Инактивация: как современные приборы для очистки воздуха борются с вирусными инфекциями

Факторы возникновения вирусных инфекций

Кто бы мог подумать, что в 21 веке слово «пандемия» может обрести весьма реальный характер. В истории человечества зарегистрировано множество пандемий, например, эпидемия гриппа в Испании в 1918–1919 годах (вирус H1N1), которая на сегодняшний день была самой смертоносной пандемией гриппа 20-го века, заразив около четверти мирового населения и унеся жизни более 40 миллионов человек. Человечество научилось бороться с масштабными болезнями, но для того, чтобы победить очередную вспышку вирусной инфекции требуется время. Существуют и другие угрозы, например появление старых и хорошо известных заболеваний, у которых развилась устойчивость к существующим лекарственным препаратам или мутация некоторых микроорганизмов. Все эти факторы увеличивают важность чистого, свободного от патогенных микроорганизмов, воздуха в помещениях. К сожалению, большинство помещений, где мы проживаем или работаем не предназначены для предотвращения распространения болезнетворных микроорганизмов, переносимых по воздуху из-за герметичности окон, скопления людей, неблагоприятного микроклимата.

Микроклимат, как риск распространения заболеваний

Показатели микроклимата играют большую роль в распространении инфекции в воздухе, так как микроорганизмам нужна особая среда для выживания вне живого организма. Патогенные бактерии слабоустойчивы к высокой (40-60%) влажности воздуха. Если воздух сухой, слизистая носа пересыхает и становится более восприимчивой для микроорганизмов, так как через микротрещины им проще попасть в организм, минуя естественные фильтры организма. Также при низкой влажности размер некоторых вирусов и бактерий изменяется, они становятся меньше и их проще вдохнуть. Комфортная температура воздуха для распространения патогенных микроорганизмов может колебаться в пределах от 25 до 35 градусов. При низких температурах развитие и перемещение микробов может замедляться, но, если их заморозить, они не погибнут. Уничтожить микроорганизмы можно при высокой температуре, например, как при стерилизации банок для солений, но такая температура опасна для всех живых организмов. Уровень углекислого газа (СО2) в помещении. Этот показатель нам знаком ощущением духоты, затхлости воздуха, головными болями и слабой активность. В долгосрочной перспективе высокий показатель CO2 может ослабить иммунитет, тем самым помогая вирусам быстрее поразить живой организм. Однако при оптимальных показателях микроклимата человек хоть и будет чувствовать себя комфортно, но опасные загрязнения продолжат витать в домашнем воздухе, снижая скорость распространения. Для того, чтобы избавиться от вирусов и других патогенных микроорганизмов в помещении, существуют несколько способов очистки воздуха, но самой эффективной является инактивация.

Инактивация

Инактивация — это уничтожение опасных микроорганизмов через воздействие на них специальным веществом или дезинфицирующим средством. Инактивация проходит следующим образом, например, внутри прибора для очистки воздуха вырабатывается (или находится вещество), которое разрушает активные структуры болезнетворных микроорганизмов, лишая их способности к размножению. Этот принцип используется во многих очистителях воздуха или воды. Один лишь вопрос, какой из способов инактивации будет не только эффективным, но и безопасным для человека.

Способы очистки воздуха путем инактивации микроорганизмов

Существует множество способов снижения количества или уничтожения опасных микроорганизмов в воздухе.

Ультрафиолетовое бактерицидное облучение

Существует множество способов снижения количества или уничтожения опасных микроорганизмов в воздухе. Инактивация (уничтожение) микроорганизмов происходит за счет ультрафиолетового воздействия на структуру клетки патогена с длиной волны от 205 до 314 нм (нанометров) лампами низкого давления на парах ртути. Это излучением повреждает ДНК / РНК патогенов и делает их безвредными: они не могут воспроизводиться после того, как попали под луч. Бактерицидный эффект УФ-излучения зависит от нескольких факторов: интенсивность энергии, продолжительность воздействия, расстояния от источника, вида микроорганизмов, состояния воздушной среды и скорости вентиляции. Например, при высокой влажности воздуха (от 75%) бактерицидный эффект может быть снижен, так как влага создает дополнительную (защитную) оболочку вокруг патогенной клетки. Уф-излучение опасно для человеческого здоровья, поэтому стоит опасаться попадания лучей на кожу и глаза, чтобы избежать так называемых «ожогов» кожного покрова и роговицы глаза. Еще один недостаток такой системы обеззараживания воздуха, на который стоит обратить внимание — у некоторых микроорганизмов может вырабатываться «иммунитет» к УФ-излучению. При соблюдении всех условий эффективности бактерицидных облучателей можно добиться хорошего результата, однако даже после выработки ресурса, утилизация ртутных ламп потребует специальных мер.

Фотокатализ

Главное преимущество воздухоочистителей с фотокатализом — разложение и уничтожение даже самых мельчайших токсичных загрязнений размером до 0,001 мкм (микрометров). Фотокаталитический фильтр состоит из катализатора и ультрафиолетовой лампы. Ультрафиолетовый свет попадает на поверхность катализатора, при этом образуются натуральные вещества с высокой окислительной способностью (озон и высшие оксиды), которые разлагают все попавшие на поверхность катализатора загрязняющие вещества. Кроме того, проникая в воздух помещения, окислители сталкиваются с загрязнениями, взаимодействуют с ними, разлагая на безвредные вещества (в основном воду и углекислый газ).

Фотокатализ справляется с химией, запахами и органическими загрязнениями, но бессилен в отношении твердых частиц: пыли, пыльцы, шерсти и т. д. При работе очистителя с функцией фотокатализа в помещениях с плохой вентиляцией может накапливаться углекислый газ (СО2) с превышением ПДК, что несет негативное воздействие на организм человека.

Ионизирующие устройства

Ионизация — это процесс, в ходе которого образуются заряженные ионы кислорода и азота. Полученные ионы «склеиваются» с частицами загрязнителей, после чего заряженные загрязнители притягиваются к ближайшим поверхностям. Минус таких устройств в том, что загрязнения после взаимодействия с ионами могут оседать на слизистых и попадать в легкие человека. Еще один минус ионизаторов в том, что подобные генераторы могут выделять опасный токсичный газ – озон, который даже в незначительных концентрациях способен разрушать легкие и слизистые человека. Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), многие факторы влияют на итоговую концентрацию озона: количество озона, производимого устройством, размер помещения, количество материала в помещении, с которым реагирует озон, концентрация озона на улице и эффективность вентиляции. Совокупно это значительно затрудняет контроль концентрации озона. Согласно исследованиям (Dyas, et al.,1983; Foarde et al., 1997), озон, генерируемый ионизатором в концентрациях, не превышающих гигиенические стандарты (0,05ppm) не эффективен в инактивации вирусов, бактерий, спор плесневых грибов и других биологических загрязнителей. Предполагается, что низкие уровни концентрации озона могут снижать концентрацию возбудителей болезней и препятствовать росту микроорганизмов. Однако при этом концентрация озона должна быть в 5-10 раз больше нормы, чтобы озон мог достаточно эффективно инактивировать воздух и препятствовать выживанию и регенерации микроорганизмов.

Озонатор воздуха

Озон – газ голубого оттенка и со специфическим запахом, который напоминает аромат воздуха после грозы. В его молекулярном составе, кроме кислорода, присутствует особый атом, который способен отсоединяться от первоначальной молекулы и прикрепляться к другим, тем самым меняя химический состав воздуха и создавая трехатомные озоновые молекулы. В процессе реакции атома озон убивает вирусы и бактерии, одновременно уничтожая все сторонние запахи. За счет сильнейших окислительных свойств он окисляет не только практически все металлы, но и неметаллы. Суть действия озонатора воздуха состоит в том, что прибор имитирует естественные условия, в которых образуется газ с его свободными атомами кислорода. Воздух поступает в устройство, заряд электротока импульсом обрабатывает воздух, расщепляя его молекулы и создавая тем самым отдельные атомы; соединяясь, атомы кислорода формируют озоновые молекулы, которые возвращаются в воздушное пространство помещения. После этого молекулы озона вступают в реакцию с загрязнителями микросреды, инактивируя их структуру. Необходимо четко понимать, что озон в высоких концентрациях является ядом. Конечно, бытовые озонаторы не способны создать ту концентрацию газа, которая может нанести вред человеческому организму. Однако при любой неисправности прибора, статус которого сложно отследить самостоятельно, концентрация озона может значительно подскочить, а сам по себе озон в высоких концентрациях токсичен и опасен для организма.

Эфирные масла

Как ни странно, это еще один удивительный способ инактивации микроорганизмов в помещении. Этот метод мало изучен, но в интернете можно встретить много интересной информации о чудодейственном эффекте эфирных масел. Эти ароматные жидкости издавна используют в фармацевтической, косметической, пищевой промышленности и производстве напитков. Некоторые из масел обладают сильным бактерицидным действием. Кроме того, антимикробный эффект эфирных масел больше в воздухе, чем в растворе. Однако нет существенных доказательств того, что этот способ эффективен и безопасен для людей. Эфирные масла могут быть токсичны не только для патогенных клеток, но и для клеток человека.

Устройства очищения воздуха с НЕРА фильтром

Очистители воздуха с антибактериальным НЕРА фильтром класса Н11-Н13 — возможно самый безопасный среди перечисленных способов очистки и обеззараживания воздуха. Прибор, оснащенный таким фильтром, уничтожает бактерии, вирусы и прочие загрязнения на самом фильтре, не меняя состав воздуха и не выделяя вредных веществ. Для наглядности приведем пример c очистителями воздуха серии Tion IQ. В очистителе воздуха установлен трехслойный фильтр с антимикробной пропиткой. Антимикробное вещество, которым обработан материал фильтра — пиритион цинка. Его эффективность подтверждена в отношении коронавирусов SARS-HCoV (одно семейство с SARS-CoV-2). Пиритион цинка губителен для вирусов и бактерий и безвреден для человека. Это вещество активно применяют в шампунях для борьбы с перхотью. Из-за выделения опасных частиц в воздушное пространство помещения, вышеперечисленные устройства не могут работать круглосуточно и в присутствии людей. Очистители с HEPA фильтрацией напротив эффективны при постоянном использовании и полностью безопасны для человека, а значит подходят как для социальных учреждений (школы, больницы, детские сады, офисы и т.д) и для жилых помещений.

Заключение

Актуальность рисков передачи респираторных заболеваний воздушно-капельным путем растет и, к сожалению, крепнет. Поэтому очень важно выбрать тот способ очистки воздуха в помещениях, который будет отвечать рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и действительно поможет обезопасить себя не только от высоких рисков заражения инфекциями, но и не подвергал другим опасным воздействиям на организм.

Берегите себя и своих близких!