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最近，哥倫比亞大學(xué)的研究人員在Nature子刊Scientific Reports發(fā)表了一篇名為《  Far-UVC light (222nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses》的研究論文（點(diǎn)附件下載），中文譯名是《遠(yuǎn)紫外線(222 nm)可有效安全地殺死空氣中冠狀病毒》。研究證明，far-UVC 222 nm的紫外線可以殺死出現(xiàn)在空氣飛沫中的逾99.9%的季節(jié)性冠狀病毒。

研究證實(shí)：far-UVC 222 nm 可殺死空氣飛沫中的逾99.9%的季節(jié)性冠狀病毒
 

據(jù)該研究的領(lǐng)導(dǎo)作者、哥倫比亞大學(xué)迷走神經(jīng)內(nèi)科和外科醫(yī)學(xué)院教授、哥倫比亞大學(xué)歐文醫(yī)學(xué)中心放射研究中心主任大衛(wèi)·布倫納（David Brenner）博士表示：“根據(jù)我們的研究成果，在目前的監(jiān)管限制內(nèi)通過C波段遠(yuǎn)紫外線進(jìn)行持續(xù)的空氣消毒，可能會大幅降低人類居住的室內(nèi)環(huán)境中經(jīng)空氣傳播的病毒水平。”

這項(xiàng)研究的論文于6月24日發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告（Scientific Reports）》期刊上。

研究論文發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告（Scientific Reports）》

Far-UVC 它屬于UVC的一部分，波長范圍是207納米~222納米。它可以穿透微生物的遺傳物質(zhì)并破壞遺傳物質(zhì)的鍵，阻止其復(fù)制，從而對物體和空氣進(jìn)行消毒。但是，它無法穿透眼睛的淚液層或者皮膚外圍的死細(xì)胞層，不會到達(dá)或者損傷體內(nèi)活細(xì)胞，所以不會導(dǎo)致皮膚癌或白內(nèi)障。簡單說，它對人類安全，但可以殺死細(xì)菌。

之前的研究中，研究人員已經(jīng)展示過C波段遠(yuǎn)紫外線可以安全地殺死經(jīng)空氣傳播的流感病毒。這篇新論文則將他們之前的研究拓展到季節(jié)性冠狀病毒，這些冠狀病毒在結(jié)構(gòu)上與引起新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）相似。

這項(xiàng)研究中，研究人員使用了一個(gè)噴霧裝置來氣溶膠化兩種常見的冠狀病毒。然后，氣溶膠中含有的冠狀病毒在C波段遠(yuǎn)紫外線燈前的空氣中流動(dòng)。在氣溶膠暴露于C波段遠(yuǎn)紫外線之后，研究人員通過測試來觀察有多少病毒仍然存活。

該設(shè)備用于測試C波段遠(yuǎn)紫外線殺滅經(jīng)過空氣傳播的冠狀病毒的效果。   （圖片來源：哥倫比亞大學(xué)放射研究中心）

研究人員發(fā)現(xiàn)，暴露的病毒逾99.9%都被非常低劑量的C波段遠(yuǎn)紫外線殺死。研究人員基于這些研究成果估計(jì)，在目前的監(jiān)管限制內(nèi)持續(xù)暴露于遠(yuǎn)紫外線將在約8分鐘內(nèi)殺死90%經(jīng)空氣傳播的病毒，約11分鐘內(nèi)殺死95%，約16分鐘內(nèi)殺死99%，約25分鐘內(nèi)殺死99.9%。

冠狀病毒對于遠(yuǎn)紫外線的敏感程度表明，在有人的室內(nèi)公共場所使用頭頂?shù)倪h(yuǎn)紫外線燈，顯著降低冠狀病毒以及流感病毒等其他病毒人傳人的風(fēng)險(xiǎn)，是可行且安全的。冠狀病毒對UVC的敏感性表明，在有人居住的室內(nèi)公共場所位于頭頂上方的UVC紫外線燈可能是可行和安全的，可以顯著降低冠狀病毒以及流感等其他病毒在人與人之間傳播的風(fēng)險(xiǎn)。

在另一項(xiàng)正在進(jìn)行的研究中，研究人員們測試了C波段遠(yuǎn)紫外線對于經(jīng)空氣傳播的新型冠狀病毒的效力。初步數(shù)據(jù)表明，遠(yuǎn)紫外線燈對殺滅新型冠狀病毒同樣有效。

（圖片來源：Fusion Medical Animation）

布倫納表示：“遠(yuǎn)紫外線并不能區(qū)分冠狀病毒的類型，所以我們期望它能以同樣的方式殺死新型冠狀病毒。因?yàn)樾滦凸跔畈《局饕ㄟ^咳嗽和打噴嚏在空氣中形成的飛沫和氣溶膠傳播，所以一個(gè)可以安全滅活空氣中冠狀病毒的工具顯得非常重要，特別是附近有人的情況下。

布倫納繼續(xù)說道：“因?yàn)榭梢栽谟腥说目臻g例如醫(yī)院、公交車、飛機(jī)、火車、火車站、學(xué)校、餐館、辦公室、劇院、健身房以及任何人們可以聚集的室內(nèi)場所安全使用，所以C波段遠(yuǎn)紫外線可以配合其他措施使用，例如戴口罩或者洗手，來限制新型冠狀病毒以及其他病毒的傳播。
 

雖然已經(jīng)證實(shí)有效，關(guān)于紫外線殺菌消毒值得一看

根據(jù)電磁波譜中波長劃分：紫外線（Ultraviolet）是指電磁波譜中波長從（10納米～400納米）輻射的總稱，波長介于可見光和X射線之間，對于肉眼來說不可見。

1801年，德國物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)在日光光譜的紫端外側(cè)一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光，從而發(fā)現(xiàn)了紫外線。紫外線可以用來滅菌，但是過多的紫外線進(jìn)入人體會造成皮膚癌和白內(nèi)障等疾病。

摘自：浙江大學(xué)教授、浙江智慧健康照明研究中心主任牟同升在《紫外線劑量和光生物安全評價(jià)》報(bào)告

紫外線根據(jù)波長不同可分為四個(gè)區(qū)域：長波紫外線簡稱UVA，波長320納米~400納米；中波紫外線簡稱UVB，波長280納米~320納米；短波紫外線簡稱UVC，波長200納米~280納米；真空紫外線簡稱UVD，波段波長100納米~200納米。

長波紫外線（UVA）對衣物和人體皮膚的穿透性遠(yuǎn)比中波紫外線要強(qiáng)，可達(dá)到真皮深處，并可對表皮部位的黑色素起作用，從而引起皮膚黑色素沉著，使皮膚變黑，因而也稱為“長波黑斑效應(yīng)紫外線”。

中波紫外線（UVB）的極大部分都被皮膚表皮所吸收，不能滲入皮膚內(nèi)部。但由于其能量較高，可對皮膚產(chǎn)生強(qiáng)烈的光損傷，被照射部位真皮血管會產(chǎn)生擴(kuò)張，皮膚可出現(xiàn)紅腫、水泡等癥狀，因而也稱為“中波紅斑效應(yīng)紫外線”。

短波紫外線（UVC）具有消毒滅菌作用，也稱為“C波段紫外線”或者“短波滅菌紫外線”。其穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎完全被臭氧層吸收。短波紫外線對人體傷害很大，短時(shí)間照射即可灼傷皮膚，長期或高強(qiáng)度照射還會造成皮膚癌或者白內(nèi)障等疾病。

紫外線殺菌燈發(fā)出的就是UVC。傳統(tǒng)的短波滅菌紫外線（波長254納米）可用于給空病房或空地鐵車廂等無人空間消毒。但是，在有人空間中直接暴露在這些傳統(tǒng)紫外線燈下是不行的，因?yàn)檫@樣可能會有損健康。

浙江大學(xué)教授、浙江智慧健康照明研究中心主任牟同升在《紫外線劑量和光生物安全評價(jià)》報(bào)告中也曾介紹，光輻射對人體健康影響的光譜范圍：200（180）nm至3000nm。益處是產(chǎn)生維生素D3、釋放一氧化氮保護(hù)心臟；害處就是容易得白內(nèi)障、皮膚癌、皮膚老化等。光的波段是中性，其影響取決于如何應(yīng)用，紫外線的平衡應(yīng)用非常重要，這其中，劑量非常關(guān)鍵。一天當(dāng)中，紫外線的劑量有不同的變化，對人的影響不同，也需要根據(jù)情況采取不同的保護(hù)措施。

摘自：浙江大學(xué)教授、浙江智慧健康照明研究中心主任牟同升在《紫外線劑量和光生物安全評價(jià)》報(bào)告

UVC深紫外線對人體是否有傷害，怎么防護(hù)？

UVC深紫外線對人體是否有傷害，怎么防護(hù)？湖北深紫科技有限公司市場總監(jiān)陳景文在關(guān)于《深紫外線殺滅新冠病毒劑量調(diào)研綜述與深紫外LED‘淘氣三千問’》中講述到：這是一個(gè)比較經(jīng)典的問題，UVC深紫外對人體皮膚危害不大，但對人體眼睛傷害較大。典型UVC-LED波長275 nm的紫外光幾乎97%以上會被人體皮膚角質(zhì)層吸收，99.9%以上被角質(zhì)層和表皮層吸收，極少一部分光會打到真皮層。紫外線只有作用到真皮層才會引起皮膚細(xì)胞癌變。所以通常認(rèn)為UVC紫外線對人體皮膚影響不大。當(dāng)然嬰兒皮膚，包括部分人體皮膚角質(zhì)層更薄，對UVC紫外線的抵抗力也就更差。人體眼睛沒有角質(zhì)層保護(hù)。UVC紫外線直射將導(dǎo)致晶狀體、角膜病變。因此禁止人眼直視點(diǎn)亮的UVC-LED燈珠。

光的波長越短穿透能力越差，這是光的波粒二象性決定的。當(dāng)然具體到物質(zhì)，還跟吸收有關(guān)。UVC深紫外線對人體有傷害嗎？一個(gè)最省事兒的回答是，有，不要暴露在UVC紫外線中。但其實(shí)這中間存在很大的誤區(qū)，就是UVA，例如365、385、395對人體皮膚傷害是很大的，因?yàn)檫@個(gè)波長紫外線能穿透到人體的真皮層，引發(fā)皮膚細(xì)胞癌變。

摘自：湖北深紫科技有限公司市場總監(jiān)陳景文 《深紫外線殺滅新冠病毒劑量調(diào)研綜述與深紫外LED‘淘氣三千問’》

但UVC紫外線，例如275nm，在成人表皮中的傳播深度淺的多。在穿透角質(zhì)層后，97%以上的能量都會被吸收，最終穿透到真皮層的能量連0.1%都沒有。所以，準(zhǔn)確來講，UVC深紫外對人體皮膚危害不大，沒有角質(zhì)層的人眼則危險(xiǎn)的多。當(dāng)然，再弱的光長期照射對人體也是有傷害的。

陳景文博士也提醒大家：“所以不盲目懼怕UVC深紫外線，因?yàn)槎虝r(shí)間皮膚照射傷害可以忽略；也不要以身試險(xiǎn)，盯著LED看肯定會導(dǎo)致眼部受傷?！?/p>

紫外殺菌消毒早已被認(rèn)可，紫外線主要破壞細(xì)菌病毒的DNA鏈條。

早在疫情之初，中國科學(xué)院半導(dǎo)體所研究員、山西中科潞安紫外光電科技有限公司副總經(jīng)理閆建昌就針對《疫情防控與深紫外LED技術(shù)》給大家普及了很多知識點(diǎn)。報(bào)告中指出，從大家已知的殺菌消毒的方式里，可有很多有效的方法。包括直接高溫殺毒，用75%比例的酒精等。此外，紫外線殺菌消毒也是明確被認(rèn)可的，紫外殺菌消毒從原理上來說沒有問題，但是需要注意兩點(diǎn)，能夠起到殺滅冠狀病毒或者殺菌消毒作用的紫外線，首先需要紫外線的波長合適，叫做適宜的波段。同時(shí)也需要紫外線的能量要足夠，也就是紫外線的劑量要足夠。

從第五版新型冠狀病毒的診療方案中，我們可以看到，使用強(qiáng)度大于每平方厘米90微瓦的紫外線照射光照密度30分鐘?？梢詺鏢ARS病毒，而新型冠狀病毒與SARS病毒有很多的相似性。同屬于單股正鏈RNA病毒，所以理論上科學(xué)合理使用紫外線，可以有效滅活冠狀病毒。但要注意，這里紫外線需要達(dá)到一定的強(qiáng)度，而且需要達(dá)到一定的時(shí)間。實(shí)際上，如果說照射的強(qiáng)度很大的話，時(shí)間也可以大大縮短。

紫外殺菌并不是特別新鮮的事情，迄今為止，已經(jīng)有近百年的歷史。早在1903年，Niels Ryberg Finsen利用紫外線實(shí)現(xiàn)治療皮膚病，發(fā)表相關(guān)專著，并獲得了諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，歷史已久。

閆建昌研究員表示：“紫外線之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高效的殺滅病毒病菌，主要是從根本上通過破壞DNA來滅菌。因?yàn)樽贤饩€的光子能量非常高，可以破壞細(xì)菌病毒的DNA鏈條，而從根源上來殺滅細(xì)菌、病毒?！?br/>

摘自：中國科學(xué)院半導(dǎo)體所研究員、山西中科潞安紫外光電科技有限公司副總經(jīng)理閆建昌《疫情防控與深紫外LED技術(shù)》報(bào)告

不同波段紫外線對于細(xì)菌，病毒的殺滅效果是有差別的。傳統(tǒng)的紫外汞燈可能是253.7或者254納米的，實(shí)際上最有效的波段可能不止是在254納米。根據(jù)目前最新研究結(jié)果，在264納米附近，紫外線的殺菌效果可能會更高。基于這個(gè)原理，可以說紫外線具有廣譜殺菌的特點(diǎn)，不管是細(xì)菌類、病毒類還是水藻類，孢子類等各種微生物，殺滅效果都是非常顯著的，效率非常高。相比于其他殺菌方式，紫外線殺菌有一個(gè)好處就是照完之后，關(guān)掉紫外線就沒有了，沒有化學(xué)過程的參與和污染。

紫外線如果要實(shí)現(xiàn)有效的殺菌消毒，需要足夠的能量，包括要足夠的照射強(qiáng)度和足夠的時(shí)間，同時(shí)需要合適的波段。根據(jù)波長，從長到短，紫外波段分為UVA、UVB和UVC，其中UVC是波長最短，能量最高的一個(gè)波段，我們經(jīng)常稱其為深紫外波段。實(shí)際上，對于殺菌消毒，真正最有效的就是UVC。

摘自：中國科學(xué)院半導(dǎo)體所研究員、山西中科潞安紫外光電科技有限公司副總經(jīng)理閆建昌《疫情防控與深紫外LED技術(shù)》報(bào)告

關(guān)于UVC深紫外線殺滅新型冠狀病毒劑量的探討

牟同升教授在上文提到過：“光的波段是中性，其影響取決于如何應(yīng)用，紫外線的平衡應(yīng)用非常重要，這其中，劑量非常關(guān)鍵?！?/p>

深紫外UVC-LED的有效照射距離是多遠(yuǎn)？陳景文總監(jiān)曾介紹到，深紫外UVC-LED的有效照射距離不是定值，取決于光功率、光傳播介質(zhì)、“有效”的定義標(biāo)準(zhǔn)。雖然沒有定值，但可以根據(jù)應(yīng)用場景已知信息去估計(jì)有效距離，距離1.22米下， 8.9×105 pfu/mL濃度MERS病毒的殺滅所需時(shí)間分別為5min。

青島杰生電氣有限公司張國華研究員曾表示，殺菌的有效波段來看，波長應(yīng)該在240nm-280nm之間，汞燈的紫外主要波長是254nm，紫外LED的波長一般常用的在275nm。有研究指出，265nm波段殺菌最有效，不過，從實(shí)踐研究來看，254nm與275nm的殺菌效果在一個(gè)量級，不分上下。目前新型冠狀病毒橫行，研究實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，殺滅新型冠狀病毒，殺菌率：99.99%，需要的劑量為1445uJ/c㎡。

摘自：湖北深紫科技有限公司市場總監(jiān)陳景文 《深紫外線殺滅新冠病毒劑量調(diào)研綜述與深紫外LED‘淘氣三千問’》
 

后來，根據(jù)國內(nèi)外幾篇文獻(xiàn)資料，陳景文總監(jiān)也綜述了新型冠狀病毒劑量的致死劑量，TCID50初始濃度約105.8 /mL的2019-nCoV新型冠狀病毒NCP的99.99%紫外致死劑量為1445 mJ/cm2。但是通過光功率密度乘以時(shí)間計(jì)算出來的。后來Bolb的張劍平博士指出了一個(gè)重要的細(xì)節(jié)，那就是這個(gè)SARS的測試場景是高度1cm的水溶液，用表面的強(qiáng)度來計(jì)算整個(gè)溶液的照射劑量是不準(zhǔn)確的。

輻照強(qiáng)度跟距離的平方呈反比，那么溶液底部和頂部的輻照強(qiáng)度是不一樣的，如果計(jì)算累積劑量，應(yīng)該取線性平均值；LED是小平光源近似點(diǎn)光源，被照射面的分布也不是均勻的，但考慮到1cm范圍內(nèi)波動(dòng)較小，影響不大， 這里可近似平均。水溶液對UVC的吸收，前面提到純水對275nm的吸收是比較少的，病毒分散的密度也有限。先不考慮水的吸收，在對深度積分后，鄭重地將致死劑量修正為1085mJ/cm2，供各位行業(yè)同仁參考使用。

需要注意的是，“致死劑量"的實(shí)驗(yàn)光源來源于低壓汞燈，其值尚難以指導(dǎo)UVC LED滅菌實(shí)踐。針對不同波長紫外線的致死劑量，是全行業(yè)面臨且需要解決的問題，而不是看DNA吸收譜。（本文部分內(nèi)容轉(zhuǎn)載自：中國半導(dǎo)體照明網(wǎng)）

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