تستخدم مؤسسات مثل المستشفيات وأنظمة النقل التطهير بالأشعة فوق البنفسجية لسنوات. سيرجي بوبيليف \ تاس عبر Getty Images

الضوء فوق البنفسجي له تاريخ طويل كمطهر وفيروس SARS-CoV-2 ، الذي يسبب COVID-19 ، هو جعلها غير ضارة بسهولة بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. السؤال هو ما هي أفضل طريقة لتسخير الأشعة فوق البنفسجية لمحاربة انتشار الفيروس وحماية صحة الإنسان أثناء عمل الناس ودراستهم وتسوقهم في الداخل.

الفيروس ينتشر بعدة طرق. الطريق الرئيسي للانتقال هو من خلال الاتصال الشخصي عن طريق الهباء الجوي والقطرات تنبعث عندما يتنفس الشخص المصاب أو يتحدث أو يغني أو يسعل. يمكن أيضًا أن ينتقل الفيروس عندما يلمس الناس وجوههم بعد فترة وجيزة من لمس الأسطح الملوثة من قبل الأفراد المصابين. هذا مصدر قلق خاص في أماكن الرعاية الصحية ، وأماكن البيع بالتجزئة حيث يلمس الناس في كثير من الأحيان المناضد والبضائع ، وفي الحافلات والقطارات والطائرات.

كبائع علي مهندس بيئي من يدرس الأشعة فوق البنفسجية ، لقد لاحظت أنه يمكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية لتقليل خطر انتقال العدوى عبر كلا الطريقين. يمكن أن تكون مصابيح الأشعة فوق البنفسجية من مكونات الأجهزة المحمولة ، سواء كانت آلية أو يتحكم فيها الإنسان ، والتي تقوم بتطهير الأسطح. يمكن أيضًا دمجها في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أو وضعها داخل تدفقات الهواء لتطهير الهواء الداخلي. ومع ذلك ، من المحتمل أن تكون بوابات الأشعة فوق البنفسجية التي تهدف إلى تطهير الأشخاص عند دخولهم الأماكن الداخلية غير فعالة ومن المحتمل أن تكون خطرة.

ما هو الضوء فوق البنفسجي؟

يُقاس الإشعاع الكهرومغناطيسي ، الذي يتضمن موجات الراديو والضوء المرئي والأشعة السينية ، بالنانومتر أو أجزاء المليون من المليمتر. يتكون التشعيع فوق البنفسجي من أطوال موجية تتراوح بين 100 و 400 نانومتر ، والتي تقع خلف الجزء البنفسجي من طيف الضوء المرئي وغير مرئية للعين البشرية. تنقسم الأشعة فوق البنفسجية إلى مناطق UV-A و UV-B و UV-C ، والتي تتراوح من 315-400 نانومتر و 280-315 نانومتر و200-280 نانومتر ، على التوالي.

تقوم طبقة الأوزون الموجودة في الغلاف الجوي بتصفية الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية التي تقل عن 300 نانومتر ، مما يحجب الأشعة فوق البنفسجية - ج من الشمس قبل أن تصل إلى سطح الأرض. أعتقد أن الأشعة فوق البنفسجية - أ هي نطاق التسمير والأشعة فوق البنفسجية - ب باعتبارها نطاق حرق الشمس. الجرعات العالية الكافية من الأشعة فوق البنفسجية - ب يمكن أن تسبب آفات الجلد وسرطان الجلد.

يحتوي UV-C على أكثر الأطوال الموجية فعالية لقتل مسببات الأمراض. الأشعة فوق البنفسجية - ج أيضا خطرة على العينين والجلد. تنبعث مصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية الاصطناعية المصممة للتطهير ضوءًا ضمن نطاق الأشعة فوق البنفسجية - ج أو نطاق واسع يشمل الأشعة فوق البنفسجية - ج.

كيف تقتل الأشعة فوق البنفسجية مسببات الأمراض

يتم امتصاص فوتونات الأشعة فوق البنفسجية بين 200 و 300 نانومتر بكفاءة إلى حد ما بواسطة الأحماض النووية التي تشكل DNA و RNA ، والفوتونات أقل من 240 نانومتر تمتصها البروتينات جيدًا. تتلف هذه الجزيئات الحيوية الأساسية بسبب الطاقة الممتصة ، مما يجعل المادة الجينية داخل جسيم الفيروس أو الكائن الدقيق غير قادرة على التكاثر أو التسبب في العدوى ، مما يؤدي إلى تعطيل العامل الممرض.

عادة ما يتطلب الأمر جرعة منخفضة جدًا من ضوء الأشعة فوق البنفسجية في نطاق مبيد الجراثيم هذا لإبطال نشاط العامل الممرض. يتم تحديد جرعة الأشعة فوق البنفسجية من خلال شدة مصدر الضوء ومدة التعرض. بالنسبة للجرعة المطلوبة ، تتطلب المصادر الأعلى كثافة أوقات تعرض أقصر ، بينما تتطلب المصادر الأقل كثافة أوقات تعرض أطول.

تشغيل الأشعة فوق البنفسجية

التطهير بالأشعة فوق البنفسجية ، الذي يمكن أن تقوم به الروبوتات مثل هذا ، يقلل من العدوى المكتسبة من المستشفيات. مارسي سانشيز / مكتب الشؤون العامة بمركز وليام بومونت الطبي للجيش

يوجد سوق راسخ لأجهزة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية. تستخدم المستشفيات الروبوتات التي تصدر ضوء UV-C لسنوات لتطهير غرف المرضى وغرف العمليات وغيرها من المناطق التي يمكن أن تنتشر فيها العدوى البكتيرية. هذه الروبوتات والتي تشمل ترو- د و زينكس، ادخل الغرف الفارغة بين المرضى وتجول حولها عن بعد بأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة لتطهير الأسطح. يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية أيضًا لتطهير الأدوات الطبية في صناديق خاصة للتعرض للأشعة فوق البنفسجية.

يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية أو اختبارها للتطهير الحافلات والقطارات و الطائرات. بعد الاستخدام ، تتحرك الروبوتات فوق البنفسجية أو الآلات التي يتحكم فيها الإنسان المصممة لتناسب المركبات أو الطائرات وتطهر الأسطح التي يمكن أن يصل إليها الضوء. الشركات تدرس أيضًا تقنية تطهير المستودعات وأماكن البيع بالتجزئة.

تختبر هيئة النقل العام بمدينة نيويورك (MTA) استخدام الضوء فوق البنفسجي لتطهير سيارات المترو خارج الخدمة. MTA, CC BY-SA

من الممكن أيضًا استخدام UV to تطهير الهواء. يمكن للمساحات الداخلية مثل المدارس والمطاعم والمحلات التجارية التي لديها بعض تدفق الهواء تثبيت مصابيح الأشعة فوق البنفسجية وتستهدف السقف لتطهير الهواء أثناء دورانه. وبالمثل ، يمكن أن تحتوي أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) على مصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتطهير الهواء أثناء انتقاله عبر مجاري الهواء. يمكن لشركات الطيران أيضًا استخدام تقنية الأشعة فوق البنفسجية لتطهير الهواء في الطائرات ، أو استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية في الحمامات بين الاستخدامات.

UV-C بعيدة - آمنة للبشر؟

تخيل لو كان بإمكان كل شخص أن يتجول بشكل مستمر محاطًا بضوء UV-C. سيقتل أي فيروس رذاذي دخل منطقة الأشعة فوق البنفسجية من حولك أو خرج من أنفك أو فمك إذا كنت مصابًا بالعدوى وتطلق الفيروس. سوف يعمل الضوء أيضًا على تطهير بشرتك قبل أن تلمس يدك وجهك. قد يكون هذا السيناريو ممكنًا من الناحية التكنولوجية في يوم ما قريبًا ، لكن المخاطر الصحية تمثل مصدر قلق كبير.

مع انخفاض الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية ، تقل قدرة الفوتونات على اختراق الجلد. يتم امتصاص هذه الفوتونات ذات الطول الموجي الأقصر في طبقة الجلد العليا ، مما يقلل من تلف الحمض النووي لخلايا الجلد المنقسمة بنشاط أدناه. في الأطوال الموجية التي تقل عن 225 نانومتر - المنطقة القصوى للأشعة فوق البنفسجية - تبدو الأشعة فوق البنفسجية آمنة لتعرض الجلد بجرعات أقل من مستويات التعرض التي حددتها اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين.

البحث هو تأكيد هذه الأرقام استخدام نماذج الماوس. ومع ذلك ، لا يعرف الكثير عن التعرض للعين والجلد المصاب في هذه الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية - سي ويجب على الناس تجنب التعرض المباشر فوق الحدود الآمنة.

تشير الأبحاث إلى أن ضوء UV-C البعيد قد يكون قادرًا على قتل مسببات الأمراض دون الإضرار بصحة الإنسان:
{vembed Y = YATYsgi3e5A}

• وعد الأشعة فوق البنفسجية - ج لتطهير الجراثيم بأمان يفتح العديد من الاحتمالات لتطبيقات الأشعة فوق البنفسجية. كما أدى إلى بعض الاستخدامات المبكرة والتي قد تكون محفوفة بالمخاطر.

بعض الشركات تركيب بوابات للأشعة فوق البنفسجية التي تشع الناس أثناء سيرهم. في حين أن هذا الجهاز قد لا يسبب الكثير من الضرر أو تلف الجلد في بضع ثوانٍ من المشي عبر البوابة ، إلا أن الجرعة المنخفضة التي يتم توصيلها وإمكانية تطهير الملابس قد لا تكون فعالة أيضًا في وقف أي انتقال للفيروس.

الأهم من ذلك ، أن سلامة العين والتعرض طويل الأمد لم تتم دراسته جيدًا ، وهذه الأنواع من الأجهزة تحتاج إلى تنظيم والتحقق من فعاليتها قبل استخدامها في الأماكن العامة. يجب أيضًا فهم تأثير التعرض للإشعاع المستمر بمبيد للجراثيم على الميكروبيوم البيئي الكلي.

كما تبين المزيد من الدراسات حول الأشعة فوق البنفسجية الطويلة (Far) أن التعرض لجلد الإنسان ليس خطيرا وإذا لم تظهر الدراسات التي أجريت على تعرض العين أي ضرر ، فمن الممكن أن تدعم أنظمة ضوء الأشعة فوق البنفسجية الطويلة التي تم التحقق من صحتها في الأماكن العامة مثل متاجر البيع بالتجزئة ومراكز النقل محاولات التحكم في انتقال الفيروسات لـ SARS-CoV-2 والفيروسات الأخرى المحتملة المحمولة جواً مسببات الأمراض اليوم وفي المستقبل.

عن المؤلف

كارل ليندن ، أستاذ الهندسة البيئية وأستاذ مورتنسون في التنمية المستدامة ، جامعة كولورادو بولدر

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

books_science