Ультрафіолетове випромінювання
Що ж являє собою ультрафіолет?
Світло, що сприймається оком людини, складає лише частину спектру електромагнітних хвиль. Хвилі з меншою енергією, ніж червоне світло, називаються інфрачервоним (тепловим) випромінюванням. Хвилі з більшою енергією, ніж фіолетове світло, називають ультрафіолетовим випромінюванням. Цей вид випромінювання володіє енергією, достатньою для впливу на хімічні зв'язки, в тому числі і в живих клітинах.
Ультрафіолет буває трьох типів:
- Ультрафіолет «А»;
- Ультрафіолет «B»;
- Ультрафіолет «С».
Озоновий шар запобігає потраплянню на поверхню землі Ультрафіолету «С». Світло в спектрі ультрафіолету «А» має довжину хвиль від 320 до 400 нм, світло в спектрі ультрафіолет «В» має довжину хвиль від 290 до 320 нм. Сонячні опіки викликаються впливом ультрафіолету «В». Ультрафіолет «А» проникає набагато глибше, ніж ультрафіолет «В» і сприяє передчасному старінню шкіри. Крім того, вплив ультрафіолету «А» і «В» призводить до раку шкіри.
Світло - це комбінація електромагнітних хвиль різної частоти. Отже, навчившись створювати джерела видимого світла, можна таким же чином створювати і джерела ультрафіолетового випромінювання. Поштовхом до розвитку індустрії джерел ультрафіолетового випромінювання послужили:
1. Результати численних експериментів, які довели факт тимчасової нестабільності характеристик сонячного випромінювання. Так при реєстрації спалахів на сонці (сонячні протуберанці) змінювалися характеристики сонячного випромінювання. Це в першу чергу стосувалося загальної потужності випромінювання і спектральної щільності випромінювання;
2. Відкриття вчених про незамінності ультрафіолетового випромінювання при виробництві життєво важливого для організму вітаміну Д3.
Таким чином, отримання стабільного ультрафіолетового випромінювання з наперед заданими параметрами стало найважливішою наукової завданням. Одночасно з інженерами, які працювали над створенням ультрафіолетових ламп, вчені розробляли теорію утворення засмаги. Стало ясно, що для отримання засмаги необхідно комбіноване ультрафіолетове випромінювання. До загального спектральний склад випромінювання повинно входити як ультрафіолетове випромінювання діапазону А (УФА), так і ультрафіолетове випромінювання діапазону В (УФВ). Перші ультрафіолетові лампи, створені в 1908 році, були кварцові. Свою назву вони отримали від кварцового скла, використовуваного для їх виготовлення. Випромінювання, отримане від таких ламп, мало необхідну потужність, але в той же час мало спектральні характеристики, зсунуті в область короткохвильового випромінювання. Тривале перебування під таким випромінюванням могло призвести до негативних наслідків. Індустрія не стояла на місці, і як результат з'явилися два типи ультрафіолетових ламп. У них, для отримання комбінованого УФА + УФВ ультрафіолетового випромінювання, використовують два різних методи.
Основні характеристики ультрафіолетових ламп:
1. Потужність випромінювання;
2. Спектральний склад випромінювання (коефіцієнт випромінювання діапазону В);
3. Баланс між випромінюваної потужністю і спектральним складом випромінювання;
4. Довговічність лампи;
5. Стабільність вихідних параметрів в процесі експлуатації;
6. Механічна надійність конструкції;
7. Час досягнення номінальних характеристик;
8. Мінімально необхідна кількість парів ртуті в лампі.
За методом отримання ультрафіолетового випромінювання лампи можна розділити на два види:
1. Лампи високого тиску, що використовують дугового розряд (закордонне назва "ND" (Nieder Drucken);
2. Лампи низького тиску, що використовують тліючий розряд (закордонне назва "HD" (Hoсhe Drucken).
2. Бактерицидна дія ультрафіолету
Знезаражуючий ефект УФ випромінювання, в основному, обумовлений реакціями, в результаті яких відбуваються незворотні пошкодження ДНК. Крім ДНК ультрафіолет діє і на інші структури клітин, зокрема, на РНК і клітинні мембрани.
Ультрафіолет як високоточна зброя вражає саме живі клітини, не надаючи вплив на хімічний склад середовища, що має місце для хімічних дезінфектантів. Остання властивість виключно вигідно відрізняє його від всіх хімічних способів дезінфекції.
Ультрафіолет ефективно знешкоджує мікроорганізми, наприклад такого виду, як відомий індикатор забруднення Е. Coli. Інші відомі фахівцям збудники: Proteus Vulgaris, Salmonella typhosa, Salmonella enteridis, Vibrio cholerae володіють ще меншою стійкістю до ультрафіолету (див. Таблицю).
Доза ультафіолета необхідна для знешкодження мікроорганізмів і вірусів.
Вид мікроорганізму
Вид викликається захворювання
Необхідна енергія ультрафіолету в мДж / см 2 для рівня інактивації 99,9%
Бактерії
1. Escherichia coli Гострі кишкові захворювання (ОКЗ) 9,0
2. Proteus vulgaris ОКЗ 7,8
3. Pseudom. aeruginosa ОКЗ, коньюктівіти, отити 16,5
4. Salmonella enteritidis Сальмонельози 7,6
5. Salmonella paratyphy ОКЗ 6,1
6. Salmonella typhosa Черевний тиф 6,0
7, Shigella flexneri Дизентерія 5,2
8. Shigella dysenteriae Дизентерія 4,2
9. Vibrio cholerae Холера 6,5
10. Mycobacterium tuberculisis Туберкульоз 10,0
Віруси
1. Bacteriophage (E. coli) 6,6
2, Virus Poliomyelitis Поліомієліт 6,0
3. Hepatitis virus Вірусний гепатит А 8,0
3 Застосування ультрафіолету
Ультрафіолет використовується в даний час в різних областях:
- Медичних установах (лікарні, поліклініки, госпіталі);
- Харчової промисловості (продукти, напої);
- Фармацевтичної промисловості;
- Ветеринарії;
- Для знезараження питної, оборотної та стічної води.
Сучасні досягнення світло-і електротехніки забезпечили умови для створення великих комплексів УФ-знезараження.
Широке впровадження УФ-технології в муніципальні та промислові системи водопостачання дозволяють забезпечити ефективне знезараження (дезінфекцію) як питної води перед подачею в мережі горводопровода, так і стічних вод перед їх випуском у водойми. Це дозволяє виключити застосування токсичного хлору, істотно підвищити надійність і безпеку систем водопостачання і каналізації в цілому.