2020年2月27日 星期四

殺菌的科學

細菌、病毒其實是無所不在的,甚至是黴菌的孢子也是無所不在的,所以食物放在桌上,沒有任何密封、抗菌處理的情況下,幾天就會發霉、腐敗。

在這個新型冠狀病毒(新型肺炎)肆虐的時候,我們突然意識到除了帶口罩防止病毒吸入呼吸道之外,隨時洗手更是重要,因為洗手可以將附著於手部的大部分病毒帶走,避免我們的手因為觸摸而成為病毒的傳染途徑,但是物體表面的部份呢?

大家可能會用稀釋的漂白水、次氯酸水來消毒室內物體表面,但是做起來其實蠻耗時間的,而且漂白水如果用於密閉空間,還是需要注意,因為漂白水對黏膜、皮膚及呼吸道具刺激性,遇熱和光會分解,亦容易與其它物質產生化學反應。不當使用漂白水會影響其殺菌功能,甚至造成意外,威脅健康。過量使用漂白水或使用濃度過高的漂白水,會產生有毒物質污染環境,破壞生態。(參考香港衛生署之漂白水的使用

所以最簡單的物理消毒法就是「紫外線消毒」,尤其是UVC的紫外線,它是殺菌力最強的紫外線,在演化的歷史中,陸地生物是因為臭氧層遮蔽了 UVC 直射地球表面,所以才能有機會出現在陸地,也就是說如果我們可以在環境周遭建立 UVC 的環境,那麼這些細菌、病毒生存的機會就會小很多,目前其實紫外線消毒的運用已經非常廣,例如烘碗機、牙刷的殺菌。


當然,還有水族箱的紫外線殺菌燈。

使用這類的紫外線殺菌燈也是有幾個需要注意的點,首先它既然有強大的能量殺死細菌,它也就會殺死我們的細胞,或是造成我們細胞的病變,誘發癌症的發生,所以使用的時候一定要記得,不要照到我們皮膚、不要直接目視、不要照到寵物、等等,所以水族箱的紫外線是包在濾床中使用的,當水流過紫外光旁邊時,水中的細菌、病毒就會被殺掉,水中的魚就不容易生病。

另外,使用 UVC 有可能會讓空氣中的氧合成臭氧,因為臭氧有強大的氧化力,所以也是很好的消毒劑,但是人體一樣不適合直接接觸臭氧。所幸臭氧很容易還原成氧氣,所以使用 UVC 如果有照到空氣,最好時間不要太長,或者是等人不在的時候使用。

說了這麼多,其實我第一次想做這個紫外線殺菌的設備,是因為每次戴安全帽之後,都覺得頭皮會癢癢的,但是噴酒精、除濕維持乾燥,效果都不是很好,所以想用這個 UVC 來試試看。

我買了一隻13W的水族箱用的紫外線燈,網站介紹說需要在水中使用,一般是因為怕沒有水降溫,可能容易燒掉,另外就是直接照射空氣,可能會形成臭氧,但是這部份只要使用時間被控制,其實還好。


然後我用小米智慧插座連接之後,就可以遠端控制開關,也可以設定定時開關時間、倒數計時關閉,讓我可以減少被紫外線直接照射的機會。

以下是我的使用範例:
放在安全帽中,外面罩一塊布,光照60秒。

放在瓦愣紙箱中,將要消毒的物品放進去。

懸掛在適當的地方,直接開燈消毒,建議不要放在太大的空間

至於到底要照多久才有殺菌效果?
我簡單的計算一下,以這個13W的燈,放在安全帽裡消毒考量,安全帽內部半徑小於20公分,所以可以得到算式如下:
13*1000000*60/(4*3.1416*20^2)=206,901 (µWSec/cm2)
結果遠高於殺死細菌的需求。



以上細菌、病毒致死劑量資料出處為:人造太陽 紫外線 - C ( UV-C 253.7nm )

也可以參考此算式連結,輸入照射距離之後,就可以得出所需要時間或是照射強度了。

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