Các tổ chức như bệnh viện và hệ thống vận chuyển đã sử dụng khử trùng bằng tia cực tím trong nhiều năm. Sergei Bobylev \ TASS qua Getty Images

Tia cực tím có một lịch sử lâu đời như một chất khử trùng và vi rút SARS-CoV-2, gây ra COVID-19, là dễ dàng trở nên vô hại bởi tia UV. Câu hỏi đặt ra là khai thác tia UV như thế nào tốt nhất để chống lại sự lây lan của virus và bảo vệ sức khỏe con người khi mọi người làm việc, học tập và mua sắm trong nhà.

Vi-rút lây lan theo nhiều cách. Con đường lây truyền chính là qua tiếp xúc giữa người với người thông qua bình xịt và giọt phát ra khi người bị bệnh hít thở, nói chuyện, hát hoặc ho. Virus cũng có thể lây truyền khi mọi người chạm vào khuôn mặt của họ ngay sau khi chạm vào các bề mặt đã bị ô nhiễm bởi những người bị nhiễm bệnh. Đây là mối quan tâm đặc biệt trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe, không gian bán lẻ nơi mọi người thường xuyên chạm vào quầy và hàng hóa, cũng như trên xe buýt, xe lửa và máy bay.

Là một kĩ sư môi trường người nghiên cứu về tia UV, tôi đã quan sát thấy rằng tia UV có thể được sử dụng để giảm nguy cơ lây truyền qua cả hai con đường. Đèn UV có thể là thành phần của máy di động, dù là do robot hay do con người điều khiển, để khử trùng bề mặt. Chúng cũng có thể được kết hợp trong các hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí hoặc được bố trí trong các luồng không khí để khử trùng không khí trong nhà. Tuy nhiên, cổng UV dùng để khử trùng mọi người khi họ đi vào không gian trong nhà có thể không hiệu quả và có khả năng nguy hiểm.

Tia cực tím là gì?

Bức xạ điện từ, bao gồm sóng vô tuyến, ánh sáng nhìn thấy và tia X, được đo bằng nanomet, hoặc phần triệu milimet. Bức xạ UV bao gồm các bước sóng từ 100 đến 400 nanomet, nằm ngay bên ngoài phần tím của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và mắt người không nhìn thấy được. UV được chia thành các vùng UV-A, UV-B và UV-C, lần lượt là 315-400 nanomet, 280-315 nanomet và 200-280 nanomet.

Tầng ôzôn trong khí quyển lọc ra tia UV có bước sóng dưới 300 nanomet, ngăn tia UV-C từ mặt trời trước khi nó đến bề mặt Trái đất. Tôi nghĩ về UV-A là phạm vi chống nắng và UV-B là phạm vi cháy nắng. Liều lượng đủ cao của UV-B có thể gây tổn thương da và ung thư da.

UV-C chứa bước sóng hiệu quả nhất để tiêu diệt mầm bệnh. UV-C cũng là nguy hiểm cho mắt và da. Nguồn ánh sáng UV nhân tạo được thiết kế để khử trùng phát ra ánh sáng trong phạm vi UV-C hoặc một phổ rộng bao gồm UV-C.

Cách tia cực tím tiêu diệt mầm bệnh

Các photon UV từ 200 đến 300 nanomet được hấp thụ khá hiệu quả bởi các axit nucleic tạo nên DNA và RNA, và các photon dưới 240 nanomet cũng được hấp thụ tốt bởi các protein. Các phân tử sinh học thiết yếu này bị phá hủy bởi năng lượng hấp thụ, khiến vật chất di truyền bên trong hạt vi rút hoặc vi sinh vật không thể tái tạo hoặc gây nhiễm trùng, làm bất hoạt mầm bệnh.

Thông thường, cần một liều lượng tia cực tím rất thấp trong phạm vi diệt khuẩn này để vô hiệu hóa mầm bệnh. Liều lượng tia cực tím được xác định bởi cường độ của nguồn sáng và thời gian tiếp xúc. Đối với một liều lượng yêu cầu nhất định, các nguồn cường độ cao hơn yêu cầu thời gian tiếp xúc ngắn hơn, trong khi các nguồn cường độ thấp hơn yêu cầu thời gian tiếp xúc lâu hơn.

Đưa tia cực tím vào hoạt động

Khử trùng bằng tia cực tím, có thể được thực hiện bởi các robot như thế này, làm giảm nhiễm trùng bệnh viện. Marcy Sanchez / William Beaumont Army Medical Center Office Public Affairs Office

Có một thị trường được thiết lập cho các thiết bị khử trùng bằng tia UV. Các bệnh viện đã sử dụng robot phát ra ánh sáng UV-C trong nhiều năm để khử trùng phòng bệnh, phòng mổ và các khu vực khác có thể lây lan vi khuẩn. Những robot này, bao gồm Tru-D và xenex, vào các phòng trống giữa các bệnh nhân và đi lang thang xung quanh từ xa phát ra tia UV công suất cao để khử trùng bề mặt. Đèn UV cũng được sử dụng để khử trùng dụng cụ y tế trong các hộp tiếp xúc tia UV đặc biệt.

UV đang được sử dụng hoặc thử nghiệm để khử trùng xe buýt, xe lửa và máy bay. Sau khi sử dụng, rô bốt UV hoặc máy do con người điều khiển được thiết kế để lắp vào xe hoặc máy bay di chuyển qua và khử trùng các bề mặt mà ánh sáng có thể chiếu tới. Các doanh nghiệp cũng đang xem xét công nghệ cho khử trùng nhà kho và không gian bán lẻ.

Cơ quan Giao thông Đô thị Thành phố New York (MTA) đang thử nghiệm việc sử dụng tia cực tím để khử trùng các toa tàu điện ngầm không hoạt động. MTA, CC BY-SA

Cũng có thể sử dụng UV để khử trùng không khí. Không gian trong nhà như trường học, nhà hàng và cửa hàng có một số luồng không khí có thể lắp đặt đèn UV-C trên cao và nhắm vào trần nhà để khử trùng không khí khi nó lưu thông. Tương tự, hệ thống HVAC có thể chứa các nguồn sáng UV để khử trùng không khí khi nó đi qua ống dẫn. Các hãng hàng không cũng có thể sử dụng công nghệ UV để khử trùng không khí trong máy bay hoặc sử dụng đèn UV trong phòng tắm giữa các lần sử dụng.

UV-C xa - an toàn cho con người?

Hãy tưởng tượng nếu mọi người có thể đi lại liên tục được bao quanh bởi ánh sáng UV-C. Nó sẽ tiêu diệt bất kỳ loại vi rút dạng phun nào xâm nhập vào vùng UV xung quanh bạn hoặc thoát ra khỏi mũi hoặc miệng của bạn nếu bạn bị nhiễm và loại bỏ vi rút. Ánh sáng cũng sẽ khử trùng da của bạn trước khi tay bạn chạm vào mặt. Kịch bản này có thể sớm xảy ra về mặt công nghệ, nhưng những rủi ro về sức khỏe là một mối quan tâm đáng kể.

Khi bước sóng UV giảm, khả năng xâm nhập của các photon vào da giảm. Các photon có bước sóng ngắn hơn này được hấp thụ ở lớp da trên cùng, giúp giảm thiểu tổn thương DNA cho các tế bào da đang phân chia tích cực bên dưới. Ở bước sóng dưới 225 nanomet - vùng UV-C xa - UV có vẻ an toàn khi tiếp xúc với da ở liều dưới mức độ tiếp xúc được định nghĩa bởi Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ Không Ion hóa.

Nghiên cứu là xác nhận những con số này sử dụng mô hình chuột. Tuy nhiên, ít người biết về tiếp xúc với mắt và da bị thương ở các bước sóng UV-C Xa này và mọi người nên tránh tiếp xúc trực tiếp trên giới hạn an toàn.

Nghiên cứu cho thấy rằng ánh sáng UV-C ở xa có thể tiêu diệt mầm bệnh mà không gây hại cho sức khỏe con người:
{vembed Y = YATYsgi3e5A}

Sản phẩm lời hứa của Viễn UV-C để khử trùng an toàn mầm bệnh, mở ra nhiều khả năng cho các ứng dụng UV. Nó cũng dẫn đến một số sử dụng sớm và tiềm ẩn rủi ro.

Một số doanh nghiệp đang cài đặt cổng UV chiếu xạ mọi người khi họ đi qua. Mặc dù thiết bị này có thể không gây hại nhiều hoặc tổn thương da trong vài giây đi qua cổng, nhưng liều lượng thấp được cung cấp và khả năng khử trùng quần áo cũng có thể không hiệu quả để ngăn chặn bất kỳ sự lây truyền vi rút nào.

Quan trọng nhất, sự an toàn cho mắt và sự tiếp xúc trong thời gian dài vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng, và những loại thiết bị này cần được điều chỉnh và được xác nhận về tính hiệu quả trước khi được sử dụng trong môi trường công cộng. Tác động của việc chiếu xạ diệt khuẩn liên tục lên hệ vi sinh vật môi trường tổng thể cũng cần được hiểu rõ.

Khi nhiều nghiên cứu hơn về Far UV-C chỉ ra rằng việc tiếp xúc với da người không nguy hiểm và nếu các nghiên cứu về việc tiếp xúc với mắt không có hại, có thể các hệ thống đèn Far UV-C đã được kiểm chứng được lắp đặt ở những nơi công cộng như cửa hàng bán lẻ và trung tâm giao thông có thể hỗ trợ các nỗ lực kiểm soát sự lây truyền vi rút đối với SARS-CoV-2 và các vi rút tiềm ẩn khác trong không khí mầm bệnh hôm nay và tương lai.

Lưu ý

Karl Linden, Giáo sư Kỹ thuật Môi trường và Giáo sư Mortenson về Phát triển Bền vững, Đại học Colorado Boulder

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

sách_science