王迪 焦曉蘭 張維超

中國(guó)家用電器研究院健康家電檢測(cè)中心 北京 100053

1 引言

紫外線(xiàn)的殺菌消毒作用早在19世紀(jì)就已為人所知，只是受限于當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)條件，紫外線(xiàn)相關(guān)的衍生產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但是那時(shí)，人們對(duì)紫外線(xiàn)的關(guān)注和研究，也對(duì)紫外線(xiàn)后來(lái)的發(fā)展起到了重大作用。20世紀(jì)初，汞燈開(kāi)始被用作人造紫外光源，隨之第一個(gè)石英紫外燈也被制造出來(lái)并開(kāi)始廣泛應(yīng)用于水的消毒，人們對(duì)于紫外燈除菌機(jī)理的研究也格外深入，確定了微生物對(duì)波長(zhǎng)250nm的紫外線(xiàn)最敏感，也從細(xì)胞生物學(xué)的角度解釋了紫外線(xiàn)殺菌的原理，紫外線(xiàn)在殺菌消毒領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)始飛速發(fā)展。

紫外線(xiàn)是一種波長(zhǎng)在100nm～400nm的電磁波[1]，病原微生物對(duì)200nm～280nm波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)最為敏感，吸收該波長(zhǎng)下的紫外線(xiàn)后，其DNA或RNA被破壞，導(dǎo)致細(xì)胞不再分裂，以達(dá)到滅活病原微生物的目的[2]?；谧贤饩€(xiàn)優(yōu)異的殺菌消毒效果，紫外線(xiàn)消毒燈被廣泛應(yīng)用于消毒領(lǐng)域。紫外線(xiàn)消毒燈是一種采用石英玻璃，或其他透紫玻璃的低氣壓汞蒸氣放電燈，其放電產(chǎn)生的紫外輻射以波長(zhǎng)253.7nm為主[3]，該波長(zhǎng)下的紫外線(xiàn)對(duì)病原微生物擁有很好的殺滅效果，以達(dá)到消毒殺菌的目的。在家中使用，可放置于廚房、衛(wèi)生間等陰暗潮濕易于細(xì)菌滋生的地方；在公共場(chǎng)所使用可以有效緩解人員密集所導(dǎo)致病菌的攜帶與傳播，防止人員之間的交叉感染；也可用于對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求較高的空間內(nèi)，例如病房、手術(shù)室等醫(yī)療場(chǎng)所，防止病菌的傳播。紫外線(xiàn)消毒燈在環(huán)境空氣消毒、飲用水及污水消毒、衣物和餐具表面消毒等領(lǐng)域被廣泛使用。

2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

目前對(duì)于紫外線(xiàn)消毒燈及其相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 19258-2012《紫外線(xiàn)殺菌燈》[3]、GB/T 28795-2012《冷陰極紫外線(xiàn)殺菌燈》[4]；YY/T 0160-1994《直管形石英紫外線(xiàn)低壓汞消毒燈》[5]；GB/T 19837-2005《城市給排水紫外線(xiàn)消毒設(shè)備》[6]；GB 28235-2011《紫外線(xiàn)空氣消毒器安全與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[7]；《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）[8]。

標(biāo)準(zhǔn)主要從產(chǎn)品分類(lèi)、電氣安全、輻射效率、輻射照度、臭氧產(chǎn)出率、壽命、消毒效果等方面規(guī)定了紫外線(xiàn)消毒燈的質(zhì)量要求以及在不同領(lǐng)域下的使用效果。

3 技術(shù)要求和測(cè)試方法

3.1 產(chǎn)品分類(lèi)

按照GB/T 19258中對(duì)紫外線(xiàn)除菌燈的分類(lèi)有兩種，第一，按照產(chǎn)品外形可分為雙端燈、單端燈和自鎮(zhèn)流燈三類(lèi)；第二，按照是否產(chǎn)生臭氧可分為含臭氧和不含臭氧兩種。除了上述兩種分類(lèi)外，不同的紫外線(xiàn)消毒燈所使用的燈管管徑和輸出功率也是不同的。

3.2 安全要求

GB 19258中規(guī)定，根據(jù)不同外形的紫外線(xiàn)殺菌燈，其安全要求、外形尺寸、啟動(dòng)特性和初始電參數(shù)性能，按表1中所示標(biāo)準(zhǔn)及要求進(jìn)行測(cè)試并符合相關(guān)要求。

紫外線(xiàn)殺菌燈應(yīng)在符合上述要求外，其玻璃管與燈頭也應(yīng)通過(guò)視檢與量規(guī)檢驗(yàn)確認(rèn)符合相關(guān)要求，以確保在正常使用時(shí)不會(huì)對(duì)使用者和周?chē)h(huán)境產(chǎn)生危險(xiǎn)，安全可靠。

3.3 紫外線(xiàn)輻射效率/輻射通量

3.3.1 限值要求

GB/T 19258中規(guī)定，雙端燈和單端燈的紫外線(xiàn)輻射效率應(yīng)符合表2中規(guī)定。自鎮(zhèn)流燈應(yīng)不低于表2中單端燈要求的85%。

表2中為雙管類(lèi)燈的參數(shù)要求，四管、多管、方形和環(huán)形燈的數(shù)據(jù)按表中規(guī)定值的90%進(jìn)行要求。輻射通量實(shí)測(cè)值不應(yīng)低于標(biāo)稱(chēng)值的90%。

3.3.2 測(cè)試方法

輻射通量的測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)符合圖1所示，要求所使用積分球內(nèi)壁應(yīng)為對(duì)紫外無(wú)吸收、無(wú)熒光的漫反射涂層；測(cè)試儀的中心波長(zhǎng)為253.7nm；所選用的標(biāo)準(zhǔn)燈與待測(cè)燈形狀相似。

輻射通量按式（1）計(jì)算：

式中：

表1 紫外線(xiàn)殺菌燈安全要求

表2 紫外線(xiàn)輻射效率要求

圖1 輻射通量的測(cè)量系統(tǒng)

α——吸收修正系數(shù)。

紫外輻射效率按式（2）計(jì)算：

式中：

ηe253.7——燈在波長(zhǎng)253.7nm處的紫外線(xiàn)輻射效率；

P——燈的輸入功率。

3.4 紫外線(xiàn)輻射照度

3.4.1 限值要求

雙端燈和單端燈的初始紫外線(xiàn)輻射照度應(yīng)不低于表3、表4中要求的93%。

3.4.2 測(cè)試方法

紫外線(xiàn)輻射照度的測(cè)量需在圖2所示的光度測(cè)量臺(tái)上進(jìn)行。圖2中：1-燈；2-定位臺(tái)；3-紫外探頭；4-光軌；5-光闌。

為避免雜散光誤差，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)需至于墻壁刷為黑色的暗室中，應(yīng)使用中心波長(zhǎng)為253.7nm的紫外線(xiàn)輻射照度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。

將受試燈管固定在鋼軌上，點(diǎn)燃燈，調(diào)整位置使燈中部的水平法線(xiàn)通過(guò)紫外線(xiàn)輻射照度計(jì)探頭，且兩者之間的距離為1000mm±1mm。待紫外燈點(diǎn)燃預(yù)熱20min后讀取照度計(jì)讀數(shù)，記為該待測(cè)燈的紫外線(xiàn)輻射照度。

表3 雙端燈紫外線(xiàn)輻射照度限值要求

表4 單端燈紫外線(xiàn)輻射照度限值要求

圖2 紫外線(xiàn)輻射照度測(cè)量裝置

圖3 臭氧產(chǎn)出率測(cè)試系統(tǒng)

3.5 臭氧產(chǎn)出率

3.5.1 限值要求

GB/T 19258中規(guī)定，無(wú)臭氧燈應(yīng)低于0.05g/(kW·h)；有臭氧燈應(yīng)不低于標(biāo)稱(chēng)值的80%。

3.5.2 測(cè)試方法

在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試，待測(cè)燈應(yīng)使用基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器連入測(cè)試線(xiàn)路。測(cè)試系統(tǒng)如圖3所示。

臭氧產(chǎn)出率按式（3）計(jì)算：

式中：

N——臭氧產(chǎn)出率，g/（kW·h）；

c——臭氧濃度，mg/m3；

V——臭氧采集器容積，m3；

t——時(shí)間，s；

P——燈功率，W。

3.6 紫外線(xiàn)輻射通量維持率/壽命

3.6.1 限值要求

GB/T 19258中規(guī)定紫外線(xiàn)殺菌燈的平均壽命應(yīng)不低于5000h。2000h紫外輻射通量維持率不低于85%，壽終時(shí)紫外輻射通量維持率不低于65%。

3.6.2 測(cè)試方法

試驗(yàn)應(yīng)在15℃～50℃的環(huán)境中進(jìn)行，無(wú)對(duì)流風(fēng)。所使用鎮(zhèn)流器應(yīng)與試驗(yàn)燈配套，保證紫外燈所消耗的功率逾期額定值之差不超過(guò)4%，電壓實(shí)測(cè)值與額定值的偏差應(yīng)不超過(guò)2%，在額定電壓下的預(yù)熱電流與相應(yīng)參數(shù)表規(guī)定值的偏差應(yīng)小于10%。燈以點(diǎn)燃165min，關(guān)閉15min為一周期，計(jì)算單只燈的紫外線(xiàn)輻射通量下降至規(guī)定值時(shí)的累計(jì)時(shí)間或無(wú)法正常點(diǎn)燃的時(shí)間。

3.7 紫外線(xiàn)空氣消毒器

紫外線(xiàn)空氣消毒器是由紫外線(xiàn)殺菌燈、過(guò)濾器和風(fēng)機(jī)為元器件的空氣消毒產(chǎn)品，檢驗(yàn)依據(jù)是GB 28235，該產(chǎn)品主要用于室內(nèi)空氣的消毒。針對(duì)其所使用的紫外線(xiàn)消毒燈除了應(yīng)滿(mǎn)足GB/T 19258中的要求外，對(duì)于空氣消毒器整機(jī)還增加了消毒效果和泄漏量的評(píng)價(jià)要求。

消毒效果的評(píng)價(jià)方法按照《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）規(guī)定的方法測(cè)定，要求對(duì)白色葡萄球菌的殺滅率≥99.90%。泄漏量要求從兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，一個(gè)是紫外線(xiàn)泄漏量，要求在消毒裝置周邊30cm處，紫外線(xiàn)泄漏量應(yīng)≤5μW/cm3；另一個(gè)是臭氧泄漏量，要求消毒器在正常工作時(shí)，室內(nèi)空氣中的臭氧1h平均最高允許濃度不應(yīng)超過(guò)0.1mg/m3。另外，消毒器的安全指標(biāo)也應(yīng)符合GB 9706.1中的規(guī)定；噪聲應(yīng)按照GBZ/T 189.8規(guī)定的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，噪聲限值不超過(guò)55dB(A)。

3.8 水中紫外線(xiàn)消毒設(shè)備

GB/T 19837[6]中規(guī)定了紫外線(xiàn)燈的壽命、有效劑量、消毒指標(biāo)等要求。規(guī)定了低壓燈和低壓高強(qiáng)燈運(yùn)行壽命應(yīng)不低于12000h，中壓燈壽命應(yīng)不低于3000h。當(dāng)其用于污水消毒時(shí)，有效劑量應(yīng)≥15mJ/cm2，用于生活飲用水或飲用凈水消毒的有效劑量應(yīng)≥40mJ/cm2，用于再生水消毒的有效劑量應(yīng)≥80mJ/cm2[6]。

消毒指標(biāo)要求，紫外線(xiàn)消毒設(shè)備應(yīng)用于生活飲用水應(yīng)達(dá)到GB 5749[9]、城鎮(zhèn)污水應(yīng)達(dá)到GB 18918[10]、城市雜用水應(yīng)達(dá)到GB/T 18920[11]、景觀環(huán)境用水應(yīng)達(dá)到GB 50335[12]等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)測(cè)試方法及要求。

3.9 紫外線(xiàn)燈消毒功效鑒定試驗(yàn)

根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》中要求，應(yīng)進(jìn)行紫外線(xiàn)燈消毒功效及除菌效果測(cè)試，30W的紫外線(xiàn)燈，在燈管下方中心1000mm處輻照度應(yīng)≥90μW/cm2。除測(cè)試輻照強(qiáng)度外，還應(yīng)進(jìn)行細(xì)菌和真菌殺滅效果的測(cè)試，測(cè)試要求紫外線(xiàn)消毒燈的殺滅對(duì)數(shù)值均≥3，可判定為消毒合格。

4 紫外線(xiàn)消毒燈適用范圍及條件

由于紫外線(xiàn)輻照的穿透力弱，其消毒有效區(qū)僅為裝置周邊1.5m～2m處，為了確保良好的消毒效果，紫外線(xiàn)消毒燈與被消毒部位之間的距離不宜超過(guò)1m，且無(wú)法穿透物體表面，因此要確保紫外線(xiàn)充分照射消毒表面。在使用紫外線(xiàn)消毒時(shí)，其適宜溫度范圍是（30±10）℃，溫度在高于或低于這個(gè)溫度下均會(huì)對(duì)紫外線(xiàn)產(chǎn)生削弱，影響消毒效果，當(dāng)紫外線(xiàn)用于空氣消毒時(shí)，相對(duì)濕度以不超過(guò)80%為宜，無(wú)法滿(mǎn)足上述條件要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)照射時(shí)間，確保消毒效果。當(dāng)對(duì)物品表面消毒時(shí)，根據(jù)大部分微生物殺滅所需劑量計(jì)算，所需照射時(shí)間約為24min。對(duì)室內(nèi)空氣消毒時(shí)，要確保照射時(shí)間不少于30min，而且由于紫外線(xiàn)的穿透能力弱，一個(gè)紫外線(xiàn)消毒燈可能很難保證室內(nèi)消毒效果，根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版），一般按每立方米空間應(yīng)設(shè)置不少于1.5W的紫外線(xiàn)消毒燈，根據(jù)房間實(shí)際大小選擇相應(yīng)功率的紫外線(xiàn)消毒燈。

由于紫外線(xiàn)對(duì)生物細(xì)胞的破壞作用，在使用紫外線(xiàn)消毒燈時(shí)要注意不要直接照射到人體皮膚，會(huì)導(dǎo)致皮膚表面的紅腫、疼癢，重者甚至?xí)l(fā)癌變；更不要直接用眼睛去直視燈管，會(huì)引起眼角膜發(fā)炎等癥狀，嚴(yán)重的會(huì)造成不可逆的損傷。紫外線(xiàn)消毒燈在使用時(shí)，首先應(yīng)確保人員遠(yuǎn)離消毒區(qū)域，防止紫外線(xiàn)對(duì)人體的損傷；并且應(yīng)保持紫外線(xiàn)燈表面的清潔，建議每?jī)芍苡镁凭耷驅(qū)Ρ砻孢M(jìn)行一次擦拭，確保燈管表面無(wú)灰塵、油污覆蓋。同時(shí)根據(jù)紫外線(xiàn)消毒器使用條件，房間內(nèi)的溫濕度也要注意，溫度過(guò)高或過(guò)低，會(huì)影響紫外線(xiàn)的照射強(qiáng)度，當(dāng)空氣中的水分和灰塵含量較高時(shí)，也會(huì)對(duì)紫外線(xiàn)有一定的削弱作用，所以要保證室內(nèi)環(huán)境的清潔干燥，更有利于紫外線(xiàn)消毒燈的殺菌消毒功效。

5 結(jié)論

歷經(jīng)100多年的發(fā)展，紫外線(xiàn)消毒設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，除了在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用外，目前也開(kāi)始廣泛應(yīng)用于家庭，成為家中除菌消毒的一種重要手段。與家庭中常見(jiàn)的使用化學(xué)試劑消毒的方式相比較而言，紫外線(xiàn)消毒更安全、污染較小，且殺菌消毒效果要明顯優(yōu)于化學(xué)試劑的消殺，而且紫外燈管的壽命比較長(zhǎng)，平均壽命達(dá)到了8000小時(shí)，一些高性能產(chǎn)品壽命更是可以達(dá)到1萬(wàn)小時(shí)以上，再加之價(jià)格低廉，使用成本很低，就越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。

隨著紫外線(xiàn)消毒燈的廣泛應(yīng)用，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定也變得尤其重要。應(yīng)盡快建立家用紫外線(xiàn)消毒燈及相關(guān)器具的標(biāo)準(zhǔn)體系，以及質(zhì)量監(jiān)督體系，保障紫外線(xiàn)殺菌燈的質(zhì)量安全。同時(shí)規(guī)范相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)，確保消費(fèi)者能購(gòu)買(mǎi)到安全、性能質(zhì)量有保證的紫外線(xiàn)消毒燈。