紫外线杀菌原理简介

紫外线杀菌原理简介

一、什么是紫外线

紫外线是一种辐射能，一种能以光速穿过空气与空间的电磁波能量。

在物理学上，依波长的不同可分为： 315nm ～ 400nm 波长的紫外线称为UV-A ； 280nm ～ 315nm 波长的紫外线为 UV-B ；更短波长的 100nm ～ 280nm 紫外线称为 UV-C 。

U V-A 通常只会使人的皮肤色素增加； UV-B 则会使皮肤发红，不久便会黑化； UV-C 则对生命有害，会使微生物变异或突然致死。用来消灭水中细菌、病毒的紫外线，便是属于波长较短的紫外线。根据研究显示，紫外线波长在 250 ～260nm 附近时会破坏染色体，对生物威胁最大。

二、紫外线如何杀菌

紫外线杀菌是美国国家卫生基金会（NSF）承认的技术，其它同样应用在水质处理如机械式过滤层、逆渗透和中空丝膜等技术，均不被 NSF 所认可。

紫外线杀菌法是目前最常用的高效能水质处理技术之一，可独立使用或并用于沉淀物过滤法、逆渗透法、活性碳吸附法、去离子法…… 等多项水处理法。

紫外线杀菌的应用原理与日光灯相同，只是灯管内部不涂荧光物质，灯管材质采用紫外线穿透率高的石英玻璃为保护外管，并利用核酸对低压水银放电灯的人工波长为254nm的紫外线有极大吸收值时，破坏细菌与病毒核酸（DNA）的生命遗传物质，与分子内产生激烈的化学变化使其无法繁殖。其中产生最重大的反应是核酸分子内的嘧啶（pyramiding）盐基形成了二量体（diner）。

紫外线能有效地消灭水中细菌和病毒，目前认为主要原因在于生成了嘧啶二量体，另外，紫外线在核酸内引起的“光水和反应”和核酸与蛋白质相互作用时的“光架桥反应”，也对其存在着某种影响。

•紫外线杀菌的特点

杀菌的方法多种多样，除紫外线杀菌外，还有药物杀菌、加热杀菌、臭氧杀菌等，本文仅对紫外线杀菌的特点作一介绍。

1. 优点

(1) 紫外杀菌比药物杀菌效率高；

(2) 对任何微生物细菌都有杀菌效果；

(3) 能对空气、水等流体杀菌。

2. 缺点

(1) 杀菌范围只限于紫外线所能照射的部分，对物体的后侧、内部不能杀菌；

(2) 杀菌线对人、动物的眼睛、皮肤有损害，会使物体变色、退色。

由于杀菌线的特点大大优于药物、加热等杀菌方法，因此有取代这些杀菌方

式的趋势。通过对紫外辐射的杀菌试验得出，细菌数量随照射时间而成指数减少。例如，用紫外线照射 10 秒，细菌减少到 1/10 ；再照射 10 秒即连续照射 20 秒，细菌就减少到 1/100 。这种递减关系可用下式表达：

其中， S 为细菌的成活率；

N 0 为杀菌前的细菌数；

E 为杀菌紫外线的照度(W/m)；

t 为照射时间 (sec) ；

D为D值〔把细菌减少到1/10，单位面积所需杀菌线的能量(J/m)〕。

通过实验知道：用等量的紫外线照射不同的细菌，可以得到相同的杀菌效果。从这点可以得出：杀菌效果由杀菌线的照度E(W/m)和照射时间t(sec)的乘积决定。

另外，微生物对杀菌线的反应随微生物的种类、环境条件的不同而不同，一般用D值表示。在表 1 中列出了几种有代表性的微生物的 D 值。一般真菌的 D 值比细菌的大(对真菌，杀菌线要强些)，即使细菌相同，水中的 D 值也要比干燥状态下的大。

表 1 各种微生物的 D 值

条件：20 ℃ ， RH( 相对湿度 )=35% （＊除外）

通过对沙雷氏菌所做的杀菌试验得出：非紫外照射的杀菌率是 0% ；

用 15. 8J/m紫外照射的杀菌率是 64% ；用 47.4J/m紫外照射的杀菌率是98% ；用 94.8J/m紫外照射的杀菌率是 99% 。

15W 的杀菌灯，在离灯中心50cm处，辐射线的照度是 1.5W/m2，这时它的

杀菌能力是日光的60倍，在以上条件下照射大肠杆菌(寒冷天的培养基上)约1分钟就能使菌减少到 1/1000。

被杀菌线照射后的菌，由于 DNA 受损而失去活性，但这种菌如果受到可见光的照射或长紫外 (UV-A) 照射后又将恢复其活性。这种现象叫光恢复，是光辐射中的一种奇特现象。根据菌的类型和光照射量的不同，光恢复的结果一也不一样。据有关报告介绍，恢复细菌活性的照射量必须是杀菌照射量的 2～3 倍。正因为如此，在明亮的场所不能用紫外线杀菌。

•影响紫外线杀菌效果的几种因素

紫外线杀菌由来已久，其杀菌效果也被普遍公认，而且使用普遍，但诸多因素直接或间接地影响着杀菌的效果，所以必须重视和排出不利因素，确保和提高紫外线的杀菌效果，以达到控制细菌感染的目的。

（ 1 ）紫外线灯管的类型、质量、有无反光罩对其效果的影响

有实验报道，用高硼紫外线灯与石英紫外线灯分别对已知不同种细菌进行照射，结果细菌在石英玻璃管紫外线灯照射下的存活数均较高，而在高硼玻璃管紫外线灯照射下较少，故应首选高硼玻璃紫外线灯。目前紫外线灯的质量也有学者作过调查，8只全新紫外线灯经强度检测仪检测，强度为(47.4 ± 3.9)μW/cm，

根据我国《杀菌管理条例》对新灯管的强度要求不得低于100μW/cm，故8只全

新灯管无一符合标准，所以评定紫外线灯管的优劣不能根据新旧、是否产生蓝色光、是否形成臭氧作判断，必须检测其强度。

紫外灯在有无反光罩或不同材料的反光罩下所测得的强度差异较大，如 1 支在木板式反光罩下的灯经测试强度<7μW/cm，应属不合格灯管，但改置在抛光铝制反光罩下，强度升高，即可达合格要求，但这种利用反光罩提高照射强度而改判灯管合格是欠妥的，理由是：因灯管所放射出的紫外线强度实际并未改变。对新灯管的强度测定应在无反光设备的条件下进行，为方便工作，可经实验测定各种反光罩的修正系数，将带反光罩时测得的结果除以修正系数，即可得不带反光罩时照射强度值。例： 1 只灯管在无罩下强度为100μW/cm时，而改置在抛光钻罩下强度为155μW/cm，则修正系数为：155/100=1.55。以后凡在抛光铝