا را ضدعفونی میکنند. علاوه بر این، از اشعه ماورابنفش برای ضدعفونی وسایل پزشکی در جعبه‌های مخصوص اشعه ماورابنفش یا همان یو وی باکس‌ها استفاده می‌شود.
در کنار این اشعه UV جهت ضدعفونی اتوبوس‌ها، قطارها، هواپیماها و دیگر وسایل حمل و نقل عمومی استفاده می‌شود. بعد از استفاده، ربات‌های UV یا ماشین‌های کنترل‌شده توسط انسان که برای قرار گرفتن در وسایل نقلیه یا هواپیما طراحی می‌شوند، در سطوحی که نور به آنها برسد حرکت کرده و اقدام به ضدعفونی فضاهای مختلف میکنند. کسب و کارهای مختلف نیز در حال بررسی فناوری ضدعفونی انبارها و فضاهای خرده‌فروشی خود با این دستگاه‌ها و ربات‌های پیشرفته هستند.
سازمان حمل و نقل شهری نیویورک یا همان MTA در حال آزمایش استفاده از اشعه فرابنفش برای ضدعفونی واگن‌های خارج از سرویس مترو است. همچنین می‌توان از اشعه ماورابنفش جهت ضدعفونی هوا در فضاهای مختلف استفاده کرد.
فضاهای داخلی مثل مدارس، سینماها، سالن‌های تئاتر، رستوران‌ها، باشگاه‌های ورزشی و مغازه‌ها که جریان هوا در آن شکل می‌گیرد، می‌توانند لامپ‌های UVC را در فضای بسته نصب کرده و آن را به سمت سقف هدف قرار دهند تا هوا را به هنگام گردش ضدعفونی کند. علاوه بر این، سیستم‌های HVAC هم می‌توانند به عنوان منابع نور ماورابنفش جهت ضدعفونی کردن هوا مورد استفاده قرار بگیرند. خطوط هوایی هم می‌توانند از فناوری اشعه ماورابنفش جهت ضدعفونی کردن هوا در هواپیماها استفاده کنند.
اشعه ماورابنفش یا همان طیف UVC برای انسان خطرناک است؟
اگر همه بتوانند به شکل مداوم در اطراف نور UVC راه بروند و حرکت کنند، هر ویروس آئروسل شده‌ای که وارد ناحیه تحت تابش اشعه UV اطراف شما شود یا در صورت آلوده بودن شما به شکل عطسه یا سرفه از بینی و دهان شما خارج شود، از بین می‌رود.
اشعه ماورابنفش شاید بتواند پوست شما را هم ضدعفونی می‌کند. البته این سناریو هنوز در حد تئوری است و ممکن است روزی با توسعه فناوری و تکنولوژی این اتفاق امکان‌پذیر شود. اما در حال حاضر برخورد اشعه ماورابنفش با پوست، موجب حساسیت‌ها و التهابات پوستی شده و برای چشم انسان هم خطرآفرین است.
با کاهش طول موج اشعه ماورابنفش توانایی فوتون‌ها جهت نفوذ به داخل پوست کاهش پیدا می‌کند. فوتون‌هایی که طول موج کوتاه‌تر دارند در لایه بالایی پوست جذب می‌شوند و آسیب DNA به سلول‌های پوستی که به شکل فعال تقسیم می‌شوند را به حداقل می‌رساند.
به نظر می‌رسد در طول موج های زیر 225 نانومتر که ناحیه دور UVC محسوب می‌شود، در برخورد با پوست بدن انسان مشکل خاصی ایجاد نمی‌کنند و این یعنی افراد باید مراقب باشند در معرض تابش اشعه ماورابنفش در دوز بالاتر از این قرار نگیرند.
تحقیقات نشان داده نور UVC با توان پایین هم ممکن است قادر به کشتن پاتوژن‌ها بدون آسیب رساندن به سلامت انسان و محیط زیست باشد. اگر این اتفاق (ثابت شدن توان میکروب‌کشی طیف UVC با طول موج پایین) بیفتد، اشعه ماورابفش جهت ضدعفونی ایمن پاتوژن‌ها می‌تواند مسیر جدیدی را در پیش بگیرد و امکانات زیادی جهت استفاده از اشعه ماورابنفش برای متخصصان و دانشمندان به وجود بیاورد.
در حال حاضر هم بعضی از کسب و کارها در حال نصب پورتال‌های ماورابنفش هستند که افراد در حین عبور از این‌ها در معرض تابش اشعه UV قرار بگیرند. ظاهرا چند ثانیه راه رفتن انسان در درون این پورتال‌ها آسیب خاصی به پوست وارد نمی‌کند. بنابراین دوز پایین ارائه‌شده پتانسیل ضدعفونی کردن لباس‌ها جهت جلوگیری از انتقال ویروس را خواهد داشت.
در کنار این‌ها باید به اثرات اشعه ماورابنفش بر چشم انسان هم توجه کرد. تا به الان ایمنی چشم به هنگام قرار گرفتن در معرض تابش طولانی‌مدت اشعه UV به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته و این در حالی است که این دستگاه‌ها برای اثربخشی و مورد استفاده قرار گرفتن در محیط‌های عمومی باید تمام مراحل، مطالعه، آزمایش، تایید و کسب اعتبار را طی کنند.
در حقیقت از آنجایی که مطالعات در مورد UVC دور نتایج خوبی از خود نشان داده است، احتمال دارد دانشمندان به زودی طی تحقیقات تکمیلی خود به نتایج کامل‌تری دست پیدا کنند. اگر این نتایج در راستای عدم آسیب‌رسانی اشعه ماورابنفش روی پوست انسان مثبت باشد، این امکان وجود خواهد داشت که سیستم‌ها و دستگاه‌های تحت نور UVC با توان پایین در مکان‌های عمومی هم نصب شوند و بتوانند جهت کنترل انتقال و شیوع ویروس‌های مختلف موثر باشند.
در این مقاله در مورد اثرات اشعه ماورابنفش و توان ویژه آن در جلوگیری از انتقال ویروس‌های مختلف به بدن انسان اطلاعاتی کسب کردید.
این اشعه می‌تواند در ضدعفونی فضاها و مکان‌های مختلف به کار بیاید که شاید مهم‌ترین، شخصی‌ترین و کاربردی‌ترین قابلیت آن ضدعفونی فضای خانه با اشعه ماورابنفش باشد. تحقیقات همچنان در این زمینه ادامه دارد و با توجه به پیشرفت تکنولوژی، می‌توان امید داشت که اشعه ماورابنفش در بسیاری از زمینه‌های دیگر هم به کمک انسان بیاید. امیدواریم توانسته باشیم اطلاعات جامع و کاملی را در این زمینه در اختیار شما بگذاریم.
منبع +
