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新冠病毒防控与健康照明的思考

2020-02-13    来源:浙江智慧健康照明研究中心 牟同升,葛蕾

一场突如其来的新型冠状病毒给我们的生活带来巨大的冲击。不管是在经济上还是社会生活上,我们都不容小觑新冠肺炎所带来的影响。最近全国上下、每个人都采取了各种防控措施,来对付这种看不到又具有极强传染性的病毒。“光”是具有特定能量的电磁波,在地球大气层下波长200nm以上的紫外线、可以见和红外线都可以自由传播。本文针对新冠病毒的防控,从健康照明的角度介绍紫外线消毒及其应用中需要注意的问题。

新型冠状病毒

首先了解一下冠状病毒的生理结构。冠状病毒(Coronaviridae, 简称CoV),因为外形呈球状,边缘具有巨大的颗粒状的突起,类似花瓣状的刺突,故而得其名。

对于冠状病毒所带给人类的感染,我们并不陌生,前有2003年所爆发的“严重(或重症)急性呼吸综合征”(SARS),2012年爆发的中东呼吸综合症冠状病毒(MERS),以及中国武汉爆发的2019新型冠状病毒(2019-nCoV)感染的肺炎简称“新冠肺炎”(NCP)

2019-nCoV基因序列显示最接近的是浙江舟山蝙蝠类SARS冠状病毒。生命科学学院的陈嘉源,东部战区总医院的施劲松以及英国诺丁汉特伦特大学的丘栋安等(2020)发现武汉2019新型冠状病毒源自中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus)。

学术界对中间传播宿主众说纷纭,部分学者认为这种冠状病毒的跨物种传播途径由蝙蝠-果子狸-人。这是因为果子狸这种珍贵的野生动物爱吃菊头蝠,而人类又吃了果子狸导致染病。不过,华南农业大学教授沈永义、肖立华的最新研究锁定穿山甲为新冠肺炎的潜在中间宿主。

 

紫外线对细菌和病毒的影响

众所周知,紫外线广泛应用于个人健康和家庭卫生领域。例如厨具碗筷消毒、水杯奶瓶消毒、空气净化除菌、灭杀螨虫蚊虫等方面独占鳌头。不过紫外光真的能够作于杀灭细菌病毒,尤其是最近肆虐的新冠病毒吗?

大量的研究指出,紫外线在适宜的波段以及有效的辐照时间和强度下可以杀灭各种病原微生物。

紫外光通常分为三个波段:A波段UVA(315nm-400nm);B波段UVB(280nm-315nm);C波段UVC(200nm-280nm)。其中UVC波段又称深紫外波段,其波长最短且能量最高,可以在短时间内破坏细胞的分子结构,但是由于我们地球大气层中的臭氧能够过滤吸收大部分该波段紫外光,所以我们需要额外的人工手段利用UVC紫外光发挥其作用。

病毒没有细胞核,它仅仅是包着依靠DNA或者RNA作为遗传物质的一层蛋白质的壳。但一旦进入人体内,就会“劫持”我们健康的细胞获得复制病毒的超能力。而紫外线,尤其是具有较高的光子能量的UVC紫外线,可以破坏各种病毒和细菌的DNA和RNA结构,阻止其繁殖实现高效的杀菌效果。

UVC紫外线被细菌和病毒中的蛋白质及核酸所吸收,使其蛋白质收到影响从而失去活性并导致细菌和病毒的死亡。而2019新型冠状病毒是通过RNA复制的,所以无论是UVC紫外线灯,还是臭氧紫外线灯(主要波段为185nm),都可以有效地消灭细菌。

      不过值得注意的是,大量研究也表明紫外线杀菌、消毒的效果与细菌和病毒吸收光子剂量有关,即与紫外线辐照强度和照射时间有关【2】。这意味着,在足够的辐照强度和照射时间下,病毒、细菌不会复活,但是紫外剂量不足时,许多失去活性的病毒细菌可以修复自身被破坏的结构。下图所示的紫外线光谱功率密度计可以对各种环境中的有效紫外线进行精确检测。

测量紫外线消毒剂量用的光谱功率密度计【浙大三色】

紫外线杀菌、消毒是一种非接触、全空间的杀灭方式,与酒精、双氧水等相比不仅不会残留在擦洗的表面,对光线所辐射空气、任何形状表面的细菌和病毒都有很好的效果,尤其针对最近医学专家谈及的新冠病毒通过空气中的气溶胶传播,可以达到非常好的阻断效果。图为医院CT室机房紫外消毒时,有医生将口罩也利用紫外线消毒,以便重复利用。

利用紫外线消毒口罩(图源:浙江卫生摄影联盟)

在人居环境使用紫外线杀菌、消毒应该注意光辐射安全。高光子能量的紫外线不仅对细菌、病毒有杀灭作用,对我们人体裸露的皮肤细胞也有损伤,尤其人眼的角膜、结膜等比较敏感。世界卫生组织组织WHO认可的国际非电离辐射防护委员会制定了相应的人体健康安全阈值,国际电工委员会IECTC76和我们国家的标准化技术委员会SAC TC284也制定了相关的产品安全使用标准。但是目前上述标准、规则还没有在我们生活中强制执行、应用。所以在我们家庭和医院环境中使用紫外线杀菌、消毒过程,只能在无人时使人,即使用紫外线对空气、环境进行杀菌和消毒时,人员都必须离开紫外线照射的区域,即使短时间进入也应该避免人眼去直视光源。

综上所述,2019新型冠状病毒是通过RNA复制的,所以无论是UVC紫外线灯,还是臭氧紫外线灯,都可以有效地消灭它。但是,紫外线的波长和辐射剂量非常重要,需要在足够的紫外线辐照时间和强度才可以杀灭各种病原微生物。此外,利用紫外光杀菌消毒时,还需要避免与光辐射对人体的直接辐射,尤其是眼睛。

参考资料:

1、陈嘉源, 施劲松, 丘栋安等. 武汉2019冠状病毒基因组的生物信息学分析. 2020,01.

2、何彩凤, 刘晓华. 紫外线空气消毒存在的问题及对策. 2010, 27(2): 233-235.

3、王承忠, 戚正武. SAR病毒及相关冠状病毒的生物学特征. 生物化学与生物物理学报. 2003, 35(6): 495-502.

4、熊鸿燕. 紫外线对血液制品中病毒灭活的研究进展. 中国消毒学杂志. 1997, 14(3): 160-164.

5、Cyranoski, D (2020) Did pangolinsspread the China coronavirus to people? Nature. Available at:https://www.nature.com/articles/d41586-020-00364-2