В начале марта Москву облетела шокирующая новость: более двух десятков московских школьников получили ожоги роговицы после того, как их учительница решила бороться с патогенными вирусами и бактериями при помощи кварцевой лампы. Она включила устройство на перемене и не выключила его после возвращения детей в класс. В результате лампа оставалась включенной практически целый день, пострадали дети. MedAboutMe разбирался, кто виноват, бывают ли безопасные УФ-лампы и есть ли от них вообще какой-нибудь толк?
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовым называется излучение с длиной волн 10-400 нм. Выделяют несколько подгрупп УФ-излучения. Распространенной является классификация на UVA (400-315 нм), UVВ (315-280 нм) и UVC (280-100 нм).
Мы знаем, что солнечные лучи (UVA и UVB) способствуют тому, что в коже вырабатывается витамин D – именно благодаря ультрафиолету в их составе. В 1960-х годах даже были разработаны так называемые эритемные лампы (в основном UVB с длиной волны 305-315 нм), предназначенные для активизации синтеза витамина D в коже человека. Существуют также лапы для загара с преобладанием UVA и строгой регламентацией содержания UVB-лучей. Выпускают даже лампы для профилактики и лечения сезонной депрессии – люминесцентные лампы полного спектра. Для борьбы с нехваткой витамина D они не подходят – слишком слабые, но для компенсации «светового голодания» в осенне-зимний период годятся вполне.
В целом солнечные ванны повышают иммунитет и делают человека устойчивее к воздействию различных патогенов.
Негативное действие УФ-лучей на организм
Однако все хорошо в меру. При избыточном действии УФ-облучения в верхних слоях кожи образуются тимидиновые или тимидин-цитидиновые димеры, приводящие к образованию сшивок между нитями ДНК. Плюс ко всему жесткое УФ-облучение является причиной выработки сильных оксидантов – веществ, которые, например, могут способствовать образованию связей между белками и ДНК. И те, и другие события повышают вероятность мутаций и, как следствие, приводят к нарушению механизмов клеточной дифференцировки и увеличению угрозы заболевания раком.
UVА воспринимается сетчаткой человека как слабо фиолетовый свет. У взрослых людей он практически полностью блокируется хрусталиком, так что угрозы глазам УФ-лучи этой длины волны не представляют.
А вот UVB поглощается эпителием роговицы и при интенсивном облучении приводит к ее ожогу – электроофтальмии. Аналогичного эффекта можно достигнуть при длительном нахождении в горах среди снегов без специальных очков. Снежные кристаллы отлично светоотражают УФ-лучи. Если человек не имеет защиты для глаз, у него развивается снежная слепота (снежная офтальмия).
UVC может достигнуть сетчатки глаза, но обычно еще до этого момента под воздействием более длинноволнового УФ развивается электроофтальмия, что и блокирует процесс повреждения сетчатки.
Зрение обычно восстанавливается по мере регенерации эпителия. Чтобы защитить глаза, используют очки из специальных пластмасс, существуют также защитные линзы. Эффективны и горные очки, предназначенные для альпинистов.
Вирусы, бактерии и УФ-излучение
В диапазоне 205-315 нм УФ-излучение обладает бактерицидным действием. Молекулы бактериальной ДНК поглощают УФ-фотоны, что приводит к разрыву прежних и формированию новых связей. Как результат, бактерия теряет способность размножаться. Наиболее опасным для генома бактерий и вирусов является коротковолновое УФ-излучение (UVC, 100-280 нм). А самый высокий бактерицидный эффект наблюдается при 265 нм, что соответствует 254 нм длине волны при излучении ртутных ламп низкого давления. Чем дольше проводится облучение, тем больше полученная микроорганизмами доза и тем выше эффект.
Разным бактериям требуется разное время облучения, чтобы перестать быть опасными для человека. Обычно к бактерицидным лампам прилагается инструкция, где написано, сколько времени требуется обрабатывать помещение, чтобы уменьшить в нем концентрацию патогенных микроорганизмов до определенного уровня.
Кроме того, бактериальная клетка может быть разрушена вследствие перегрева на фоне поглощения больших объёмов УФ. На этом основано действие импульсного УФ-излучения: скорость поступления энергии в клетку выше, чем скорость сброса тепла клеткой в окружающую среду.
Как и в случае бактерий, вирусная ДНК или РНК тоже уязвима под действием УФ-лучей. Излучение является для вирусов мутагеном, вносящим изменения в геном, что с высокой долей вероятности приводит к неспособности вирусов к размножению.
По данным исследований этого года, УФ-излучение способно уничтожить даже коронавирус.
Любая ДНК чувствительна к УФ-лучам в диапазоне от 240 до 260 нм: и вирусная, и бактериальная, и человеческая. Но чтобы изувечить геном человека, обрабатывать его УФ-лучами надо намного дольше. Глаза пострадают раньше и сильнее.
Помимо разрушительного действия УФ-лучей на геном, они также участвуют в образовании озона O3. Эти крайне агрессивные молекулы образуются при взаимодействии UVC-излучения с кислородом воздуха. И они также оказывают дезинфицирующий эффект, уничтожая патогенные микроорганизмы.
Лампы для дезинфекции
Какие лампы для дезинфекции при помощи ультрафиолета сегодня существуют?
Прежде всего, уточним, что не является источником УФ-лучей: «синяя лампа» – знаменитый отражатель на ручке с покрашенной в синий цвет лампочкой. Это рефлектор Минина, который работает с любой обычной лампой накаливания, пусть даже и синего цвета. Лампа дает инфракрасное излучение (740 нм-2мкм) и видимые лучи (380-750 нм). Как видим, это не про ультрафиолет. Бактерии и вирусы рефлектор Минина не уничтожает.
А бактерицидными являются устройства, где источник излучения – ртутная или ртутно-аргоновая газоразрядная лампа низкого давления. Она дает то самое, наиболее убийственное для патогенных микроорганизмов излучение с длиной волны 254 нм. Для такого УФ-излучения существует обширная база исследований, показывающих его разрушительное влияние на бактерии, вирусы, некоторые грибки и др.
В ртутных лампах все хорошо, кроме собственно ртути. Поэтому разработчики продолжают поиски столь же эффективных, но более безопасных устройств. Так, сегодня существуют эксилампы (например, ксеноновые лампы) и их разновидности с импульсным излучением. Однако по эффективности трансформации электрической энергии в ультрафиолет они пока проигрывают ртутным устройствам.
Стекло для бактерицидных ламп бывает двух основных типов:
- Кварцевое стекло. Пропускает УФ-излучение от 100 нм и выше. Это значит, что такая лампа генерирует УФ-лучи и, в частности, те из них, что приводят к образованию озона, разрушительно действующего на живые объекты.
- Увиолевое стекло. Термин состоит из слов ultra и viola – «за пределами фиолетового цвета». При производстве таких стекол сводится к минимуму содержание оксидов, которые поглощают УФ-лучи – оксидов железа, титана и хрома. И при этом путем изменения его состава можно отрегулировать, какие длины волн будут проходить наружу, а какие — нет. Это позволяет производить лампы, которые не пропускают волны с длиной 180 нм, а именно данное UVC-излучение приводит к образованию озона. Такие лампы так и называются – «безозоновые».
Итак, кварцевые бактерицидные лампы более эффективны в отношении дезинфекции помещений, а увиолевые — безопаснее, потому что не вырабатывают озон. Но и те, и другие должны применяться в соответствии с инструкцией.
А инструкция гласит, что есть УФ-лампы открытые и закрытые. Как следует из названия, открытые лампы излучают УФ-лучи напрямую, а закрытые — спрятаны в пластмассовый корпус, через который прогоняется воздух помещения. Закрытые бактерицидные лампы по этой причине называют также рециркуляторами.
Бактерицидные лампы-рециркуляторы обычно устанавливают в помещениях, где они будут работать постоянно. Их корпус не пропускает УФ-лучи, к ним постоянно подается воздух извне, который дезинфицируется и выводится наружу. Такие устройства сегодня размещают дома, в детских садах и других общественных учреждениях. При их установке важно учитывать объём помещения. Если «сэкономить», эффект будет недостаточным.
Открытые бактерицидные лампы устанавливают в медицинских учреждениях. Их продают в магазинах медицинской техники, и в инструкции к ним строго-настрого запрещено нахождение людей (и животных) в помещении, где включена лампа, без средств защиты для глаз. И даже с такой защитой длительное время сидеть под открытой лампой нельзя. Данные устройства более эффективны в плане дезинфекции, ведь происходит УФ-обработка всех видимых поверхностей. А в кварцевых лампах кроме того еще и озон вырабатывается, который вносит свою лепту в уничтожение всего живого в окрестностях.
Ошибка учительницы
Итак, польза от УФ-ламп есть. И вполне себе доказанная научным путем. Но и вред организму человека может быть нанесен немалый, если пользоваться благами цивилизации в виде бактерицидных ламп без соблюдения инструкции.
Ошибка московской учительницы была в том, что она использовала открытую бактерицидную кварцевую лампу для обработки классной комнаты. Такие устройства включаются на строго определенное время в пустом помещении и при возвращении людей (и животных) должны быть отключены. Лампу не отключили, как следует из сообщений СМИ, по забывчивости, а у детей не было защиты для глаз, в результате чего пострадали более 20 учеников. На 4 марта было известно, что 7 детей уже вернулись к занятиям, а директор школы, чья сотрудница допустила промах — уволен.
По результатам этой истории столичный департамент здравоохранения ввел запрет на использование в школах бактерицидных ламп открытого типа. Для обеззараживания воздуха теперь следует использовать только лампы закрытого типа, которые можно использовать в присутствии людей хоть круглые сутки.
MedAboutMe рекомендует своим читателям всех возрастов не забывать школьные знания по химии, физике и биологии, а также внимательно читать инструкции к любой технике, особенно если она связана с риском для здоровья людей.
