Η χρήση της ακτινοβολίας UV-C και η επικινδυνότητά της ... από αλόγιστη χρήση

Διανύουμε μια περίοδο που ενώ πραγματοποιείται η σταδιακή άρση μέτρων για τον περιορισμό του κορωνοϊού, οι ειδικοί επιστήμονες εξακολουθούν να μας υπενθυμίζουν την συνέχιση των νέων τρόπων συμπεριφοράς που αποκτήσαμε ως καταπολέμηση του συγκεκριμένου ιού, ο οποίος εξακολουθεί να παραμένει …

Σε τέτοιες περιπτώσεις συζητούνται και προτείνονται διάφορες – εμπορικές … – λύσεις για την καταπολέμηση του συγκεκριμένου κορωνοϊού Covid 19, αλλά και όλων των άλλων ιών που θα επακολουθήσουν στο μέλλον, σύμφωνα με τα δεδομένα που γνωρίζουν (;;;) και μας δείχνουν τα μέσα μαζικής ενημέρωσης.

Μια από τις λύσεις αυτές είναι η χρήση της υπεριώδους ακτινοβολίας UV (ultraviolet) ως αποτελεσματικό μέτρο ενάντια στα διαφόρων ειδών γνωστά και άγνωστα μικρόβια, με διάφορες μικρές φορητές – κυρίως – συσκευές οικιακής χρήσης.

Στον λόγο αυτό αναφέρεται το άρθρο που ακολουθεί…

Γενικά γνωρίζουμε πως, στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα η υπεριώδης ακτινοβολία βρίσκεται ανάμεσα στις ακτίνες Χ και στην ορατή περιοχή του φάσματος (visible light).

Η υπεριώδης ακτινοβολία βρίσκεται στο όριο της ιοντίζουσας με την μη ιοντίζουσα ακτινοβολία, δηλαδή, μέρος του φάσματός της έχει ενέργεια ικανή να προσκαλέσει ιοντισμό, ενώ το υπόλοιπο μέρος του φάσματός της έχει χαμηλότερη ενέργεια, η οποία δεν μπορεί να προκαλέσει ιοντισμό αλλά προκαλεί φωτοχημικές επιδράσεις.  

Σχήμα 1 Το ορατό φάσμα και οι ακραίες του γειτονικές περιοχές, όπου διακρίνεται η περιοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας UV

Η κύρια πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας είναι ο ήλιος και μολονότι είναι μόλις το 5% της ηλιακής οπτικής ακτινοβολίας είναι υπεύθυνη για τις σοβαρότερες επιδράσεις της ηλιακής ακτινοβολίας στην υγεία του ανθρώπου και φτάνει στη γη μέσω της επανεκπομπής της από τη στρατόσφαιρα.

Έχει – δε – χαρακτηριστεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ) ως επικίνδυνη για την  υγεία όλων των ζωντανών οργανισμών συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου, για τον οποίο κρίνεται και ως καρκινογενής.

Το στρώμα του όζοντος είναι εκείνο που προστατεύει την επιφάνεια της γης από την επικίνδυνη υπεριώδη ακτινοβολία. Αυτός – δε – είναι ο λόγος που η τρύπα του όζοντος αναφέρεται και αποτελεί σοβαρό οικολογικό πρόβλημα.

Όπως, λοιπόν,  αναφέρεται και από την Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας / ΕΕΑΕ (Greek Atomic Energy Commission), η υπεριώδης ακτινοβολία είναι εκείνη με τη μεγαλύτερη ενέργεια στο οπτικό φάσμα και καλύπτει την περιοχή μηκών κύματος από 100 – 400 nm.

Σχήμα 2  Το λογότυπο της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας / ΕΕΑΕ

Πιο συγκεκριμένα, η υπεριώδης ακτινοβολία (UV), διακρίνεται σε τρεις υποπεριοχές:

1. την UV – C (100-280 nm), η οποία είναι εξαιρετικά επικίνδυνη αλλά δεν φτάνει στην επιφάνεια της γης καθώς απορροφάται από το στρώμα του όζοντος στην ατμόσφαιρα.

2. την UV – B (280-320 nm) η οποία ευθύνεται για τις σοβαρότερες επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στην υγεία του ανθρώπου, όπως είναι το ερύθημα, ο καταρράκτης και οι καρκίνοι του δέρματος και

3. την UV – A (320 - 400nm) η οποία φέρει 3 – 4 τάξεις μεγέθους μικρότερη ενέργεια από τη UVB και ευθύνεται για την πρόωρη γήρανση ενώ θεωρείται ότι προκαλεί και καρκινογένεση.

Σχήμα 3 Χαρακτηριστική ανάλυση του φάσματος της υπεριώδους ακτινοβολίας

Συγκριτικά, από το συνολικό φάσμα της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), εκείνο που είναι αποτελεσματικό για την απενεργοποίηση των βακτηρίων, μικροβίων και ιούς σε αέρα και νερό, είναι το UV-C γιατί  τα καταστρέφει αυτά, βλάπτοντας το DNA και το RNA τους ώστε να μην μπορούν να πολλαπλασιαστούν. 

Η περιοχή της συγκεκριμένης «υπεριώδους μικροβιοκτόνου ακτινοβολίας» ή UVGI είναι περίπου 200-300nm, και χρησιμοποιείται ευρέως κυρίως για ιατρικούς σκοπούς π.χ. απολύμανση – αποστείρωση εργαλείων ή χώρων κ.λπ.

Είναι – δε – προφανές και αυτονόητο πως για οποιοδήποτε δεδομένο μήκος κύματος μικροβιοκτόνου υπεριώδους φωτός, η ισχύς και η διάρκεια της έκθεσης θα πρέπει να υπολογίζονται προκειμένου να επιτυγχάνεται το επιθυμητό επίπεδο απολύμανσης.

Ακόμη, πρέπει να επισημανθεί για μια ακόμη φορά, αυτό που αναφέρθηκε στα παραπάνω δηλαδή,  τις σοβαρές πιθανότητες προβλημάτων που υπάρχει περίπτωση να προκαλέσει η υπεριώδης ακτινοβολία στον ανθρώπινο παράγοντα. 

Έχει αποδειχθεί από διάφορες μελέτες, πως, αν το σώμα του ανθρώπου εκτεθεί στην ακτινοβολία UV-C για πάνω από 1 λεπτό, τα πρώτα εμφανή βλαπτικά συμπτώματα θα είναι στο δέρμα του και στα μάτια του.

Στο σημείο αυτό κρίνεται σκόπιμο να αναφερθούν οι έννοιες της απολύμανσης και της αποστείρωσης. Πιο αναλυτικά:

-- Απολύμανση είναι η εξάλειψη των πλείστων ή όλων των μικροοργανισμών, με την εξαίρεση των μικροβιακών σπόρων (μείωση φορτίου 4-6 log).

-- Αποστείρωση είναι η πλήρης εξάλειψη όλων των μορφών της μικροβιακής ζωής, συμπεριλαμβανομένων και των μικροβιακών σπόρων, κατά απόλυτη και όχι σχετική έννοια.

Η τεχνητή ενέργεια UV-C παράγεται από αντίστοιχους μικροβιοκτόνους λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας που μπορεί να είναι παρόμοιοι με:

α. τους τυπικούς λαμπτήρες φθορισμού οικιακού φωτισμού γραμμικούς, αλλά και

β. μια νέα γενιά λαμπτήρων LED.

Πιο συγκεκριμένα:

α. Λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας γραμμικού τύπου, PL κ.λπ.

Οι λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας στην αρχική τους ιστορική εμφάνιση στην αγορά – και αυτό γιατί αποτελούσαν τη μοναδική επιλογή απολύμανσης και αποστείρωσης – είναι παρόμοιοι με τους τυπικούς γραμμικούς λαμπτήρες φθορισμού οικιακού φωτισμού και παράγουν υπεριώδη ακτινοβολία με ιονισμό ατμών υδραργύρου χαμηλής πίεσης. Δηλαδή, η διαφορά τους με τους συμβατικούς λαμπτήρες φθορισμού έγκειται στο γεγονός, πως, δεν διαθέτουν την επίστρωση φθοριζουσών ουσιών στο εσωτερικό μέρος του σωλήνα τους οι οποίες προσδίδουν το γνωστό φως που προέρχεται από αυτές.

Σχήμα  4  Πραγματική μορφή λαμπτήρα UV τύπου φθορισμού και τύπου οικονομικής εκμετάλλευσης 

Ο ιονισμένος υδράργυρος στους λαμπτήρες φθορισμού χαμηλής πίεσης (σωληνωτού τύπου) εκπέμπει ένα κυρίαρχο μήκος κύματος 254 (253,7) nm στη ζώνη UV-C, το οποίο θεωρείται ως το ιδανικό μήκος κύματος για την καταστροφή του μήκους κύματος του DNA των μονοκύτταρων οργανισμών. Εκτός από τους λαμπτήρες υδραργύρου χαμηλής πίεσης,  χρησιμοποιούνται επίσης για απολύμανση και αποστείρωση και οι λαμπτήρες υδραργύρου υψηλής πίεσης οι οποίοι  έχουν πολύ ευρύτερη φασματική κατανομή που περιλαμβάνουν μικροβιοκτόνα μήκη κύματος.

Σχήμα  5  Η φασματική εκπομπή λαμπτήρα UV υδραργύρου χαμηλής πίεσης (σταθερή γραμμή) και λαμπτήρα UV υδραργύρου μέσης πίεσης (διακεκομμένη γραμμή)

Στατιστικά, ένας γραμμικός λαμπτήρας φθορισμού UV μήκους 1,2 m καταναλώνει περίπου από 58 W μέχρι και 120W ανάλογα με τον τύπο και την εφαρμογή για την οποία προορίζεται, γεγονός που σημαίνει  πως εμφανίζει μεγάλο κόστος λειτουργίας έστω και για 6-8 ώρες την νύχτα. 

Σχήμα 6  Σύστημα κινητής μονάδας τύπου Robot για την αποστείρωση με υπεριώδους ακτινοβολίας UV, σε χειρουργικές αίθουσες, θαλάμους ασθενών κ.λπ., και γενικά, σε χώρους με υψηλές απαιτήσεις σε θέματα υγιεινής και αποστείρωσης αέρα και επιφανειών

β. Λαμπτήρες LED υπεριώδους ακτινοβολίας 
Η νέα γενιά λαμπτήρων υπεριώδους ακτινοβολίας τύπου LED εμφανίστηκαν τα τελευταία χρόνια ορίζονται συνήθως ως έχουσες μήκος κύματος στο αντίστοιχο εύρος του ηλεκτρομαγνητικού τους φάσματος από 200nm έως 280nm. Αυτό σημαίνει πως η χρησιμοποίησή τους πρέπει να στοχεύουν πολύ συγκεκριμένα και στενά μήκη κύματος, ενταγμένες στο σκοπό επιλογής για τον οποίο προορίζονται.

Σχήμα 7  Μορφή λαμπτήρα LED UV-C – 230V / GU10

Ηλεκτρολογικά, η ακτινοβολία UV-C μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο με ειδική μελέτη για την αξιολόγηση της επικινδυνότητάς της σε μια εφαρμογή, με βάση την εκπόνηση σεναρίου και μόνο σε χώρους όπου θα απουσιάζει ο ανθρώπινος παράγοντας. 

Στην πράξη – και σε ειδικές περιπτώσεις π.χ. ξενοδοχεία – εφαρμόζεται η λύση με αυτόνομα φωτιστικά σώματα λαμπτήρων φθορισμού UV, τα οποία μέσω του συστήματος αυτοματισμού μιας εγκατάστασης φωτισμού, προγραμματίζονται να λειτουργούν μόνο με ανιχνευτές παρουσίας και χρονολειτουργίες. 
Για παράδειγμα θα μπορούσαν να λειτουργούν την νύχτα και μόνο για το χρονικό διάστημα που δεν υπάρχει ανθρώπινη παρουσία στους χώρους εγκατάστασης των λαμπτήρων φθορισμού UV αυτών.

Τέλος, αξίζει να σημειωθεί πως υπάρχουν και μικρές φορητές μονάδες αποστείρωσης υπεριώδους ακτινοβολίας UV που χρησιμοποιούνται για την αποστείρωση μικρών χώρων όπως κουζίνες, υπνοδωμάτια, αποθήκες, ασανσέρ και γενικά για χώρους με υψηλές απαιτήσεις υγιεινής και αποστείρωσης αέρα και επιφανειών. 
Η λειτουργία τους πραγματοποιείται με χρονοδιακόπτη στα 15, 30 και 60min.

Επίσης, κάποιες από αυτές διαθέτουν και αισθητήρα κίνησης IR sensor, με δυνατότητα αυτόματης διακοπής λειτουργίας κατά την ανίχνευση κίνησης και αυτόματης επαναλειτουργίας με την απουσία αυτής, και σε κάποιες περιπτώσεις τηλεχειριστήριο.

Σχήμα 8  Σύστημα φορητής μονάδας αποστείρωσης υπεριώδους ακτινοβολίας UV (με πιστοποίηση), για χώρους με υψηλές απαιτήσεις υγιεινής και αποστείρωσης αέρα και επιφανειών

Κάτι … σαν επίλογος

Είναι ζωτικής σημασίας να θυμόμαστε τις σοβαρές πιθανότητες βλάβης που ελλοχεύουν στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Εάν σκέφτεστε να χρησιμοποιήσετε κάποια συσκευή με εκπομπή υπεριώδης ακτινοβολίας UV σε οποιαδήποτε εφαρμογή, λάβετε υπόψη σας πως πρέπει:

α. η συσκευή να είναι κατάλληλα πιστοποιημένη, για την οποιαδήποτε αμφιβολία σας απευθυνθείτε σε εξειδικευμένο εργαστήριο,

β. οι συμβουλές από κάποιον που είναι τεχνικά ικανός στη χρήση αυτού του είδους τεχνολογίας για την μορφή της εφαρμογής που πρόκειται να την χρησιμοποιήσετε κρίνονται … απαραίτητες και

γ. η χρήση τέτοιου είδους πιστοποιημένων συσκευών πραγματοποιείται με την πιστή τήρηση των οδηγιών τους.

Για την οποιαδήποτε άλλη περίπτωση … απλά, μην χρησιμοποιήσετε τέτοιου είδους συσκευές ... 

Πηγές: ΕΕΑΕ, OSRAM, TRIDONIC, Philips