平衡紫外線利弊，用紫外線LED燈殺滅新冠病毒

2022年2月， 加拿大多倫多大學士嘉堡校區（UTSC）的研究人員發文指出，

使用紫外線LED燈替代普通照明燈具， 或能強有力地阻止COVID-19傳播。

紫外光波長在10～400 nm，比可見光中波長最短的藍紫光還短，故不可見，并得英文名“ultraviolet”——由ultra（超出）和 violet（藍紫）組合而成，簡稱UV。

UV按波長可分4種：低頻長波UVA，波長400 nm

～320 nm；中頻中波UVB，波長320 nm～280 nm；高頻短波UVC，波長280 nm～100 nm；超高頻EUV，波長100 nm～10 nm。

紫外線LED（或者叫UV-LED）功能強大，在人類生產生活的各方面發揮作用，具體用途因波長而異。長波的UVA-LED被用于固化油墨、涂料和黏合劑，常見波段為365 nm、385 nm、395 nm、405 nm。能量更強的UVB-LED和UVC-LED則可在殺菌消毒方面施展拳腳，尤其UVC燈更是公認的“殺菌燈”。

早在2020年6月，就有研究人員證明波長222 nm的UVC能破壞新冠病毒的外部蛋白質包覆層，最終導致病毒失活。

但問題在于，UVC超強的殺病毒能力基于其超強的輻射能量。讓UVC燈介入人類日常生活這件事，可能比新冠疫情本身危險得多：若將皮膚和眼睛直接暴露于某些UVC前，你的眼睛會受損傷并伴隨疼痛，皮膚則會出現類似燒傷的反應；此外，UVC也可降解諸如塑料和紡織品之類的材料。通常來說，在通風道內使用UVC輻射來做空氣消毒是它的安全打開方式。

UTSC科研團隊盡可能規避了來自UVC的危險，選擇3 × 3陣列的275 nm LED和4 × 5陣列的389 nm LED組成光照模塊，以長短波交替照明的方式凈化房間內環境，收到不錯的殺毒效果。

此項研究的通信作者克里斯蒂娜·古佐（Christina Guzzo）表示，這些光照模塊能以簡單且經濟的方式被改裝至許多標準照明設備中，有望為公共空間的防疫提供助力。“我們正處于一個關鍵時刻，需要盡一切可能擺脫這場流行病。LED照明殺毒應該是一種不難實施的防疫策略。”

古佐與其博士生阿爾文·佩爾索（Arvin T. Persaud）和喬納森·伯尼（Jonathan Burnie）首先針對短小芽孢桿菌（Bacillus pumilus）孢子測試了新設備的效力，因為該細菌孢子一直以UV耐受而聞名。“它如果能夠殺死這些孢子，那么我們就有理由推斷它也能殺死生活環境中常見的大多數病毒。”在紫外線照射20秒內，孢子的生長量下降99%。

小試牛刀后，他們制備了含有新冠病毒或HIV的小滴（模仿人們在公共場合遇到病毒的典型方式，例如咳嗽和打噴嚏產生的飛沫），然后將小滴暴露于紫外線下并置于培養物內，接著查看是否還有任何病毒保持活躍。結果顯示，僅暴露30秒，病毒的傳染能力就下降93%。

在測試了不同病毒濃度的樣本后，古佐等人發現含有更多病毒的樣本對紫外線的抵抗力更強，但即便遭遇最頑強抵抗，UV模塊還是把傳染性降低了88%。

此外，古佐還將UV模塊與實驗室常用的兩種重型消毒劑進行比較，結果發現前者滅活病毒的水平不遜于后者。“紫外線的消毒能力竟然可以達到我們認為是黃金標準的常規實驗室化學品水平。我們對此實在感到很驚訝。UV-LED真的可以在保持公共空間衛生方面發揮重要作用。”

雖說UV燈光仍會使一小部分病毒存活，可正如“瑞士奶酪模型”所指出的，對抗病原體傳播的任何一種策略都有其漏洞，但每一層都是阻止病毒蔓延的機會。

重復多次的紫外線照射是捕捉遺漏病毒顆粒的關鍵——對于LED來說，這種重復非常簡單，只需按壓開關。另外，更換燈具要比更換空氣過濾系統容易得多。古佐指出，UV-LED成本低廉，便于改裝和維護，而且使用壽命長。“你能以一種并不侵犯人們正常生活的方式進行消毒。”

與此同時，照明系統的自動化特點可助其規避人為錯誤，提供標準化的殺菌劑量。如果使用消毒劑來防范病原體，一方面，它可能出現一些操作不規范的情況，另一方面，它產生的化學物質和廢物最終將流入水域和垃圾填埋場，因為擦除消毒劑的抹布會被扔掉，工作人員的雙手需要清洗。

當然，如前文所述，UV燈光的害處不容忽視——紫外線輻射能破壞核酸，反復、長時間地暴露于UV之下必然對人體，尤其是皮膚和眼睛，造成損傷。（夏天出門前涂抹防曬霜并佩戴太陽鏡是有理由的。）這也是為什么古佐建議，應當在公共空間無人時打開UV-LED，例如空載的公交車或電梯；對于自動扶梯，我們可以在其地下軌道部分安裝紫外線燈以持續消毒。

資料來源 scitechdaily.com