1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему ультрафиолет убивает микробы?

Ультрафиолетовое излучение и Ультрафиолетовое обеззараживание воды.

Ультрафиолетовое излучение – это не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400—100 нм.

Ниже 100 нм – зона рентгеновского излучения.

Свыше 400 нм – зона видимого излучения.

Вся область УФ-излучения условно делится на 4 зоны:

длинноволновый диапазон (320–400 нм) или спектр ультрафиолета А

средневолновый диапазон (280–320 нм) или спектр ультрафиолета В

коротковолновый диапазон (180–280 нм) или спектр ультрафиолета С

вакуумный (100–180 нм).

УФ-излучение обладает энергией, достаточной для воздействия на химические связи, в том числе и в живых клетках, по способу воздействия на живые организмы УФ-излучение подразделяют на:

— Слабое биологическое воздействие обладают УФ-лучи в диапазоне 400-320 нм (длинноволновой диапазон)

— Противорахитичным действием (Лечение рахита) обладают УФ-лучи в диапазоне 314-280 нм (средневолновой диапазон)

— Способностью убивать микроорганизмы обладают УФ-лучи в диапазоне 279-180 нм.

Т.е. только коротковолновый диапазон обладает бактерицидным эффектом. Следует отметить, что наиболее устойчивыми к действию ультрафиолетовых лучей являются споры бактерий, затем споры грибов и дрожжей, далее пигментированные клетки. Наименее устойчивы вегетативные клетки бактерий.

Гибель микроорганизмов под действием ультрафиолетовых лучей связана:

• с уменьшением активности клеточных ферментов;

• с разрушением нуклеиновых кислот;

• с образованием в облучаемой среде перекиси водорода, озона и других соединений.

Давайте рассмотрим биологическое воздействие УФ – излучения.

Биологическое действие УФ – излучения заключается в повреждении биомембран. Фотоповреждения белков и фосфолипидов, входящих в их состав. Фотоокисление липидов представляет собой двухэтапный процесс.

На первом этапе липиды под действием ультрафиолета окисляются по свободно радикальному механизму с образованием гидроперекисей. На второй стадии при поглощении второго кванта УФ-излучения перекиси расщепляются с образованием стабильных продуктов, и прежде всего альдегидов.

Присутствующие в мембранах жирорастворимые антиоксиданты, такие как токоферолы, ингибируют окисление, но сами при этом подвергаются фотодеструкции. Повреждение фосфолипидов биомембран будет усиливать уменьшение активности мембранных белков-ферментов, вызванную действием УФ-излучения, приводить к разобщению окисления и фосфорилирования и следовательно, подавлять синтез АТФ, повышать проницаемость мембран для различных низкомолекулярных соединений, ионов и т.д..

Находящиеся в мембранах витамины, антиоксиданты и другие, биологически активные вещества также окисляются под действием ультрафиолета и теряют свою активность.

Возникновение при воздействии УФ-излучения молекулярных повреждений ДНК, фотодеструкция белков и биологических мембран обуславливает развитие многочисленных биологических эффектов, которые приводят к летальному эффекту. В механизме летального эффекта главную роль играет образование пиримидиновых димеров в молекулах нуклеиновых кислот.

Образование димеров в ДНК ведет к гибели клетки вследствие:

1. возникновения летальной мутации

2. потери, хотя бы одной из молекул ДНК, способности к репликации за счет нерепарированных сшивок ДНК → ДНК или ДНК →белок

3. нарушения процесса транскрипции.

У бактерий воздействие спектра УФ-излучения вызывает изменение темпа деления клеток и их гибель. Однако в этом процессе наблюдается несколько фаз. Непосредственно после облучения скорость деления уменьшается и часть клеток гибнет. Выжившие клетки повторно делятся, но потом частота митозов вновь падает и часть клеток погибает. Лишь через 2-4 недели наступает окончательное гибель.

Теперь после того как мы разобрали Биологическое действие УФ – излучения, Давайте более подробно разберём коротковолновый диапазон и дозы облучения.

Коротковолновый диапазон УФ-излучения (180–280 нм).

Длинна волны в 185 нм – та длинна при которой УФ-излучение при взаимодействии с кислородом образовывает озон. Лампы с такой длинной волны называют «озоновыми лампами». Действительно УФ-лампы данного типа образуют определённое количество остаточного озона, который разрушает высокомолекулярные органические соединения (ВОС).

Читать еще:  Хирург: кто это и что лечит, все о врачебной специальности хирург

В настоящей лекции мы будем рассматривать только процесс УФ-обеззараживания воды при диапозоне длины волны от 254 нм до 280 нм.

Для УФ-обеззараживания воды сегодня применяются волны довольно узкого диапазона — от 254 до 280 нм. В этих рамках бактерицидное воздействия ультрафиолета приобретает своё максимальное значение.

Большая часть установок по обеззараживанию воды ультрафиолетом использует лампы низкого ртутного давления, которые производят излучение длиной от 254 до 260 нм, то есть оптимальную длину волны.

Лампы с таким диапазоном длинной волны называют «бактерицидными лампами». Средний срок службы лампы лежит в пределах от 8 000 до 12 000 ч работы.

УФ-лампы данного типа практически не образуют остаточный озон.

Мерой бактерицидной энергии является доза облучения.

Доза облучения = произведению интенсивности УФ-излучения (мВт/см2) * на время (с) и измеряется в (мДж/см2).

Дозы, применяемые для обеззараживания, зависят от:

— физико-химический свойств очищаемой среды;

— типа контролируемых микроорганизмов;

— исходного и требуемого уровней микроорганизмов.

Среднее время пребывания воды в камере обеззараживания рассчитывается по формуле:

t — среднее время пребывания воды в камере обеззараживания, с;

S — поперечное сечение камеры обеззараживания, см;

L — длина камеры обеззараживания, см;

Q — расход воды, м3/ч;

Оптимальная доза излучения, при которой гибнут микроорганизмы патогенного вида – 16 мДж/см2

Достижение более значительной степени обеззараживания обеспечивается дозой УФ-облучения 40 мДж/см2.

Вода, в которой находятся микроорганизмы, оказывает значительное влияние на эффективность УФ-обеззараживания, поскольку содержащиеся в ней примеси не только могут поглощать УФ-излучение, но и экранировать его полностью. Это влияет:

– на экономические показатели процесса: чем выше прозрачность воды для УФ-лучей, тем меньше надо затратить энергии на обеспечение одной и той же дозы для эффективного УФ-обеззараживания;

– на эффективность процесса обеззараживания: для примера, наличие твердых включений (взвешенные вещества, мутность, цветность, содержание железа) защищает микроорганизмы от УФ-лучей и резко снижает эффективность обеззараживания.

Поэтому качество исходной воды, поступающей на УФ-установки, для обеззараживания, должно соответствовать следующим требованиям:

Почему ультрафиолет убивает микробов?

Видимый человеческому глазу спектр не полон. Существуют виды лучей, которые нельзя заметить визуально, однако они присутствуют в природе и оказывают свое воздействие на живые организмы.

Ультрафиолет относится к типу волн, незаметных для человека, однако способных оказывать влияние на его здоровье, и не только. Одним из свойств данного излучения является его бактерицидность. Каким же образом световые волны могут уничтожать бактерии, вирусы? Насколько безвреден ультрафиолет для человека?

Что такое ультрафиолет?

Световые волны в диапазоне 10 – 400 нм относятся к ультрафиолетовым. Они позиционируются в секторе с длиной волн, которая короче, чем у видимого спектра, следовательно, после фиолетового. Отсюда и возникло название «ультрафиолет», то есть, «за пределами фиолетового». Данное излучение было открыто после инфракрасного, которое находится на обратной стороне видимого спектра, за красным.

Главный источник ультрафиолетового излучения для нашей планеты – Солнце. Распределение его по поверхности планеты не равномерно, излучение частично поглощается атмосферой, рассеивается озоновым слоем, и так далее. В противном случае оно вполне могло бы угрожать жизни на Земле. Ведь оно действительно способно убивать вирусы и бактерии, наносить определенный вред другим живым существам, не исключая человека.

Почему ультрафиолет опасен для бактерий?

При проникновении ультрафиолетового излучения в ДНК и РНК микроорганизмов таковые получают повреждения генетического материала. Данный фактор препятствует размножению вирусов и бактерий, способствует их гибели. Квант ультрафиолетового света способен вступать во взаимодействие с тимином, одним из главных нуклеотидов, создавая димеры – соединения двух единиц элемента друг с другом. Пока димеров немного, система самовосстановления клетки способна справиться с ними, самостоятельно удаляя их и фиксируя на их месте новые пары.

Однако чем дольше ультрафиолет воздействует на клетку, тем больше получается «бракованных» частиц, и система самозащиты перестает справляться с ситуацией. Сначала замедляется, сходит на нет размножение микроорганизмов, затем они начинают вымирать.

Читать еще:  Венерология. Прием врача венеролога

Даже небольшое облучение сказывается на одноклеточном микроорганизме, существенно ослабляя его. При продолжении облучения он мутирует, затем гибнет. Мощная доза облучения приводит к немедленной гибели. Данный факт используется в медицине и других сферах человеческой жизнедеятельности, где необходимо осуществлять дезинфекцию среды или поверхностей. Различные ультрафиолетовые лампы используются сегодня для обработки помещений, дезинфекции воды, других сред.

Насколько опасен ультрафиолет для человека?

Итак, для микроорганизмов ультрафиолетовое излучение оказывается губительным. Однако как его переносит организм человека, необходимо ли защищаться от солнечного излучения? При высоком его уровне защита необходима обязательна, поскольку кожа человека тоже реагирует на ультрафиолет. Он вызывает загар, а при чрезмерном воздействии – обгорание кожи, а также риск возникновения новообразований, рака.

Покровы человека не настолько чувствительны, как у одноклеточного, ведь организм защищает себя слоями отмерших клеток, пигментами, волосяным покровом, минимизируя риск получения чрезмерной дозы излучения. Однако природной защиты может быть недостаточно. Также от ультрафиолета необходимо защищать глаза.

С другой стороны, существует даже физиотерапевтическая процедура, предполагающая облучение ультрафиолетом очагов заболевания, участков тела. Так обрабатывают носоглотку, гнойные и воспаленные участки кожи, лечат воспалительные заболевания. А еще ультрафиолетовое облучение позволяет красиво загорать.

Правда ли, что ультрафиолетовая лампа может уничтожить коронавирус?

После объявления пандемии коронавирусной инфекции COVID-19 в Сети появилось множество мифов о вирусе 2019-nCoV и ложных рекомендаций по профилактике заражения. Среди прочего «интернет-эксперты» советуют обрабатывать руки ультрафиолетовой лампой, чтобы якобы обеззаразить их после соприкосновения с инфицированной поверхностью.

Может ли ультрафиолет убивать вирусы?

Ультрафиолетовое излучение действительно может бороться с вирусами, бактериями и некоторыми химическими веществами. Именно поэтому его используют в специальных дезинфицирующих лампах.

Разные спектры УФ оказывают разное воздействие на микроорганизмы. Самым губительным, в том числе и для вирусов, считается коротковолновый ультрафиолет, который находится в спектре от 100 до 280 нанометров. Такой ультрафиолетовый свет не уничтожает частицы вируса, но вызывает в них мутации, изменяя структуру ДНК и РНК. Таким образом, фактически вирус остается на обработанной поверхности, однако он теряет свои основные свойства и способность размножаться и уже не представляет большой опасности.

Лучше всего ультрафиолет воздействует на животные, растительные и бактериальные вирусы (так называемые фаги) и одноклеточные организмы (к ним относятся микробы и простейшие). Однако зачастую облучение ультрафиолетом используется в комплексе с другими способами дезинфекции.

Можно ли обрабатывать ультрафиолетовой лампой руки и другие участки тела?

Несмотря на то, что УФ-излучение действительно применяется для дезинфекции помещений и поверхностей, Всемирная организация здравоохранения не рекомендует использовать его для обеззараживания рук и других участков тела. Ультрафиолет, особенно при использовании профессионального оборудования (например, как в больнице), может не только вызвать раздражение кожного покрова, но и привести к ожогу. В выпущенной на основе рекомендаций ВОЗ Роспотребнадзором памятке отмечается, что УФ-лампы не следует использовать для стерилизации кожных покровов.

Также нельзя смотреть на источник ультрафиолетового излучения без специальных защитных средств, это может привести к ожогу глаз. Для гигиены рук ВОЗ советует часто и тщательно мыть руки с мылом или, если такой возможности нет, обрабатывать их спиртосодержащим антисептиком.

Как используют УФ-лампы при дезинфекции?

В больницах, как правило, используются УФ-лампы двух типов: открытые и закрытые. Открытые излучатели применяются для бактерицидной обработки помещений при помощи прямого ультрафиолетового излучения. При этом в обрабатываемом помещении не должно быть людей: УФ-лучи в таких концентрациях опасны для организма. При использовании закрытых УФ-излучателей дезинфекцию можно проводить и в присутствии людей. В таком случае лампа будет очищать воздух, проходящий через специальную камеру в устройстве.

Топ 5 читаемых

2020 АО «Аргументы и Факты» Генеральный директор Руслан Новиков. Главный редактор еженедельника «Аргументы и Факты» Игорь Черняк. Директор по развитию цифрового направления и новым медиа АиФ.ru Денис Халаимов. Шеф-редактор сайта АиФ.ru Владимир Шушкин.

СМИ «aif.ru» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия, регистрационный номер Эл № ФС77-31805 от 23 апреля 2008 г. Учредитель: АО «Аргументы и факты». Интернет-сайт «aif.ru» функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Читать еще:  Лучшие сосудистые хирурги

Шеф-редактор сайта: Шушкин В.С. e-mail: karaul@aif.ru, тел. 8 495 783 83 57. 16+

Все права защищены. Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт www.aif.ru.

Правила комментирования

Эти несложные правила помогут Вам получать удовольствие от общения на нашем сайте!

Для того, чтобы посещение нашего сайта и впредь оставалось для Вас приятным, просим неукоснительно соблюдать правила для комментариев:

Сообщение не должно содержать более 2500 знаков (с пробелами)

Языком общения на сайте АиФ является русский язык. В обсуждении Вы можете использовать другие языки, только если уверены, что читатели смогут Вас правильно понять.

В комментариях запрещаются выражения, содержащие ненормативную лексику, унижающие человеческое достоинство, разжигающие межнациональную рознь.

Запрещаются спам, а также реклама любых товаров и услуг, иных ресурсов, СМИ или событий, не относящихся к контексту обсуждения статьи.

Не приветствуются сообщения, не относящиеся к содержанию статьи или к контексту обсуждения.

Давайте будем уважать друг друга и сайт, на который Вы и другие читатели приходят пообщаться и высказать свои мысли. Администрация сайта оставляет за собой право удалять комментарии или часть комментариев, если они не соответствуют данным требованиям.

Редакция оставляет за собой право публикации отдельных комментариев в бумажной версии издания или в виде отдельной статьи на сайте www.aif.ru.

Если у Вас есть вопрос или предложение, отправьте сообщение для администрации сайта.

Как и почему ультрафиолет убивает микробы

Ультрафиолетовые лучи – это невидимое глазом электромагнитное излучение, которое занимает спектральную область межу рентгеновским и видимым излучениями в пределах волн 400 – 10 нм.

Звезды, солнце, туманность и др. космические объекты являются естественными источниками УФ-излучения. К искусственным источникам УФ-излучения относятся газоразрядные лампы. Впервые об Ультрафиолетовых лучах мир узнал в 1841 году благодаря немецкому физику Риттеру.

Ультрафиолетовые лучи распространяются только по прямой, при этом сила их проникновения невелика и их действие ограничивается поверхностью облучаемого предмета.

Клетки, в которые проникает ультрафиолет, претерпевают изменения на генетическом уровне, в результате чего не могут нормально функционировать. Иными словами, Ультрафиолетовое излучение лишает бактерии и вирусы возможности размножаться.

В ДНК микроорганизмов ультрафиолетовый квант вступает во взаимодействие с тимином (один из нуклеотидов, образующих двойную спираль основной молекулы жизни).

Под воздействием облучения «соседние» Тимины образуют так называемый димер – слияние двух оснований воедино.

Клеточная система ДНК имеет способность восстанавливаться, в принципе и такие димеры она может заменить новыми основаниями. Способность восстановления во многом зависит от времени воздействия ультрафиолета – чем дольше он воздействует на ДНК, тем больше тиминовых димеров образуется в клетке, а, следовательно, и «возродиться» ей будет сложнее.

В результате их скопления микроорганизмы значительно медленнее размножаются, а некоторые вообще теряют способность к размножению. А это приводит к вымиранию колонии. Отсюда следует, что изменения в клетках, собственно в ДНК, зависят от дозы облучения. Малая доза облечения приводит к ослаблению клетки (основная часть энергии тратится на восстановление ДНК), средняя доза вызывает мутационные процессы, а воздействие больших доз приводит практически к ее мгновенной гибели.

Для дезинфекции помещений, как правило, используют ртутные лампы низкого давления, 86% излучения которых составляют волны, имеющие длину около 254 нм, что совпадает с одним из пиков кривой бактерицидной эффективности. Кривая бактерицидной эффективности имеет два пика: один в пределах длины волны, равной 256 нм, второй – 185 нм.

Именно эти такие кванты света больше всего поглощаются молекулами ДНК. Для всего живого большую опасность представляет коротковолновый пик, но для дезинфекции его не применяют, поскольку его излучение хорошо поглощается стеклом, водой и кислородом.

В заключении хотелось бы отметить, что не смотря на то, что ультрафиолет подарен нам матушкой природой, он не безопасен.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector