紫外线空气净化器值得购买吗?

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紫外线空气净化器值得购买吗?

清洁室内空气并不像听起来那么简单。从灰尘、霉菌和花粉等固体颗粒到二氧化碳(CO2)、甲醛、室内臭氧(O3)和挥发性有机化合物(VOCs)等气体,您的室内空气是一个名副其实的污染物大杂烩。

这还不包括空气中的生物污染物,如细菌和病毒,它们几乎生活在你能想象到的任何表面上,其中许多都会进入空气,直接被吸入呼吸道,穿透呼吸道组织,感染全身。

这就是紫外线(UV)空气净化器(UV 空气净化器)出现的原因:人们普遍担心空气净化器对数以百万计的传染性微生物和病毒无能为力,而这些微生物和病毒可能会引起和传播感冒、流感甚至肺结核等疾病。

而在导致 COVID-19(一种严重的呼吸道疾病,通常是致命的)的 SARS-CoV-2 病毒(严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2)爆发期间,紫外线空气净化技术在灭活空气中的病毒颗粒方面引起了更多的关注,因为它可以帮助阻止这种致命流行病的传播。

紫外线消毒在医学领域已有悠久的历史。大量研究表明,紫外线特别有助于防止危险的耐药细菌传播医院获得性感染(HAI)(1)。

但是,紫外线空气净化器是否值得用来净化室内空气呢?

在您急于购买这种空气污染最后前沿的 "灵丹妙药 "之前,值得仔细研究一下紫外线空气净化器背后的说法,以了解它是否真的能做到它所说的那样。

紫外线如何 "净化 "空气?

紫外线空气净化器中使用的紫外线旨在对流经净化器的空气中潜在的传染性生物、有机细菌和无机病毒物质进行消毒。

紫外线对付细菌和病毒的秘密武器是什么?DNA 损伤--就像阳光中的紫外线会损伤皮肤细胞并导致皮肤癌一样,紫外线也会损伤,有时甚至会破坏构成细菌和病毒物质的 DNA (2)。

就像阳光中的紫外线会损伤皮肤细胞一样,紫外线也会损伤,有时甚至会破坏构成细菌和病毒物质的 DNA。

紫外线有两种主要的作用方式。

首先,细菌是活的有机体,紫外线会破坏它们的 DNA。

当细菌的 DNA 受到破坏时,细菌就无法完成转录和复制这两个关键的繁殖过程,从而无法制造更多的细菌(3)。

相比之下,病毒并不是真正的活体--它们由 DNA 和 RNA(核糖核酸,一种与 DNA 相似的分子)物质组成,病毒利用这些物质侵入活细胞的 DNA 链,用自己受污染的病毒 DNA 感染活细胞,并使它们大量繁殖受感染的 DNA。

这就是感冒、流感和麻疹等病毒性疾病如何迅速传播和具有传染性的原因(4)。只要有足够的接触时间,紫外线就能使 DNA 和 RNA 材料失活,阻止它们攻击有机细胞。

但紫外线空气过滤器真的有效吗?

单靠紫外线就能在一定程度上灭活细菌和病毒等传染性生物污染物--所以它应该在空气净化器中起作用,对吗?

但紫外线空气净化器的具体机制并不像听起来那么有效。原因如下 (5) (6) (7) (8) (9) (10):

  • 细菌和病毒需要经过长时间的紫外线照射才能被消毒,通常需要几个小时。
  • 有些细菌即使经过紫外线消毒后也会再生,再次感染人体。
  • 紫外线对微粒不起作用。 紫外线不能破坏 PM2.5 和超细粒子(UFPs)等微粒物质,因此如果微粒过滤机制不够好,至这些危险污染物仍会直接进入空气中。
  • 许多紫外线空气净化器也是臭氧发生器。就像地球大气中的臭氧会与来自太阳的紫外线发生反应一样,一些紫外线空气净化器中的光和热也会产生热量,将自由漂浮的氧分子(O 和 O2)和水分子(H2O)转化为危险的地面臭氧(O3)。
  • 紫外线会灼伤皮肤并伤害眼睛。即使是短暂的紫外线照射也会对皮肤和眼睛造成永久性伤害,甚至致癌。

值得注意的是,臭氧微粒被用于 有些紫外线空气净化器会对污染物颗粒充电并将其从空气中带走,从而产生地面臭氧。

这种臭氧的毒性极强,即使短期接触也会引起一系列呼吸道症状,长期接触则会导致多种致命的健康问题 (11) (12)。

紫外线的 ABC

并非所有的紫外线都是一样的,只有特定类型的紫外线可用于紫外线空气过滤器。

以下是您需要了解的内容:紫外线有三种不同的形式,它们的波长各不相同,对有机物的影响也各不相同。

紫外线-A

紫外线-A 的波长约为 315-400 纳米(nm),是三种紫外线中波长最长的一种,其光子(或光粒子)的振动速度比可见光快一点。这种类型的紫外线通常不用于任何空气净化器或类似技术中。

UV-A 紫外线最容易穿透皮肤,长期照射会导致皮肤损伤和癌症(14)。

紫外线-B 紫外线

-B 的波长比紫外线-A 稍短,约为 280-315 纳米。它们的光子振动速度比紫外线-A 射线中的光子更快,因此有更大的能量来破坏 DNA。但由于它们的波长较短,至它们中的一部分无法穿过大气的上层。

然而,一小部分穿过大气层的紫外线-B 是与皮肤癌直接相关的至(15)。

紫外线-C 紫

外线-C 的波长介于 100 纳米和 280 纳米之间。紫外线-C 是至(如果不是全部的话)紫外线空气净化器中使用的一种紫外线。

这些紫外线的波长最短,传递的至能量最大,因此有很大的潜力破坏和杀死微小的微生物和细胞--这也是紫外线空气净化器使用它们来杀死细菌和病毒的原因,尤其是在一种叫做紫外线杀菌照射(UVGI)的形式中(16)。

但紫外线-C 光也是这三种光中 至 危险的一种。

由于其能量高、强度大,即使短期暴露在紫外线空气净化器(或紫外线-C 空气净化器)发出的紫外线-C 光下,也会对眼睛和皮肤造成伤害,而且暴露时间越长,伤害就越严重。

紫外线技术需要大量的接触时间才能 "杀死 "生物污染物

在考虑使用紫外线杀死病毒和细菌时,还有一个重要的考虑因素需要牢记--它需要

大量的接触时间才能 "杀死 "生物污染物

。 即使是少量的空气传播病原体或表面污染物,紫外线也需要很长时间才能杀死或灭活。紫外线消灭病毒和细菌所需的能量和时间以每平方厘米毫焦(mJ/cm2)为单位,1 焦耳(1000 毫焦)约等于 1 秒钟。

不同的污染物需要不同时间的紫外线照射才能彻底清除--以下是关于紫外线需要多长时间才能有效消灭一平方厘米的一些常见病毒和细菌的研究结果(17) (18) (19):

  • 流感病毒: 约 6.6 秒
  • 大肠杆菌:约 6.6 秒
  • 金黄色葡萄球菌:约 6.6 秒
  • 曲霉菌 霉菌 孢子:8.8 至 33 秒
  • SARS-CoV:约 60 秒或更长
  • SARS-CoV-2(COVID-19 冠状病毒):长达 60 秒

这看似不是很长的时间,但当你咳嗽或打喷嚏时,一次就会产生 900 到 300,000 个此类受感染的微粒,可能会充满房间内数百平方厘米的空气(20)(21)。

而紫外线空气净化器需要 6 秒到 1 分钟或更长时间才能杀死其中一平方厘米内的受感染微粒。鉴于空气通常会快速通过空气净化器(在空气净化器中停留的时间不到半秒),受感染的微粒可以毫发无损地飞过紫外线,但仍然具有传染性。

前提是您的紫外线空气净化器使用的紫外线波长正确、强度足够高,能够有效去除空气中的生物污染物。但至以安全为由出售的紫外线空气净化器只能产生低剂量的紫外线,它们可能需要更长的时间才能杀死更少量的生物污染物(22)。

这意味着,紫外线空气过滤器可能需要几个小时或更长时间才能杀死或灭活房间空气中受感染的污染物(前提是没有人再咳嗽、打喷嚏或呼吸,从而在空气中增加更多的受感染颗粒)。

当你咳嗽或打喷嚏时,会产生 900 到 30 多万个受感染的微粒,弥漫在房间数百平方厘米的空气中,而紫外线空气净化器需要 6 秒到一分钟或更长时间才能杀死一平方厘米的受感染微粒。

简而言之,紫外线空气净化器也许可以捕捉并杀死数千个受感染的微粒,或使其失去活性,但成百上千的微粒可能会在空气中停留数小时后才被杀死,从而被吸入并导致感染。

如果生物污染物被紫外线 "杀死",它们还会对我造成伤害吗?

简短的回答是肯定的。

与一般的空气净化器不同,紫外线空气净化器实际上并不能清除空气中的病毒和细菌等生物污染物,而是在紫外线光束的集中照射下使其失活,破坏构成这些生物 DNA 的分子键,并将失活的 DNA 重新送回空气中。

但是,紫外线通常只能使生物污染物部分失活,它们还有可能复活--这种状态被称为可存活但不可培养(VBNC)。在 VBNC 状态下,生物污染物在紫外线照射后处于休眠状态,但过一段时间后又会 "苏醒",重新再生,即使在高达 300 mJ/cm2 的高剂量紫外线照射下也是如此(23)。

这意味着,大量具有传染性的生物污染物颗粒在通过紫外线照射后会重新回到空气中--其中一些会被灭活,而另一些则会被 "唤醒"。 但许多生物污染物仍然具有传染性或可能再次传染。

紫外线 "杀死 "生物污染物的程度主要取决于紫外线空气净化器本身所使用的紫外线机制设计中的几个关键因素。

一般认为,波长为 0.254 微米的 40 mJ/cm2 紫外线(常用于紫外线空气净化器)几乎可以杀死空气中 99.99% 的生物污染物(24)。

但病毒尤其需要 0.2 至 0.315 微米的更宽光谱才能有效灭活--由于紫外线与各种病毒 DNA 蛋白的特殊相互作用,不同波长的紫外线对不同类型的病毒有效--此外,任何程度的灭活都需要几秒钟的照射时间。

至紫外线空气净化器使用波长为 0.254 微米的 40 mJ/cm2 紫外线灭活病毒。但由于紫外线与各种病毒 DNA 蛋白的特殊相互作用,病毒需要 0.2 至 0.315 微米更宽的光谱才能有效灭活。

因此,即使在理论上,紫外线空气净化器也需要特定的波长和特定的照射时间,才能部分灭活空气中的生物污染物--这并不是放之四海而皆准的。

在实践中,至 紫外线空气过滤器并不能满足这些要求。紫外线空气过滤器无法满足适当的波长和照射要求,从而无法充分保护您免受至危险病毒和细菌的侵害。您需要一场完美的风暴:合适的紫外线波长、足够的照射时间,以及使用其他空气过滤技术进行紫外线空气净化,才能真正去除空气中的生物污染物。

我应该购买紫外线空气净化器吗?

简短回答:不:

不要购买紫外线空气净化器或任何使用紫外线作为净化机制关键部分的空气净化器。这很危险,而且效果也不好,尤其是在没有使用其他成熟的空气过滤方法的情况下。

长答案:

紫外线消毒根本无法达到空气通过净化器过滤污染物的速度。细菌和病毒物质需要暴露在紫外线下一定的时间,有时一次长达数小时,因此在紫外线下几秒钟或更短的时间,无论多强的紫外线,对去除微生物污染物都不会有太大作用。

紫外线有一定的消毒作用,但不能净化空气,而且研究表明,紫外线对空气的消毒潜力可能被夸大了。

我该如何净化空气?

以下是一些经过时间考验和验证的改善室内空气质量的小窍门,它们并不依赖于无效的技术。

使用高效室内空气净化器

对于面积在几百平方英尺左右的典型房间,像 HealthPro Plus 这样的室内空气净化器可以每小时多次去除高达 99.5% 的污染物,最小可达 0.003 微米(比普通细菌或病毒小 10 倍),远远超过紫外线或标准 HEPA 空气净化器的效果。

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建议在卧室、家庭办公室、厨房、家庭健身房等空间使用室内空气净化器。 性能。

使用全屋空气净化器

担心家中的空气质量?供暖、通风和空调(HVAC)系统使用的紫外线空气净化器并不能解决问题,高性能的全屋空气过滤系统会更有效。

Perfect 16全屋空气净化器可安装在家中现有的暖通空调设备上,吸入空气,净化高达 96.7% 小至 0.3 微米的颗粒污染物和高达 85% 小至 0.003 微米的颗粒。超过 170 平方英尺的过滤介质可将空气净化至 003 微米,并以高达 2,000 立方英尺/分的流量通过供气管道系统进行再循环,从而让家中的每个房间都能呼吸到新鲜、洁净的 高等级的 空气。

全屋空气净化器不占空间,不会增加暖通空调运行时的噪音,还能通过先进超细纤维(AMF)专利技术减少电费支出,该技术能最大限度地扩大过滤器的表面积以去除污染物,同时减少空气阻力,从而使暖通空调风扇电机轻松实现净化。

使用个人空气净化器

需要随时随地进行高效空气净化?The Atem5 合 1个人空气净化器可将洁净空气导入您的呼吸区域,随时随地为您提供洁净空气。

空气质量变幻莫测,典型的便携式 "空气净化器 "通常使用危险的电离或紫外线技术,对净化工作区、车内或床边的空气作用甚微。

Atem采用HyperHEPA过滤技术,可去除您现在呼吸的空气中 99% 小至 0.003 微米的颗粒,几乎消除了污染颗粒,同时不会产生臭氧等有害副产品。

可选的 HyperHEPA250过滤器使用额外的活性炭层,可去除室内外空气中的 250 多种气体,包括建筑材料和室内装潢产生的化学物质和甲醛等化合物。

外带的

紫外线可以帮助人们对空气中和物体表面的病毒、细菌和微生物多一层防护。

但由于有效杀死空气中生物污染物所需的照射时间和强度,紫外线在家用空气净化器中通常不起作用,而在受控的医疗环境中却能起作用至好。

美国疾病控制和预防中心(CDC)指出,紫外线空气净化器,无论是紫外线空气净化器、紫外线空气净化器,还是紫外线-C 空气净化器(或过滤器或清洁器),都可以作为空气净化策略的一部分,但不应作为控制空气中生物污染物的唯一措施(25)。

与紫外线空气净化器相比,使用高密度过滤材料的高效空气净化设备能捕捉空气中最微小的生物污染物和病原体(如病毒和细菌),更加安全、有效和可靠。

文章资源

[1] Anderson DJ, et al. (2017). Enhanced terminal room disinfection and acquisition and infection caused by multidrug-resistant organisms and Clostridium difficile (the Benefits of Enhanced Terminal Room Disinfection study): A cluster-randomised, multicentre, crossover study. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)31588-4

[2] Rastogi RP, et al. (2010). Molecular mechanisms of ultraviolet radiation-induced DNA damage and repair. DOI: 10.4061/2010/592980

[3] Goosen N, et al. (2008). Repair of UV damage in bacteria. DOI: 10.1016/j.dnarep.2007.09.002

[4] Lytle CD, et al. (2005). Predicted inactivation of viruses of relevance to biodefense by solar radiation. DOI: 10.1128/JVI.79.22.14244-14252.2005

[5] National Aeronautics and Space Administration (NASA). (1999). Ozone.

[6] Ultra-Violet Products. (n.d.). Bacteria destruction chart.

[7] Zhang S, et al. (2015). UV disinfection induces a Vbnc state in Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. DOI: 10.1021/es505211e

[8] Ontario Health Technology Assessment Series. (2005). Air cleaning technologies.

[9] World Health Organization (WHO). (2017). The known health effects of UV.

[10] Does UV radiation cause cancer? (2015). American Cancer Society.

[11] Smoke and smog (particle pollution and ozone). (2019). New Hampshire Department of Environmental Services.

[12] Environmental Defense Fund. (2015).

[13] World Health Organization. (2020). UV radiation.

[14] D’Orazio J, et al. (2013). UV radiation and the skin. DOI: 10.3390/ijms140612222

[15] Ultraviolet (UV) radiation. (2019). American Cancer Society.

[16] Dai T, et al. (2012). Ultraviolet C irradiation: An alternative antimicrobial approach to localized infections? DOI: 10.1586/eri.11.166 

[17] Food and Drug Administration (FDA). (2020). UV lights and lamps: Ultraviolet-C radiation, disinfection, and coronavirus.

[18] Darnell MER, et al. (2004). Inactivation of the coronavirus that induces severe acute respiratory syndrome, SARS-CoV. DOI: 10.1016/j.jviromet.2004.06.006 

[19] Sabino CP, et al. (2020). Light-based technologies for management of COVID-19 pandemic crisis. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2020.111999 

[20] Han ZY, et al. (2013). Characterizations of particle size distribution of the droplets exhaled by sneeze. DOI: 10.1098/rsif.2013.0560

[21] Lindsley WG, et al. (2012). Quantity and size distribution of cough-generated aerosol particles produced by influenza patients during and after illness. DOI: 10.1080/15459624.2012.684582 

[22] Environmental Protection Agency (EPA). (2018). Residential air cleaners: A technical summary.

[23] Zhang S, et al. (2015). UV disinfection induces a Vbnc state in Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. DOI: 10.1021/es505211e

[24] Beck SE, et al. (2016). Comparison of UV-Induced inactivation and RNA damage in MS2 phage across the germicidal UV spectrum. DOI: 10.1128/AEM.02773-15 

[25] Centers for Disease Control and Prevention (CDC). (2019). Guidelines for environmental infection control in health-care facilities – background C. air.

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