Проводим дезинфекцию: озонаторы, ионизаторы или УФ-облучатели?

Проводим дезинфекцию: озонаторы, ионизаторы или УФ-облучатели? Бытовые ионизаторы: эффективны они или нет? Озонирование, его преимущества и опасности. Ультрафиолет против вирусов и бактерий. Фотокатализ, кварцевые лампы и бактерицидные рециркуляторы

Дезинфекция воздуха в помещениях направлена на уничтожение патогенных микроорганизмов, способных вызывать различные заболевания. В основном это респираторные инфекции, передающиеся воздушно-капельным путям. Попадая в воздушную среду закрытых помещений, они способны сохранять свою жизнеспособность и заразность. Период «живучести» у них отличается, но может длиться даже часы. Если не проводить дезинфекцию квартир, офисов, школ и детсадов, то риск заражения будет сохраняться. К профилактическим мерам относятся также регулярное проветривание и антисептическая обработка поверхностей. Однако в холодный сезон частое проветривание остужает комнаты, а в летний способствует их запыленности. Оно должно быть сквозным, так как простое разбавление воздуха свежими потоками не очень эффективно. Очистку поверхностей не всегда можно проводить, не нарушая рабочие или учебные процессы. Это можно делать до или после их окончания, но все остальное время микроорганизмы будут накапливаться и повышать вероятность заражения. По этим причинам нужен метод дезинфекции воздуха, который будет работать безотносительно к сезону году, времени суток или присутствию людей в помещениях. Ведь именно через воздух передаются сезонные заболевания и детские инфекции. Какое же оборудования обычно используют для обеззараживания жилых домов, учреждений и учебных заведений?

Эффективны ли очистители против микроорганизмов?

Многие путают дезинфекцию с очисткой воздуха, поэтому считают эти устройства равнозначными в уничтожении патогенов. Но они работают по совершенно иным принципам. Бытовые очистители оснащаются фильтрами, которые задерживают пыль, пыльцу, копоть, а некоторые способны нейтрализовывать и неприятные запахи. Однако против микроскопических организмов они бессильны. Современные фильтры HEPA с самими маленькими ячейками в несколько микрон тоже не могут их задержать. Основной целью HEPA является улавливание мелкодисперсной пыли, легко проникающей в дыхательные пути человека. Но если гипотетически предположить, что отдельные бактерии запутаются и осядут на волокнах этого фильтра, то они не погибнут. Возможно даже увеличение их колоний, что крайне неблагоприятно. Поэтому для обеззараживания очистители не подходят, если только у них нет способа убивать микроорганизмы озоном, фотокатализом или ультрафиолетом. А это значит, что они должны иметь расширенную комплектацию и дополнительные возможности. Следовательно, выбор бытового оборудования должен быть основан на требованиях, которые к нему предъявляют – увлажнение, механическая очистка или обеззараживание воздуха.

Для дезинфекции используют следующие технологии:

1) Ионизацию.
2) Озонирование.
3) Фотокатализ.
4) УФ-облучение.

Как работают бытовые ионизаторы?

Обеззараживающими свойствами нередко наделяют ионизацию – процесс образования заряженных частиц (ионов). Воздух состоит из нейтральных молекул и атомов, которым можно придать отрицательный или положительный заряд. В природе это происходит естественным путем во время грозы, возле водоемов или в горной местности. Одновременная выработка газа озона придает воздуху не только свежесть, но и характерный запах. Создать подобный эффект можно и в помещении посредством бытовых ионизаторов. Они заряжают мельчайшие частицы в воздушной среде отрицательным зарядом, превращая их в анионы. А они, в свою очередь, притягиваются к положительно заряженным катионам (пыль, пыльца). В закрытых помещениях катионов гораздо больше, в том числе из-за их генерации электроприборами. Например, анионов в непроветриваемом помещении в 20 раз меньше, чем в городском парке, и в 200 раз меньше, чем в горах! Считается, что это неблагоприятно влияет на общий микроклимат и здоровье людей. Поэтому в жилом пространстве соотношение рекомендуют сбалансировать.

Конструктивно ионизаторы состоят из электродов для образования разряда, вентилятора, механического фильтра и других вспомогательных элементов. При работе создают коронный разряд наподобие молнии и начинают генерировать свободные электроны. Попадая в воздух, они связываются с молекулами кислорода и придают им отрицательный заряд. Существуют и биполярные приборы, которые попеременно воспроизводят и анионы, и катионы. Многие ученые продолжают утверждать, что определенный оздоровительный эффект ионизация имеет. Через дыхательные пути ионы попадают в организм, где связываются с эритроцитами крови, ускоряя и упорядочивая их движение. Это улучшает самочувствие, сон и работоспособность. Данная гипотеза все еще остается спорной, так как конкретных доказательств нет. Несмотря на это, ионизаторы продолжают использоваться в квартирах. Пользователи говорят, что они способны разбавлять неприятные запахи. Но в качестве очистителей не очень эффективны, так как пыль не удаляется, а лишь оседает и «приклеивается» к поверхностям. Поэтому после требуется их антисептическая очистка.

Эффективны ли ионизаторы против бактерий и вирусов?

Это один из главных вопросов, который интересует потенциальных покупателей приборов. Производители настаивают на бактерицидном действии ионизаторов, но так ли это на самом деле? Для ответа на вопрос специально проводились исследования, которые показали: обеззараживающее действие оборудования очень слабое. Сначала на бактерии, помещенные на чашки Петри, воздействовали анионами при комнатной температуре. Было отмечено уменьшение количества кишечной и сенной палочки, но на содержание золотистого стафилококка и энтерококка это почти не повлияло. Затем изучили действие озона, вырабатываемого в низкой концентрации. Однако его оказалось недостаточно для качественного обеззараживания воздуха. Поэтому ученые вернулись к тому, что если эффект и есть, то его обеспечивают ионы. Их главным оружием считают окислительный стресс, который повреждает ДНК и белки клеток микроорганизмов. Образующиеся свободные радикалы, а именно – активные формы кислорода (АФК), атакуют молекулы бактерий и приводят к их гибели. Но для этого ионы должны сохранять жизнеспособность в течение 1-2 минут, а не микросекунды. Таким образом, бытовые ионизаторы не способны оказывать заметное влияние на бактериальную обсемененность – общее количество микроорганизмов в 1 куб. м воздуха.

Что такое озонирование воздуха?

В отличие от ионизации, обеззараживающее действие озона не подлежит сомнению. Это газ, состоящий из трех молекул кислорода (O₃) и имеющий специфический запах. Его можно почувствовать после сильного дождя и грозы. Озон является одним из самых сильных окислителей, уничтожающих даже стойкие к антибиотикам микроорганизмы. Проводилось множество исследований с разными патогенами, в том числе с золотистым стафилококком как частым обитателем воздушной среды помещений. Они показали, что сначала молекула озона вступает в контакт с клеточной стенкой патогена. Затем разрывает ее посредством окислительного взрыва, то есть окислением белков. Создаются сложные соединения (пероксиды), в которых объединяются атомы кислорода. Все эти процессы приводят к тому, что клетки бактерий теряют свою форму и утрачивают способность к делению. Самостоятельное восстановление ДНК становится невозможным, и микроорганизмы погибают. Озона способен легко уничтожить стрептококки, стафилококки и другие бактерии, включая кишечную палочку. Процесс происходит очень быстро – буквально за несколько минут. Но нужна достаточная концентрация озона, так как при низкой эффект ослабевает. Существуют пороговые значения: ниже них результат обеззараживания может быть нулевым, но выше способен достичь 100%.

Бытовые озонаторы для дезинфекции воздуха

Первые приборы появились еще в начале 20-го века, но использовались в медицинских учреждениях. Спустя почти век озонаторы нашли свое применение в быту для дезинфекции воздуха, воды и продуктов питания. В домах используют небольшие по габаритам устройства, генерирующие озон. Вентилятор засасывает воздух из помещения в прибор, где он подвергается электрическому разряду. Следствием этого становится распад молекулы кислорода на два атома и их соединение с другим атомом. Так образуется газ озон, способный бороться с запахами, химикатами и микроорганизмами. На первый взгляд, благодаря таким приборам проблема обеззараживания помещений должна быть решена. Они очень мощные и эффективные, по силе воздействия на инфекции превосходящие даже ультрафиолет. Газ озон – гроза всех патогенов с клеточной липидной оболочкой. К ним относится большинство возбудителей заболеваний из класса бактерий, вирусов и грибов. Но респираторные инфекции, например, не имеют цельной оболочки. У них только внутренняя оболочка из множества мелких белков (капсид), поэтому они более устойчивы к озону. Следовательно, для их уничтожения нужна его более высокая концентрация или увеличенное время работы прибора-озонатора.

Однако в этом и заключена главная опасность, ведь для человека это очень ядовитый газ. Негативно влияет на дыхательную и сердечно-сосудистую системы, вызывает головные боли и недомогание. Безопасной для человека считается содержание 0,1 мг/м³! Это в 10 раз выше порога обоняния. То есть когда мы начинаем чувствовать запах грозы, значит содержание озона в воздухе уже превышено многократно. Для обеспечения бактерицидного эффекта его концентрация должна быть минимум 6 мг/м³. Возьмем за основу, что за час бытовой озонатор вырабатывает до 500 мг газа. Если объем помещения 30 куб. м, значит после часа работы концентрация в помещении будет целых 16,6 мг/м³. Это в сотню раз выше безопасного значения. Если уж использовать прибор дома, то в маленьких комнатах и очень короткое время. Заходить туда после озонирования нельзя еще как минимум два часа. Это необходимо, чтобы газ распался на более безопасные составляющие (углекислый газ, воду). Обязательным является и длительное проветривание помещения для рассеивания газа и продуктов его распада. Отсюда возникает вопрос: целесообразно ли вообще использовать бытовой озонатор? Особенно если в доме есть астматики и аллергики, для которых контакт с озоном нежелателен. Но газ опасен и для других людей из-за своего накопительного эффекта.

Ультрафиолет против вирусов и бактерий

Бактерицидное действии УФ-облучения было обнаружено еще в начале 19-го века. Его способность деактивировать микроорганизмы открыло огромные возможности для самых разных областей. Впоследствии ученые изучали его спектры и длины, чтобы определить обеззараживающие способности каждого из них. Длинный А-диапазон (320-400 нм) может использоваться в бактерицидных установках, но в качестве вспомогательного источника ультрафиолета. А вот максимальными дезинфицирующими способностями обладает короткий С-спектр (100-280 нм) и его конкретные длины (253,7 нм). Сегодня выпускаются как медицинские, так и бытовые приборы, работающие с лампами этих спектров. Общий механизм действия заключается в том, что УФ-лучи разрушают ДНК вирусов и бактерий. Они взаимодействуют с одним из тиминов – азотистым основанием, образующим спираль. Далее соседние тимины объединяются в один (димер), которые также начинают множиться. В результате размножение микроорганизмов замедляется, и они погибают. При малых и средних дозах облучения возникают мутации, а при высоких гибель клеток ускоряется. Хотя происходит это не мгновенно, но бактерицидная эффективность облучателей максимальная (до 99,9%).

Фотокаталитические очистители воздуха

Среди всех бытовых очистителей только фотокаталитические фильтры обладают обеззараживающим действием. А все дело в том, что работают они по принципу фотокатализа и комплектуются ультрафиолетовыми лампами. Сам термин фотокатализ обозначает разложение веществ под действием света. В качестве катализатора традиционно используют диоксид титана, нанесенный на фильтр. А источником света становятся УФ-лампы длинного диапазона (выше 300 нм), под действием которых и происходит процесс разложения загрязнителей из воздуха на более безопасные составляющие. Образуются вода и углекислый газ в малых концентрациях, которые поступают в помещение вместе с очищенным воздухом. То есть токсичные соединения и микроорганизмы не накапливаются на фильтре, а уничтожаются. Происходит захват клеток и разрушение их межклеточной мембраны. Органическое вещество превращается в неопасные неорганические соединения, и клетка безвозвратно разрушается.

Бактерицидное действие фотокатализаторов проверялось на разных видах микроорганизмов, включая даже черную плесень. Это наиболее стойкие к любому воздействию споры грибов. Фотокатализаторы тестировались также на грамотрицательных и грамположительных бактериях. Для точного определения их бактерицидной эффективности нужны специальные расчеты, но в зависимости от вида бактерии, вируса или гриба их показатели находятся в пределах 80-99%. Сам процесс обеззараживания должен проходить долго, чтобы успеть обработать весь объем воздуха в помещении. Однако скорость работы приборов достаточно низкая. При малой площади фильтра и неравномерной освещении катализатора процесс обеззараживания и вовсе затрудняется. Кроме этого, высказываются сомнения относительно безопасности продуктов распада. Ведь могут образовываться и промежуточные продукты, вредные для здоровья. Фотокатализаторы чаще используют для обеззараживания воды. Для борьбы с бактериями и вирусами в закрытой воздушной среде выбирают УФ-облучатели.

Кварцевые обеззараживающие лампы

Кварцевание – традиционный способ дезинфекции медицинских помещений разных категорий. Применяют ультрафиолетовые лампы короткого С-спектра (100-280 нм). Они уничтожают до 98% всех болезнетворных микроорганизмов в хирургических, реанимационных, перевязочных и родильных отделениях. Перед жестким ультрафиолетом не способны устоять вирусы гриппа и коронавируса, возбудители кори, ветрянки, свинки и краснухи. Регулярное кварцевание позволяет снизить риск распространения внутрибольничных инфекций. Особенность в том, что лампы устанавливают в приборы открытого типа. То есть излучение попадает в помещение и обеззараживает не только воздух, но и поверхности. Благодаря этому можно сократить регулярность их антисептической обработки. Главное, чтобы на пути УФ-излучения не было перегородок, мебели и глухих зон. И еще одно принципиальное условие: во время кварцевания нахождение людей в помещении запрещено! Поэтому обеззараживание палат, смотровых и других кабинетов не всегда возможно. Короткие лучи способны повредить незащищенную кожу и особенно – глаза. Но не только это ограничивает сферу применения кварцевых ламп дома.

В коротковолновый ультрафиолетовый спектр входит и длина 185 нм, которая относится к озонообразующему спектру. При работе УФ-облучателей начинает вырабатываться опасный для человека газ. Соответственно, должны соблюдаться те же правила, что и при озонировании. Нельзя находиться в комнате не только во время работы прибора, но и после этого в течение пары часов. Ускорить процесс разложения и выветривания газа позволяет тщательное проветривание. Отсюда возникает вопрос: что же эффективнее? При кварцевании дезинфицируется только то, что попадает в поле облучения, а озон способен проникать и в более труднодоступные места. При озонировании процесс уничтожения бактерий проходит очень быстро, а ультрафиолет для достижения эффекта должен действовать дольше. При этом не требуется такого продолжительного проветривания, так как концентрация озона при кварцевании невелика. Но оба прибора не должны работать в присутствии людей и использоваться на постоянной основе! Их применение оправдано лишь ситуативно: например, когда нужно продезинфицировать жилую комнату после болезни или прежних жильцов.

Бактерицидные рециркуляторы воздуха

Появление УФ-облучателей в закрытом корпусе значительно расширило ареал применения обеззараживания ультрафиолетом. Его можно проводить в любых помещениях с постоянным или длительным нахождением людей. Закрытые приборы-рециркуляторы были рекомендованы Роспотребнадзором в период пандемии для предотвращения распространения респираторных инфекций в общественных местах. Ультрафиолетовая лампа находится внутри корпуса, поэтому излучение наружу не попадает. Изучение спектра показало, что максимальную разрушительную силу имеет пик 253,7 нм. Именно такой ультрафиолет и генерирует лампа в УФ-рециркуляторах. С одного конца корпуса вентилятор затягивает воздух из помещения, а выводит с другого уже очищенным. Потоки должны проходить через УФ-лампу в цикличном режиме, так как однократного прохождения бывает недостаточно. Необходимо, чтобы весь воздух из помещения 2-3 раза прошел через рециркулятор бактерицидный. Частота и длительность его включения зависят от площади помещения, его проходимости и требований к стерильности. Хотя лучшие бактерицидные УФ-облучатели обладают эффективностью в 99,9%, но в жилых и офисных помещениях бывает достаточно и 95%. На небольшой площади этого показателя можно достичь за 30-40 минут работы прибора. В активно посещаемых учреждениях, в детсадах и школах обеззараживание должно проводиться дольше и чаще.

Домашние и офисные УФ-облучатели воздуха

Особенности и преимущества этих приборов проще продемонстрировать на конкретных примерах. Высокой эффективностью, надежностью и безопасностью отличаются рециркуляторы бактерицидные Ультрамиг собственного производства Хронос. Это сертифицированные российские приборы для обеззараживания воздуха в помещениях разного назначения. На сайте продаются по цене производителя с доставкой во все регионы страны.

Для домашнего применения предлагаются напольные приборы в качественном металлическом корпусе. Они достаточно легкие и не требуют много места. Их без труда можно переносить из комнаты в комнату и ставить в местах наибольшего скопления людей. Такая мобильность очень удобна для семей, где часто бывают гости или посторонние люди, способные заносить вирусы и бактерии. Максимальную бактерицидную эффективность в 99,9% обеспечивает фирменная ультрафиолетовая лампа 253,7 нм. А безопасность в эксплуатации достигается не только закрытым корпусом, но и особым увиолевым стеклом лампы. Свободно пропуская ультрафиолет, задерживает озонообразующие лучи. Поэтому и называется безозоновой бактерицидной лампой. Для учреждений, салонов и учебных заведений выпускаются более мощные рециркуляторы бактерицидные Ультрамиг с двумя-четырьмя лампами. Это приборы в настенном исполнении, которые не занимают полезную площадь. Широкий выбор моделей позволяет выбрать УФ-облучатели для разных условий использования. Регулярная дезинфекция воздуха многократно снижает риск заражения респираторными инфекциями не только в периоды сезонных обострений гриппа, ОРВИ и коронавируса. Имея собственный рециркулятор, можно включать его при необходимости и использовать в любом режиме.