Обзор физических способов обеззараживания

Обзор физических способов обеззараживания. Сравнение основных методов дезинфекции помещений. Виды физических методов: термические и лучевые. Нагрев и фотокатализ. Рециркуляторы бактерицидные и кварцевые. Ионизация, озонирование, гамма-излучение и ток

Физические методы дезинфекции воздуха, поверхностей и вещей являются приоритетными при проведении профилактических мероприятий. Позволяют дезактивировать и уничтожать возбудителей самых распространенных заболеваний, передающихся воздушным или контактным путем. Это вирусы гриппа, коронавируса, ОРВИ, кори, ветрянки, свинки, краснухи, скарлатины, дифтерии, менингита. При их скоплении в помещении риск заражения возрастает в несколько раз. Сегодня борьба с микроорганизмами актуальна не только для медицинских учреждений, но и для любых объектов с постоянным или длительным нахождением людей. Заражение происходит в офисах, салонах и магазинах, в школах, детсадах и спортзалах. Затем носители вирусов возвращаются домой и по цепочке заражают своих родственников. С каждым годом борьба осложняется, так как появляются все новые патогены и их штаммы. Но физические способы обеззараживания по-прежнему остаются эффективными и отлично справляются со своей задачей. Если для поверхностей могут потребоваться и химические средства, то для воздуха или вещей их дезинфицирующего потенциала вполне достаточно.

Сравнение основных методов обеззараживания

I. Меры простого механического воздействия включают в себя поверхностное удаление микроорганизмов. Посредством вытряхивания, выколачивания, влажной уборки, проветривания или фильтрации удается снизить общее содержание патогенов в помещении. Но этого недостаточно, чтобы предотвратить заражение. Оставшиеся возбудители заболеваний сохраняют свою жизнеспособность и продолжают представлять опасность. Поэтому механический метод является лишь вспомогательным, дополняя химический и физический.

II. Химические средства дезинфекции имеют выраженную бактерицидную активность. Именно они становятся основным методом обеззараживания поверхностей. Но химикаты не могут рассматриваться как единственный способ борьбы с вирусами. Во-первых, они портят некоторые обрабатываемые материалы (кожу, ткани, пластик). Во-вторых, эти средства сильно пахнут, раздражают слизистые оболочки и кожу. В-третьих, распылять их в воздухе помещений, где находятся люди, небезопасно. Это допускается только на нежилых объектах (склады, цеха).

III. Физические способы обеззараживания используются в помещениях любого назначения. Среди всех остальных являются наиболее универсальными и при этом безопасными. Позволяют обеззараживать воздух, зараженные вещи и даже поверхности, если на них распространяется их действие. Отдельные виды (озонирование, кварцевание) проводятся только в пустых помещениях. Но остальные способы допускается применять в присутствии людей, что расширяет возможности эффективной борьбы с вирусами, бактериями и грибами.

Виды физических методов дезинфекции

В зависимости от механизма воздействия классифицируются на два основных вида: 1) термические и 2) лучистые. В первом случае основным средством становятся температурные факторы, а во втором – разного вида излучение. В свою очередь, эти две категории включают в себя несколько методов, отличающихся по эффективности и возможностям использования.

– Высокие температуры (нагрев, кипячение, проглаживание).
– Обработка паром воздуха и поверхностей в помещениях.
– Фотокаталитические фильтры для уничтожения микробов.
– Рециркуляторы бактерицидные для дезинфекции воздуха.
– Кварцевание открытыми ультрафиолетовыми лампами.
– Ионизация и озонирование бытовым оборудованием.
– Гамма-излучение как способ радиационной стерилизации.
– Использование электрических полей постоянного тока.

Высокие температуры в борьбе с патогенами

Повышение температуры – один из самых простых и действенных способов уничтожения болезнетворных микробов. Бактерии, вирусы и грибы хорошо переносят холод и надолго сохраняют свою жизнеспособность. Исследования показали, что при комнатной температуре вполне живучи и возбудители большинства респираторных заболеваний (грипп, коронавирус). А вот при нагреве белковые составляющие их оболочек начинают разрушаться. Средними показателями, после которых наступает гибель микроорганизмов, считаются +55-60°C. При таких температурах вирусы и бактерии гибнут за 5-10 минут. При температуре свыше +60°C микобактерия туберкулеза уничтожается за 3 минуты, кишечная палочка и стафилококки – за 10 минут, а вот стрептококкам нужно минимум 30 минут. Добиться их уничтожения проще всего в нагретой воде, в которую добавлено немного щелочи – например, обычной пищевой соды.

Быстрое обеззараживание вещей и посуды, которыми пользовался больной или потенциальный вирусоноситель, обеспечивает кипячение. Если в доме бывает много людей, то после них желательно прокипятить посуду. Это особенно актуально в периоды сезонных эпидемий гриппа и коронавируса. Если обдать ее кипятком, то все микроорганизмы это не уничтожит. Есть отдельные виды бактерий, выдерживающие и нагревание свыше +100°C. Но риск заражения распространенными вирусными инфекциями такой способ снизит однозначно. Нательные вещи и постельное белье больного достаточно постирать в стиральной машине при температуре от +60°, добавив антибактериальный порошок. Носовые платки и другие мелкие вещи можно отдельно замочить в кипятке. Если вещи деликатные и не предназначены для таких радикальных процедур, то можно прогладить их после стирки утюгом. Даже шелк и шифон допускается гладить при температуре до +60°C, а хлопок и трикотаж – до +110-130°C.

Обработка паром воздуха и поверхностей

Дезинфекция воздушной среды и предметов обстановки в помещениях тоже возможна с использованием физических термических методов. Для этих целей применяют технологию горячего пара (тумана). В целях экологической безопасности может использоваться только вода без химикатов. Существуют разные модификации парогенераторов, но объединяет их один простой принцип работы. В резервуар заливается жидкость, которая нагревается с помощью ТЭНа до высокой температуры (+80°C) и превращается в пар. После этого он подается через шланг с насадкой, которой и обрабатывают воздух или поверхности. Для упрощения работы насадки выбирают разные. По эффективности такой способ заметно превосходит обычную влажную уборку. Непосредственное воздействие горячего пара на микроорганизмы вызывает необратимые разрушения их клеточных структур. Для этого насадка должна быть максимально приближена к поверхности, так как по мере удаления пар остывает. Но нужно учесть, что отдельные материалы это может повредить. Кроме этого, капли начнут оседать на мебель и технику, поэтому перед дезинфекцией их закрывают полиэтиленом.

Фотокаталитические фильтры против микробов

Обычные фильтры и даже HEPA-фильтры в бытовых приборах не способны полноценно выполнять обеззараживающую функцию. В большей степени они рассчитаны на задерживание пыли, пыльцы и других частиц. Но есть специальные фильтры, работающие по принципу фотокатализа. Это процесс ускорения химической реакции при действии катализатора и источника света (ультрафиолета). В конструкции приборов предусмотрены горизонтальные и вертикальные металлические пластины со слоем наночастиц диоксида титана. Именно он выполняет функцию катализатора. Второй важный компонент, необходимый для процесса фотокатализа, – это ультрафиолетовая лампа. В результате их совместного действия удается не только удалять загрязнения, но и нейтрализовывать бактерии, вирусы и грибы. Происходит процесс окисления их клеточных структур и запускается необратимое разрушение.

Для обеззараживания воздух затягивается вентилятором через решетки и попадает внутрь прибора. Здесь под действием катализатора и источника УФ-лучей распадается на неопасные составляющие (вода, углекислый газ). На фильтре они не накапливаются, а возвращаются в помещение. У качественных очистителей воздуха их концентрация должна быть минимальной и безвредной для воздушной среды. После очистки воздух вновь попадает в помещение уже очищенным. По аналогичной схеме работают и ультрафиолетовые бактерицидные рециркуляторы. Но если в фотокаталитических фильтрах УФ-лампа выполняет роль источника света, то в этих приборах является основным средством уничтожения микроорганизмов. Кроме этого, с точностью определить эффективность фотокатализаторных фильтров сложно. Но очевидно, что она ниже, чем у рециркуляторов. Фильтр быстрее загрязняется, а наличие различных примесей в воздухе может снижать его обеззараживающие способности.

Рециркуляторы бактерицидные для дезинфекции воздуха

Общепризнанным и широко практикуемым физическим методом инактивации микроорганизмов является ультрафиолетовое излучение. При воздействии на патогены оно поглощается белковыми составляющими клеток или оболочек, что приводит к их повреждению. Разрушаются ДНК (РНК) и запускаются различные фотохимические реакции внутри клеток. Самым мощным разрушительным действием на микроорганизмы обладает коротковолновый С-спектр в диапазоне 100-280 нм, но пик приходится на длину волны 253.7 нм. Опытным путем доказано, что под таким излучением быстрее всего гибнут простейшие бактерии и вирусы со средним и большим размером частицы (вириона). К ним относятся возбудители гриппа, коронавируса, кори, ветрянки и других болезней, передающихся воздушно-капельным путем.

Источником ультрафиолета являются ртутные лампы низкого давления – эффективные, экономичные и доступные. Это могут быть как озоновые кварцевые лампы, так и безозоновые из увиолевого стекла. Первые устанавливают в открытые облучатели для дезинфекции медицинских учреждений, а вторые – в закрытые рециркуляторы бактерицидные для обеззараживания помещений с людьми. Приборы состоят из закрытого корпуса, в котором установлена ртутная безозоновая лампа (лампы). Блокирует озонообразующий спектр, что обеспечивает ее безопасность для людей. Кроме этого, излучение не попадает в помещение. За счет работы вентиляторов воздух проникает в прибор, проходит через лампу, подвергается обеззараживанию и возвращается в помещение. Для достижения максимального эффекта процесс должен повториться. В идеале весь воздух из комнаты должен пройти через лампы 4 раза за час или как минимум – 2-3 раза. Степень эффективности зависит и от их мощности.

Рециркуляторы бактерицидные Ультрамиг производства Хронос – это 10 моделей качественного сертифицированного оборудования с разными характеристиками. Комплектуются фирменными бактерицидными безозоновыми лампами Philips с излучением 253.7 нм. Имеют металлический корпус черного и белого цвета, мощные вентиляторы и воздушный фильтр. Для обеззараживания воздуха в квартирах, рабочих кабинетах и массажных салонах предлагаются рециркуляторы бактерицидные Ультрамиг-312-315 для напольной установки. Их можно ставить в любом удобном месте и легко переносить. Младшая модель линейки обеззараживает площадь до 25 кв. м, старшая – до 55 кв. м. Для дезинфекции воздуха на больших офисных пространствах, в гостиницах и ресторанах, спортивных и торговых залах, учебных классах, спальных и игровых зонах в детсадах выпускаются настенные рециркуляторы бактерицидные Ультрамиг-316-321 с двумя-четырьмя лампами. Рассчитаны на площадь до 170 кв. м. Приборы эффективные и безопасные для использования в помещениях с людьми. Продаются по цене производителя и доставляются по всей стране.

Кварцевание открытыми ультрафиолетовыми лампами

Для обеззараживания используются источники ультрафиолета в более широком С-диапазоне. Его излучают ртутные лампы из кварцевого стекла. Обладают сильным обеззараживающим действием, нейтрализуя патогены в воздухе и на поверхностях. Облучатели не имеют закрытого корпуса, поэтому дезинфицирующее излучение попадает в помещение. Это позволяет воздействовать на поверхности и предметы обстановки, до которых свободно достигают лучи. Такое всеохватывающее действие определенно является большим преимуществом кварцевых облучателей. Являются базовым средством обеззараживания медицинских, лабораторных, фармацевтических и иных помещениях с высокими требованиями к стерильности. Но кварцевание в присутствии людей не допускается! УФ-лучи повреждают глаза, а при работе прибора вырабатывается озон. В отличие от увиолевого стекла, кварцевое не блокирует озонообразующие лучи. Все это ограничивает сферу применения открытых облучателей. Использовать их в домах, офисах, школах и детсадах не рекомендуется!

Ионизация и озонирование бытовым оборудованием

Действие обеих технологий основано на окислительном стрессе, повреждающем белковые оболочки, ДНК и РНК микроорганизмов. Ионизация воздуха – это процесс его насыщения отрицательно заряженными атомами кислорода. Во время работы прибора создается рязряд и вырабатываются отрицательно заряженные ионы. После попадания в помещение они нейтрализуют положительно заряженные частицы (микроорганизмы, пыль, запахи). Образующиеся свободные радикалы начинают взаимодействовать с молекулами белков и нуклеиновых кислот, что вызывает их окисление. В клетках микробов и их геноме накапливаются деструктивные изменения и образовываются радиотоксины, что усиливает первоначальный радиационный эффект. Начинается распад клеток и наступает гибель микроорганизмов. При этом оценить бактерицидную эффективность ионизации в бытовых условиях достаточно сложно. Для этого нужны соответствующие условия и длительное воздействие ионов, чего сложно добиться при использовании домашних ионизаторов.

Озонирование – еще один физический способ обеззараживания воздуха и поверхностей. Газ озон (О3) является мощным окислителем, что многократно проверено на практике. Как и при ионизации, синтезируется это соединение электрическим разрядом. Воздух попадает в прибор и подвергается разряду, в результате чего из двух атомов кислорода образуются три. После этого возвращается обратно в помещение и вступает в реакцию с частицами в воздушной среде. Как и ионы, начинает окислять оболочку клеток и разрушать ее. Но озон действует мощнее и достаточно быстро уничтожает разные виды микроорганизмов. Для максимального эффекта нужна высокая доза или длительная работа прибора. А чрезмерная концентрация О3 в воздухе способствует образованию формальдегидов. Для человека газ токсичен и вызывает признаки недомогания. По этой причине проводить озонирование допускается только в пустых помещениях. Если прибор все же включается в доме или офисе в отсутствие людей, то после обеззараживания нужно или все хорошо проветрить, или не входить в комнату пару часов.

Гамма-излучение как способ радиационной стерилизации

Гамма-излучение как разновидность ионизирующего излучения отличается высокой проникающей способностью и двойным действием. С одной стороны, происходит поглощение излучения молекулами микроорганизмов, а с другой – на них оказывают влияние свободные радикалы. Сама белковая оболочка повреждается незначительно. Но гамма-излучение вызывает изменения в ДНК, разрыв межклеточных связей и нуклеотидных цепей. Стерилизация радиационным методом уничтожает большинство известных вирусов и бактерий. Исследования показали, что вирус кори теряет свою инфекционность при дозе гамма-излучения 5 кГр, а грипп – при 30 кГр. Но данный физический способ имеет специфические сферы применения. Обычно используется для обработки медоборудования, хирургических инструментов, катетеров, перевязочных материалов, перчаток и других предметов (причем в упаковке). Также нашел свое применение на пищевых производствах и в сельскохозяйственном секторе. Проведение стерилизации требует особых условий, так как для человека излучение смертельно опасно!

Использование электрических полей постоянного тока

Это сравнительно новый метод обеззараживания, хотя о способности тока разрушать клетки микроорганизмов известно давно. Процесс называется электропорация – создание микропор в липидной мембране посредством воздействия электрического поля. Метод чаще используется для дезактивации микробов в водной среде. Но появились и устройства для дезинфекции воздуха, использующее для нейтрализации микроорганизмов разнонаправленные поля критической напряженности. Прибор может крепиться на потолке. Воздух из помещения проходит через поперечно расположенные электропроводные пластины, где оказывается воздействие на содержащиеся в нем микроорганизмы. Их клеточные структуры нарушаются за счет постоянно меняющегося электрического потенциала. Оболочка клетки бактерий и вирусов постепенно разрывается, и в результате они погибают. После уничтожения происходит их задержка и фильтрация на электростатическом осадителе, что исключает вторичный выброс.

Технология эффективная и может применяться в присутствии людей. Но дезинфицирующие приборы этого класса не получили такого широкого распространения, как рециркуляторы бактерицидные. Оборудование достаточно массивное и очень дорогое. Больше подходит для медучреждений, предприятий пищевой промышленности и животноводческих ферм, крупных торговых и спортивных центров. Выполняется в виде напольных и канальных установок, вертикальных передвижных устройств и габаритных автономных приборов. На больших пространствах с высокими требованиями к стерильности их эксплуатация оправдана. Однако для дезинфекции воздуха в домах, офисах, салонах, магазинах, учебных классах и игровых комнатах безальтернативным вариантом остаются рециркуляторы бактерицидные. Наглядный пример – линейка Ультрамиг производства Хронос. Приборы легкие, компактные, удобные и недорогие, а по бактерицидной эффективности (99,9%) не уступают другому оборудованию.