UV-dekontaminaation fysikaaliset mekanismit

Abstract

Ultraviolettisäteilyä käytetään laajalti ultravioletti-dekontaminaatiossa mm. terveydenhuollon laitoksissa, vedenpuhdistamoissa ja elintarviketeollisuudessa. Desinfioinnin kohteita ovat mm. huoneilma, juomavesi sekä erilaiset pinnat, kuten tasot ja esineet. Ultravioletti-dekontaminaatiolaitteita ovat mm. seinäkiinnitteiset ilmanpuhdistimet, ultravioletti-reaktorit, -desinfiointikaapit, -pöytälamput ja -sauvat. Erilaisia ultraviolettisäteilyn tuottotapoja on lukuisia, joista käsitellään ksenonkaarilamppu, eksimeerilamppu, ultravioletti-LED ja elohopeahöyrylamput. Saman lampputyypin lamput eroavat vain vähän toisistaan, mutta eri lampputyypit eroavat keskenään huomattavasti. Eri lampputyyppien erityispiirteitä sekä tyypilliset säteilyn spektrit esitellään. UV-säteilyn ominaisuuksista käsitellään heijastuminen, aineen läpäisykyky sekä absorboituminen mikrobiin. On vain muutamia materiaaleja, kuten alumiini, joista ultraviolettisäteily heijastuu hyvin, sekä materiaaleja, kuten kvartsilasi, jotka päästävät ultraviolettisäteilyä hyvin lävitseen. Mikrobit absorboivat hyvin ultraviolettisäteilyn eri aallonpituusalueita, ja näistä parhaiten aallonpituuksia 253–270 nm. Mikrobissa fotonin absorboituminen aiheuttaa vaurioita pääasiassa mikrobien pintarakenteiden proteiineissa ja DNA:ssa. Vauriot ovat pääasiassa DNA:n muutoksia, joissa kaksi peräkkäistä pyrimidiiniä liittyvät yhteen kovalenttisilla sidoksilla. Yleisin valoreaktiotuote on syklobutaani-pyrimidiini-dimeeri, jonka korjaaminen on hidasta. Vaurio DNA:ssa estää mikrobin sisäisiä toimintoja, mikä voi johtaa mikrobin inaktivoitumiseen ja kuolemaan.