如何让紫外灯充分发挥它原有的消毒效果？紫外消毒在猪场防控中的应用

近年来，随着养殖业对 非洲猪瘟 有了越来越充足的认识，科学的 生物安全 防控技术也在摸索中逐渐建立起来，正是基于这种认知体系的成熟，我们对于非瘟的处理也日趋理性。在这过程中，紫外消毒在猪场生物安全防控领域的重要作用逐渐凸显，在目前所有的消毒技术中，紫外线消毒的广谱性是最高的。它几乎对所有的细菌、病毒都能高效率杀灭。优秀的消毒效果再加上成本低廉、安全性高等特点，紫外消毒在猪场的应用场景逐渐被挖掘出来并充分利用。但是在现场使用过程中，有许多因素制约了紫外消毒效果，如何让紫外灯充分发挥它原有的消毒效果，这是我们今天要讨论的话题。

一、紫外灯的消毒原理

紫外消毒原理：紫外(UV)常常根据其波长(λ)而划分为四个部分，分别是长波紫外 (315nm<λ<400nm，UVA)，中波紫外(280nm<λ<315nm，UVB)，短波紫外(200nm<λ<280nm，UVC)和真空紫外(100nm<λ<200nm，VUV )。大部分UVB和UVA 波段处于微生物吸收峰之外，无法直接杀死微生物。消毒使用的紫外线是Ｃ波紫外线，其波长范围是 200nm～275nm，杀菌作用最强的波段是253.7nm。紫外线被核酸吸收后，破坏其核酸分子结构，造成核酸或核蛋白分解变性，使之失去正常功能，造成细菌和病毒死亡或变异，紫外线照射还会影响细菌和病毒中许多酶的活性，使蛋白分子的结构和功能产生改变，影响蛋白质和核酸的代谢合成，使其死亡，如图（一）。

图一、紫外消毒示意图

二、紫外灯的工作原理及类型

紫外线灯也叫紫外线消毒灯或紫外线杀菌灯，市面常见的是一种采用石英玻璃或紫外线透射率不低于石英玻璃的其他原材料制成的灯管。在紫外灯灯管内注入汞蒸气，通过在汞蒸气中放电产生紫外线。这种灯在辐射 253.7nm 紫外线的同时，也辐射一部分 184.9nm 紫外线，故可产生臭氧。

紫外灯的类型：市面上的紫外线灯按外形可分为双端、单端和自镇流灯三类。按是否产生臭氧，又可分为l有臭氧（产品型号最后一个英文字母为“Y”）和无臭氧（产品型号最后一个英文字母为“W”）两种类型，具体类型解读如图（二）所示。常见的规格有15W、20W、30W和40W，使用电压为220V。辐射253.7nm 紫外线强度(使用中的强度)不得低于 70μW/cm2。

图二、紫外灯类型解读

三、影响紫外消毒效果的因素

图三、紫外辐射剂量公式

如图（三）所示影响消毒效果主要是紫外光照强度和作用物品表面的时间，微生物受到累加的紫外剂量越大，微生物的蛋白和核酸结构损伤就越大。主要影响消毒效果的因素如下：

●光照强度：在非洲猪瘟的紫外照射实验中发现，光照强度越大，消毒效果越好，当光照强度达到110～120uW/cm2时，完全灭活非洲猪瘟的时间为30min，当光照强度为3600uW/cm2时，灭活时间仅需3s。

●照射时间：从紫外线消毒的作用机理可知，微生物吸收紫外光可使微生物的核酸与蛋白分解变性，作用的时间越久，相对吸收的能量也越多，对微生物的破坏会更大。当吸收的能量不足以完全破坏病毒的结构时，很多失活却未被彻底杀灭的微生物可以凭借光的协助作用修复自身被破坏的结构，从而复活。

●照射距离：紫外光的照射强度与被照物的距离成反比，距离越远，受到光照强度越弱，所以在空间较大的区域消毒时，应适当增加紫外灯的数量，确保较远区域的消毒效果。

●照射角度：紫外线的消毒效果遵从朗伯余弦定律，紫外线与被照物之间的夹角越大，紫外光照强度就会越小，所以在安装紫外灯时，尽量确保发射光源能垂直照射到重点区域，增加该区域的光照强度。

●外界温度：一般来说，紫外光强度与温度呈正相关，随着温度的升高，光照强度就会增加，对应的消毒效果就会越好。有研究表明:紫外线与热处理灭菌产生协同作用，紫外线工作环境温度低于45 ℃时灭菌效果保持不变，超过 45°C后随着温度增加，灭菌效果呈指数增长;在环境温度为 55°C时，协同作用百分比最高，为 40.3%。

●湿度：空气中的水分子会对照射的紫外光产生折射与阻碍作用，导致实际紫外光照剂量低于理论值。在紫外消毒时尽量保持空间内的干燥，湿度控制在30%～70%之间消毒效果最好。在猪场物资消毒间等区域消毒时应错开化学悬浮消毒与紫外光消毒。

●遮挡：由于紫外光的穿透性较差，容易被石英玻璃制品以外的普通玻璃或者透光性较差的物品阻挡，不能产生很好的消毒效果，所以消毒物品尽量保证无遮挡，表面光洁。

四、杀灭微生物所需的紫外光照剂量

在猪场环境中，病原微生物种类较多，不同的病原微生物的敏感度不同，所需要的紫外光照剂量也不相同。一般来说，病毒灭活所需的光照剂量要大于细菌。杀灭一般细菌繁殖体时，应使照射剂量达到104mj/cm2；杀灭细菌芽孢时应达到105mj/cm2；病毒对紫外线的抵抗力介于细菌繁殖体和芽胞之间；真菌孢子的抵抗力比细菌芽孢更强，有时需要照射到6X105mj/cm2，但一般致病性真菌对紫外线的抵抗力比细菌芽胞弱；在消毒的目标微生物不详时，照射剂量不应低于105mj/cm2。新希望六和养猪研究院赵铖等搜集整理了猪场内不同细菌和病毒在不同辐射剂量下病毒滴度降低情况汇总，对我们在紫外消毒应用提供了很大的帮助，如表（1、2）所示。

在猪场实际使用过程中，可以根据不同微生物类型，根据灭活所需紫外线光源的辐照强度，可以计算出需要照射的时间。例如，用辐照强度为 70μW/cm2 的紫外线表面消毒器近距离照射物品表面，选择的辐照剂量是 5mj/cm2（杀灭蓝耳病毒），则需照射的时间是：5000μW.s/cm2 ÷ 70μW/cm2 = 71.4s 。 由于现场各种影响因素，如距离、湿度、遮挡、角度和物体表面光洁度等因素影响，可在此基础上增加消杀时长。

五、紫外消毒在猪场的应用展望

由于紫外消毒在猪场生物安全防控中有着一定的优势，但同时也受到一些制约因素的影响，所以这种消毒技术的应用场景也存在着一定的限制性。目前在猪场应用较多的主要是物品消毒、空气消毒、水体消毒。

物品消毒：目前进入猪场的物资都需要经过在物资消毒间消毒处理后才能转入。根据消毒物资的类型，可增加紫外消杀的步骤。但是紫外消杀时，要留意影响消杀效果的一些限制因素，确保需要消杀的物体表面都能够达到要求的辐射剂量。

图四、物资消毒间

对于少量不适合化学消毒的物品如手机、充电器、电脑等，可以采用紫外消毒箱的方式，为了增加消毒效果，可以将物品放置在镂空板上，并在消毒箱的不同部位放置数个不同类型紫外灯，如普通直管热阴极低压汞紫外线消毒灯和高臭氧紫外线消毒灯相结合的方式，在确保物品表面能够被充分照射的前提下，不同偏向性的紫外灯产生的紫外光、臭氧辅助以55摄氏度的高温，可以协同提升消毒效果。物品消毒时，要注意物品的材质，皮制品和塑料制品长时间暴露在紫外光下，材质容易损伤色泽变淡。

图五、紫外消毒箱消毒效果图

水体消毒：对于水体消毒，可在猪场饮水和废水处理时使用。现有的水源消毒中最常使用的是氯消毒工艺，氯消毒工艺对耐氯微生物的消杀效率很低，但是对于猪场常见致病微生物的消毒是完全可以达到要求。目前化学消毒成本较高，且氯制剂添加过量会引起猪黏膜损伤，而40mJ/cm2紫外消杀剂量照射可以对水线内多种病原体实现99.99%杀灭且无毒害副产物生成，紫外消毒水线也是未来研究的一个新方向。

空气消毒：空气消毒的场景范围较广，厨房、办公场所、兽医实验室等地方都可以使用紫外灯消毒，但是紫外光会对人体皮肤、黏膜造成直接损伤，所以在使用过程中要注意在无人状态下进行消毒。小编之前在某猪场的药品室见过将LED灯与紫外灯串联共同使用，而技术人员就坐在灯下办公，不规范使用紫外灯的情况触目惊心。所以在使用紫外消毒时，要注意人员的防护。

明日达观点：紫外消毒作为一种高效率、低成本、无二次污染的消毒技术在猪场生物安全领域得到了广泛的应用。我们在使用的过程中，依然要注意紫外灯的使用规范、使用范围和使用安全，将紫外消毒技术运用最大化。随着紫外消毒技术的不断更新迭代，会有更多高效、安全的新产品被研发出来，我们也应该关注如何将紫外消毒技术运用到猪场更多的使用场景中。 猪场消毒 是一个系统性的工程，紫外线消毒只是其中的一个细分环节，大家应该根据自己家猪场的实际情况，选择合适的、综合性的消毒方案，只有这样才能取得最佳的消毒效果。