1 产生杀菌紫外线的各种低压汞灯

低压汞蒸气放电紫外线消毒灯的外壳由石英玻璃管或透短波紫外线玻璃管制成，内充低压惰性气体和少量远素,两端为金属冷电极或热灯丝电极,通过给两极加高压或在触发高压启动后由较低的电源电压维持放电，从而产生以253.7nm为主的紫外线。该紫外线的杀菌作用很强,能摧毁对人体有害的细菌或病毒,从而起到消毒作用。低压汞蒸气放电紫外线消毒灯的主要品种有如下几种:

1.1热阴极低压汞杀菌紫外线灯

这种放电灯的电极是用钨丝绕成双螺旋灯丝，涂上碳酸钡、碳酸锶碳酸钙混合物,通电加热时,混合物被激活分解形成钙、锶、钡的氧化物。灯启动时,灯丝被加热发射电子，轰击灯管内的汞蒸气,使汞原子的外层电子跃迁到高能级轨道位置成为激发态。跃迁到高能级轨道上的电子仅能停留10-5~ 10-11s,然后又回落到低能级轨道，同时以紫外线的形式释放能量。这种灯辐射的紫外线，95%以上波长253.7nm,同时也有少量的波长为184.9nm、404nm、 435nm、 545nm、 577nm、 579nm。

低压汞灯放电时汞蒸气的压力约为0.006Torr, 一般采用对紫外线透过率大于80%的石英玻璃作灯管。这种灯在温度为40°C时辐射强度最大。

低压汞灯又包括如下4种。

1.1.1 直管式紫外线杀菌灯

直管式紫外线杀菌灯是最经典的结构，灯管长度和直径可用公式计算。用石英玻璃管制备的直管式紫外线杀菌灯, 30W灯的辐射强度在90μW/cm2以上(1m处) ,要求在使用中不得低于70μW/cm2。灯的使用寿命为3000h,功率有40W、30W、20W、 15W、 10W、8W、6W、4W等几种。

1.1.2 H型热阴极低压汞紫外线杀菌灯
9W的H型热阴极低压汞紫外线杀菌灯,在距灯管3cm处的辐射强度大于等于9000μW/cm2。30W的H灯在距灯100cm处的辐射强度大于等于200μW/cm2。

1.1.3 低O3紫外线灯

无论是直管式还是H型灯，均可制成低O3紫外线灯，方法是在石英玻璃中加入0.01% ~ 0.05%氧化钛和0.07%氧化铝,使波长小于200nm的紫外线被吸收,产生的O3很少。

1.1.4 高O3紫外线灯
这种灯在产生大量253.7nm紫外线的同时，也辐射较强的184.9nm的紫外线,从而产生大量的O3,由于O3和紫外线有协同作用，故提高了消毒效果。

1.2冷阴极低压汞紫外线杀菌灯

该灯用镍制成电极,在石英灯管内充入汞和氩气,靠强电场的作用，使冷阴极发射电子，轰击汞原子，使其激发发光。灯管可以做成各种形状，例如盘香形、U形、直管形等,辐射的紫外线有60%以上波长为253.7nm。

1.3高压汞紫外线杀菌灯

该灯灯管内汞蒸气的压强可以达到几个大气压，功率可达500 ~ 1000W或更高,在辐射光谱中只有一小部分是杀菌紫外线，但总能量大，所以仍不失为良好的消毒紫外线光源，一般用于水的消毒。

普通玻璃和有机玻璃不能透过253.7nm紫外线，但石英玻璃可以透过80%以上, 一般塑料的透过率也很低。聚氟亚乙烯树脂薄膜(0.1mm厚)可透过253.7nm紫外线60%左右，乙烯共聚脂膜(0. 1mm厚)可透过40%。253.7m紫外线可穿 透水2cm,而在空气钟传播时会被悬浮的粒子所阻挡。

253. 7nm紫外线照射到物质表面时-般会被吸收,转变成物质的内能，不易穿透到物品深处部分，故紫外线照射只能杀灭物品表面的微生物。

入射到两种媒质界面处的253.7nm紫外线会产生反射，在进入第二种媒质时发生折射。各种材料对253.7nm紫外线的反射系数不同，氧化镁为80% ~ 93%;拋光铝为60% ~ 90%;白漆为46%;白石灰为40%,白磁砖为4.7%。可据此选择紫外线灯具的反射材料。

2 紫外线消毒灯对微生物的杀灭作用

杀菌作用最强的波段在254nm左右。紫外线可以杀灭各种微生物，包括细菌、真菌、病毒、立克次体等。每种微生物都有其特定的紫外线死亡剂量阈值。杀菌剂量K是照射强度和照射时间的乘积。用下式表示:K=It

在紫外光源的强度高于40μW/cm2时,高强度短时间或低强度长时间照射，均能获得同样的效果。紫外线对物体表面微生物的致死剂量(μW-s/Cm2)为:金黄色葡萄球菌，2 180~4 950;白色葡萄球菌，3300~4 200;大肠杆菌，2 100~6 400;绿脓杆菌，6 500;神灵色杆菌，5 500。紫外线对微生物的杀灭剂量,可用数学模型估计(下式中Y =杀灭率, X=剂量) :

          蜡样杆菌芽胞:

          lg (100-Y) =10.7142-2 .407 8lgX;

          枯草杆菌色变种芽胞:

          lg (100-Y) =9.101 3-2.054 31IgX;

          大肠杆菌:

          lg (100-Y)=7.4113-2. 16921gX;

          白色葡萄球菌:

          lg (100-Y) =10.366 2-2.739 1lgX。

对水中的微生物，杀灭其99. 9%需要的剂量为:枯草杆菌芽孢, 40 000;大肠杆菌和金黄色葡萄球菌, 12 000;结核杆菌, 20 000;流感病毒,大于5000。

一般来说， 兰氏阴性菌对紫外线最敏感,其次为革兰氏阳性球菌;细菌芽胞和真菌孢子抵抗力最强;病毒也会被紫外线杀死，其抵抗力介于细菌繁殖体和芽胞之间。

对紫外线高抗者有枯草杆菌芽胞、耐辐射微球菌和橙黄八叠球菌;中抗者有微球菌、鼠伤寒沙门氏菌、乳链球菌、酵母菌属和原虫;低抗者有牛痘病毒、HIV、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、普通变形杆菌、军团菌、布鲁尔酵母菌和T3大肠杆菌噬菌体。枯草杆菌黑色变种ATCC 9372株已被用作紫外线消毒指示菌株。

3 影响紫外线消毒效果的因素

3.1电压的影响

紫外光源的辐射强度明显受电压的影响，同一个紫外光源，当电压不足时，辐射强度降低很多。30W直 管石英紫外线灯不同电压下的辐射强度,
可用下式计算:

Y=1.287X−177.87

式中，Y——紫外线强 度的理论值，单位μW/cm2;

    X——电压， 单位:V。

如果以在220V时强度为100μW/cm2作为新灯管的验收控制点，则在不同电压下测得新紫外线灯辐射强度的控制线为

Y= 1.287X-183.14

如果以在220V时强度为70μW/cm2作为旧灯管更换的控制点，则在不同电压下测得的辐射强度控制线为

Y= 1. 287X-213.14

3.2距离的影响

一般来说,紫外线灯的辐射强度与距离的平方呈反比。30W低压汞热阴极直管灯的辐射强度Yˆ随距灯管距离x的增加而降低,两者呈指数关系。
其指数曲线方程为

Yˆ= 102.885?9-0.760?8x

根据此公式可以推算出不同距离处紫外线灯的辐射强度。

3.3温度的影响

温度对紫外线消毒效果的影响是通过影响紫外线光源的辐射强度来实现的。一般来说,紫外光源在40°C时辐射的杀菌紫外线最强。温度降低,紫外线灯的输出减少;温度高于42°C,辐射的紫外线回吸收增多，输出也减少。因此,过高和过低的温度对紫外线的消毒都不利。但一些杀菌试验证明，在5 ~ 37°C范围内,温度对紫外线的杀菌效果影响不大。在低温下，微生物变得对紫外线更敏感。

3.4相对湿度的影响

在对空气消毒时,相对湿度对消毒效果也有影响。RH过高时,空气中小水滴增多,可以阻挡紫外线,因此要求用紫外线消毒空气时,相对湿度最好在60%以下。对表面消毒时,如果照射表面离光源比较远，空气中的水分粒子也影响消毒效果。

3.5照射时间的影响

紫外线的消毒效果与照射剂量呈指数关系,可以表示为

N/No=e-KIt

式中, N0——照射前菌数;

N——照射一定时间后菌数;

t——照射时间;

I——照射强度;

K——常数。

从上式可以看出，增加照射时间t,或提高照射强度,均可增加消毒效果，而照射剂量即为照射强度|和照射时间的乘积，所以要使杀灭率达到一定程度,必须保证足够的照射剂量。在紫外光源的辐射强度达到要求的情况下(大于40μW/cm2) ,可通过调整照射时间来达到要求的照射剂量。

3.6有机物的保护的影响

当微生物被有机物保护时,需要加大照射剂量,因为有机物可以影响紫外线对微生物内部的穿透，并组会吸收紫外线。

3.7微生物种类和数量的影响

不同微生物对紫外线的抵抗力水平不同，需要根据杀灭微生物的种类,确定照射剂量。被消毒物品.上污染的微生物的量越多，消毒效果越差,因此在消毒前对消毒对象上污染微生物的种类和数量需要有较好的了解,以便确定照射剂量。

4紫外线消毒灯在消毒中的应用

4.1紫外线消毒灯的使用范围

紫外线消毒灯可以杀灭空气中的麻疹病毒、结核杆菌、流感病毒、腺病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、葡萄球菌、脑膜炎双球菌、肺炎双球菌等各种微生物。用紫外线消毒空气是一种简单、方便、廉价、效果可靠的方法。

紫外线也可用于物体表面的消毒。同时,它对水中的微生物也有良好的杀菌作用，无残留毒性,消毒后也不形成有害产物,故可用作饮水消毒。紫外线对污水中的微生物亦有良好的杀灭作用，可用于污水消毒。

由于紫外线消毒灯具有空气消毒、表面消毒和水消毒的功能，因此，它可广泛适用于医院内的公共场所和公共用品、文化娱乐场所、浴业服务单位、宾馆、饭店、酒吧、茶馆、公共和出租车厢、轻轨和地铁车厢、飞机和轮船船舱、 商店和购物场所、社区活动场所、学校、图书馆和书店、公用二次供水水箱和储水容器、游泳池、银行和货币、幼托机构、体育场所和公共健身器材、美容美发店、空调系统等,防止病菌在公共场所或通过公共用品传播。

4.2紫外线消毒灯的各类应用及注意事项

4.2.1对物品表面的消毒

用照射方式对物品表面消毒时,最好使用便携式紫外线消毒器近距离移动照射,也可采取紫外灯悬吊式照射。对小件物品,可放在紫外线消毒箱内照射。由于不同种类的微生物对紫外线的敏感性不同,用紫外线消毒时必须使用照射剂量达到灭目标微生物所需的照射剂量。杀灭一般细菌繁殖体时,应使照射剂量达到10000μW.s/cm?;杀灭细菌芽胞时应达到100000μW.s/cm2;病毒对紫外线的抵抗力介于细菌繁殖体和芽胞之间;真菌孢子的抵抗力比细菌芽胞更强，有时需要照射达到600000μW s/cm2;在消毒的目标微生物不详时,照射剂量不应低于100 000μW.s/cm2。辐照剂量是所用紫外线灯在照射物品表面处的辐照强度和照射时间的乘积。因此，根据紫外线光源的辐照强度,可以计算出需要照射的时间。

4.2.2对室内空气的消毒

用间接照射法对室内空气消毒时,首选高强度紫外线空气消毒器,不仅消毒效果可靠,而且可在室内有人活动时使用, 一般开机消毒30min即可达到消毒合格。在室内无人条件下也可直接照射法对室内空气进行消毒,可采取紫外线灯悬吊式或移动式直接照射。采用室内悬吊式紫外线消毒时,室内安装紫外线消毒灯(30W紫外线灯,在1.0m处的强度大于70μW/cm2)的数量应使平均每方不少于1.5W,照射时间不少于30min。

4.2.3对水和其他液体的消毒

对水和其他液体的消毒,可采用水内照射或水外照射。采用水内照射法时,紫外光源应装有石英玻璃保护罩。无论采取何种方法,水层厚度均应小于2cm,并应根据紫外光源的强度确定水流速度。消毒后的水必须达到国家规定的卫生标准。

4.3紫外线消毒灯应用时的注意事项
首先是在使用过程中，应保持紫外线灯表面的清洁，一般每两周用酒精棉球擦拭一次, 发现灯管表面有灰尘、油污时，应随时擦拭。其次用紫外线灯消毒室内空气时,房间内应保持清洁干燥,减少尘埃和水雾,温度低于20°C或高于40°C、相对湿度大于60%时,应适当延长照射时间。而在用紫外线消毒物品表面时,应使照射表面受到紫外线的直接照射,且应达到足够的照射剂量。最后，必须十分注意的是,不可使灯所辐照的紫外线直接照射到人眼或裸露的皮肤，以免弓|起灼伤。