هل تستحق أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية العناء؟

كيف تعمل الأشعة فوق البنفسجية على "تنقية" الهواء؟

تم تصميم ضوء الأشعة فوق البنفسجية كما هو مستخدم في جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية لتطهير البكتيريا العضوية الحية والمواد الفيروسية غير العضوية التي يحتمل أن تكون معدية من الهواء المتدفق عبر جهاز التنقية.

سلاح الأشعة فوق البنفسجية السري ضد البكتيريا والفيروسات؟ تلف الحمض النووي - تمامًا كما يمكن للأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس أن تتلف خلايا الجلد وتسبب سرطان الجلد، يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تتلف وأحيانًا تدمر الحمض النووي الذي يشكل المادة البكتيرية والفيروسية (2).

هناك طريقتان رئيسيتان تحقق بهما الأشعة فوق البنفسجية ذلك.

أولاً، البكتيريا هي كائنات حية، والأشعة فوق البنفسجية تتلف الحمض النووي الخاص بها.

عندما يتلف الحمض النووي للبكتيريا، لا تستطيع البكتيريا إكمال عمليتي التكاثر الرئيسيتين المعروفتين باسم النسخ والتكاثر اللتين تسمحان لها بتكوين المزيد من البكتيريا (3)، وهذا يمنعها من النمو والتكاثر وتكوين مستعمرات هائلة في جميع أنحاء الجسم والتي هي مصدر العديد من الأمراض المعدية.

وعلى النقيض من ذلك، فإن الفيروسات ليست حية بالفعل - فهي تتكون من الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي وهو جزيء مشابه للحمض النووي) الذي تستخدمه الفيروسات لغزو خيوط الحمض النووي للخلايا الحية، فتصيبها بالحمض النووي الفيروسي الملوث الخاص بها وتجعلها تعيد إنتاج ذلك الحمض النووي المصاب بكميات هائلة.

وهذه هي الطريقة التي تنتشر بها الحالات الفيروسية مثل نزلات البرد والإنفلونزا والحصبة وتصبح معدية بسرعة كبيرة (4)، ومع مرور وقت كافٍ للتلامس مع الأشعة فوق البنفسجية، تعطل الأشعة فوق البنفسجية مادة الحمض النووي والحمض النووي الريبي هذه، وتوقفها عن مهاجمة الخلايا العضوية.

ولكن هل تعمل مرشحات الهواء بالأشعة فوق البنفسجية بالفعل؟

يمكن للأشعة فوق البنفسجية وحدها تعطيل الملوثات الحيوية المعدية مثل البكتيريا والفيروسات إلى درجة معينة - لذا يجب أن تعمل في أجهزة تنقية الهواء، أليس كذلك؟

لكن الآليات المحددة لمنظفات الهواء بالأشعة فوق البنفسجية ليست فعالة كما قد تبدو. وإليك السبب (5) (6) (6) (7) (8) (9) (10):

• تحتاج البكتيريا والفيروسات إلى فترات طويلة من التعرض للأشعة فوق البنفسجية قبل أن يتم تطهيرها، وغالبًا ما تصل إلى عدة ساعات، وغالبًا ما يتدفق الهواء عبر أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا تستطيع الأشعة فوق البنفسجية إحداث أي فرق.
• يمكن لبعض البكتيريا أن تتجدد وتصيبك مرة أخرى حتى بعد تطهيرها بالأشعة فوق البنفسجية.
• لا تفعل الأشعة فوق البنفسجية شيئًا للجسيمات. لا يدمر ضوء الأشعة فوق البنفسجية الجسيمات مثل الجسيمات الدقيقة جداً (PM2.5) والجسيمات متناهية الصغر (UFPs)، لذا فإن معظم هذه الملوثات الخطيرة ستظل تدخل مباشرة إلى الهواء إذا لم تكن آلية ترشيح الجسيمات جيدة بما فيه الكفاية.
• إن العديد من أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية هي أيضاً مولدات للأوزون. تماماً مثل الأوزون في الغلاف الجوي للأرض الذي يتفاعل مع الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس، يمكن للضوء والحرارة في بعض أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية أن تولّد أيضاً حرارة تحوّل جزيئات الأكسجين الطليقة (O و O2) والماء (H2O) إلى أوزون خطير على مستوى الأرض (O3).
• يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تحرق بشرتك وتتلف عينيك. حتى التعرض القصير للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يسبب تلفاً دائماً للجلد والعينين بالإضافة إلى السرطان.

وتجدر الإشارة إلى أن جزيئات الأوزون المستخدمة في بعض منظفات الهواء بالأشعة فوق البنفسجية لشحن جزيئات الملوثات وإخراجها من الهواء تنتج الأوزون على مستوى الأرض.

ويمكن أن يكون هذا النوع من الأوزون سامًا للغاية - حتى التعرض له على المدى القصير يمكن أن يسبب سلسلة من الأعراض التنفسية، وقد تم ربط التعرض الطويل الأجل بالعديد من الحالات الصحية المميتة (11) (12).

أبجديات الأشعة فوق البنفسجية

لا تتساوى جميع أنواع الأشعة فوق البنفسجية - تُستخدم أنواع معينة فقط في فلاتر الهواء بالأشعة فوق البنفسجية.

إليك ما تحتاج إلى معرفته: تأتي الأشعة فوق البنفسجية في ثلاثة أشكال متميزة، تتميز بأطوالها الموجية، ولكل منها تأثيرات مختلفة على المواد العضوية.

الأشعة فوق البنفسجية أ

يتراوح طول موجات الأشعة فوق البنفسجية-أ حوالي 315-400 نانومتر (نانومتر)، وهو أطول طول موجي من أنواع الأشعة فوق البنفسجية الثلاثة مع فوتونات (أو جزيئات ضوئية) تهتز أسرع قليلاً من تلك الموجودة في الضوء المرئي. لا يُستخدم هذا النوع من الأشعة فوق البنفسجية عادةً في أي من أجهزة تنقية الهواء أو التقنيات المماثلة.

لكن أكثر من 95% من أشعة الشمس التي تصل إلى سطح الأرض تندرج ضمن هذه الفئة (13).والأشعة فوق البنفسجية من النوع A هي الأكثر احتمالاً لاختراق الجلد والتسبب في تلف الجلد والإصابة بالسرطان مع التعرض الطويل الأمد (14).

الأشعة فوق البنفسجية ب

تعتبر الأشعة فوق البنفسجية-ب أقصر قليلاً من الأشعة فوق البنفسجية-أ، حيث تتراوح سرعتها بين 280-315 نانومتر. وتهتز فوتوناتها بشكل أسرع من تلك الموجودة في الأشعة فوق البنفسجية A، مما يعطيها طاقة أكبر لإتلاف الحمض النووي. ولكن بسبب أطوالها الموجية الأقصر، لا يمر معظمها عبر الطبقات العليا من الغلاف الجوي.

ومع ذلك، فإن النسبة الصغيرة من الأشعة فوق البنفسجية-ب التي تمر عبر الغلاف الجوي هي الأكثر ارتباطاً بشكل مباشر بسرطان الجلد (15).

الأشعة فوق البنفسجية-ج

الأشعة فوق البنفسجية-ج تتراوح الأطوال الموجية بين 100 و280 نانومتر. والأشعة فوق البنفسجية-ج هي نوع الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في معظم أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية، إن لم يكن كلها.

وتتميز هذه الأشعة فوق البنفسجية بأقصر الأطوال الموجية وتنقل أكبر قدر من الطاقة، مما يمنحها قدرة كبيرة على إتلاف وقتل الميكروبات والخلايا الدقيقة - ولهذا السبب تُستخدم في أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية لقتل البكتيريا والفيروسات، خاصة في شكل يسمى الإشعاع فوق البنفسجي المبيد للجراثيم (UVGI) (16).

لكن ضوء الأشعة فوق البنفسجية-ج هو أيضاً أخطر الأشعة الثلاثة.

فبسبب طاقته وشدته العالية، حتى التعرض قصير الأمد لضوء الأشعة فوق البنفسجية-ج من جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية-ج (أو جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية-ج) يمكن أن يسبب ضررًا للعينين والجلد - وكلما طالت مدة التعرض، كلما كان الضرر أكثر حدة.

تتطلب تقنية الأشعة فوق البنفسجية وقت تلامس كبير "لقتل" الملوثات الحيوية

هناك اعتبار رئيسي آخر يجب أخذه في الاعتبار عند التفكير في استخدام الأشعة فوق البنفسجية لقتل الفيروسات والبكتيريا - يستغرق ضوء الأشعة فوق البنفسجية وقتاً طويلاً لقتل أو تعطيل حتى كميات صغيرة من مسببات الأمراض المحمولة جواً أو الملوثات السطحية. تُقاس كمية الطاقة والوقت الذي يستغرقه ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتدمير الفيروسات والبكتيريا بالمللي جول لكل سنتيمتر مربع (mJ/cm2)، حيث يساوي الجول الواحد (1000 مللي جول) حوالي ثانية واحدة.

وتحتاج الملوثات المختلفة إلى فترات مختلفة من التعرض للأشعة فوق البنفسجية للقضاء عليها بالكامل - إليك ما يقوله البحث حول المدة التي يستغرقها ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتدميرها بشكل فعال سنتيمتر مربع واحد فقط من بعض الفيروسات والبكتيريا الشائعة(17) (18) (19):

• فيروس الأنفلونزا حوالي 6.6 ثانية
• E. كولاي حوالي 6.6 ثانية
• المكورات العنقودية الذهبية: حوالي 6.6 ثانية
• جراثيم عفن الرشاشيات من 8.8 إلى 33 ثانية
• سارس-كوفيد-19 حوالي 60 ثانية أو أكثر
• سارس-كوف-2 (فيروس كورونا المستجد COVID-19): حتى 60 ثانية

قد لا يبدو ذلك وقتًا طويلاً، ولكن عندما تسعل أو تعطس، فإنك تنتج ما بين 900 إلى أكثر من 300,000 من هذه الأنواع من الجسيمات المصابة في المرة الواحدة، مما قد يملأ مئات السنتيمترات المربعة من مساحة هواء الغرفة(20) (21).

ويحتاج جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية إلى ما بين 6 ثوانٍ إلى دقيقة واحدة أو أكثر لقتل الجسيمات المصابة في سنتيمتر مربع واحد فقط من هذه السنتيمترات المربعة. وبالنظر إلى أن الهواء غالبًا ما يمر عبر جهاز تنقية الهواء بسرعة (يقضي أقل من نصف ثانية في جهاز تنقية الهواء نفسه)، يمكن للجسيمات المصابة أن تمر عبر الأشعة فوق البنفسجية دون أن تصاب بأذى إلى حد كبير وتظل معدية.

وهذا بافتراض أن جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية يستخدم الطول الموجي المناسب للأشعة فوق البنفسجية بكثافة عالية بما يكفي لإبطال مفعول الملوثات الحيوية المحمولة جواً بشكل فعال، لكن معظم أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية التي تباع على أنها آمنة للاستخدام في المنزل لا تولد سوى جرعات منخفضة من الأشعة فوق البنفسجية، وقد تستغرق وقتاً أطول لقتل كميات أقل من الملوثات الحيوية (22).

وهذا يعني أن فلتر الهواء بالأشعة فوق البنفسجية قد يستغرق عدة ساعات أو أكثر لقتل أو تعطيل الملوثات المحمولة جواً من الهواء في الغرفة (على افتراض أن شخصاً ما لا يسعل أو يعطس أو يتنفس مرة أخرى ويضيف المزيد من الجسيمات الملوثة إلى الهواء).

وباختصار، قد يكون جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية قادرًا على التقاط وقتل أو إبطال مفعول بعض الآلاف من هذه الجسيمات المصابة، ولكن يمكن أن تبقى مئات أو آلاف الجسيمات في الهواء لساعات قبل أن تقتل، ويمكن أن تُستنشق وتسبب العدوى.

إذا "قُتلت" الملوثات الحيوية بواسطة الأشعة فوق البنفسجية، فهل يمكن أن تظل تؤذيني؟

الإجابة المختصرة هنا هي نعم.

على عكس أجهزة تنقية الهواء التقليدية، لا تزيل أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية الملوثات الحيوية مثل الفيروسات والبكتيريا من الهواء - فهي تقوم بتعطيل أثناء مرورها تحت أشعة الأشعة فوق البنفسجية المركزة، مما يؤدي إلى تفكيك الروابط الجزيئية التي تشكل الحمض النووي لهذه الكائنات الحية وإرسال الحمض النووي المعطل إلى الهواء.

لكن الملوثات البيولوجية عادةً ما يتم تعطيلها جزئياً فقط بواسطة الأشعة فوق البنفسجية، مع إمكانية عودتها إلى الحياة - وهي حالة تسمى قابلة للحياة ولكنها غير قابلة للزراعة (VBNC). في حالة VBNC، تخمد الملوثات الحيوية بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية، لكنها يمكن أن "تستيقظ" لتتجدد مرة أخرى بعد مرور بعض الوقت، حتى في الجرعات العالية من الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى 300 مللي جول/سم2 (23).

وهذا يعني أن الكثير من جسيمات الملوثات الحيوية المعدية تعود إلى الهواء مباشرة بعد مرورها عبر الأشعة فوق البنفسجية - بعضها معطل وغير ضار، لكن الكثير منها لا يزال معديًا بنشاط أو يمكن أن يصبح معديًا مرة أخرى.

ويعتمد مستوى الملوثات الحيوية التي "تقتل" بواسطة الأشعة فوق البنفسجية إلى حد كبير على عدة عوامل حاسمة في تصميم آلية الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في منظف الهواء بالأشعة فوق البنفسجية نفسها.

وبوجه عام، يُعتقد أن 40 مللي جول/سم2 من الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة 0.254 ميكرون (المستخدم عادة في أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية) يمكن أن يقتل ما يصل إلى 99.99% من أي ملوث حيوي محمول جواً تقريباً (24).

ولكن ثبت أن الفيروسات على وجه الخصوص تحتاج إلى طيف أوسع بكثير يتراوح بين 0.2 إلى 0.315 ميكرون لتعطيلها بشكل فعال - حيث أن الأطوال الموجية المختلفة فعالة لأنواع مختلفة من الفيروسات بسبب التفاعلات المحددة للأشعة فوق البنفسجية مع بروتينات الحمض النووي الفيروسي المختلفة - بالإضافة إلى أنها تتطلب عدة ثوانٍ من التعرض لأي مستوى من التعطيل.

لذا، حتى من الناحية النظرية، يحتاج جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية إلى طول موجي محدد ومقدار محدد من وقت التعرض لتعطيل الملوثات الحيوية المحمولة في الهواء ولو جزئياً - فهو ليس مقاساً واحداً يناسب الجميع.

ومن الناحية العملية، لا تفي معظم فلاتر الهواء بالأشعة فوق البنفسجية بالطول الموجي المناسب ومتطلبات التعرض لحمايتك بشكل كافٍ من أخطر الفيروسات والبكتيريا. ستحتاج إلى عاصفة مثالية من الطول الموجي المناسب للأشعة فوق البنفسجية ووقت التعرض الكافي واستخدام تقنيات تنقية الهواء الأخرى لتنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية لإزالة الملوثات الحيوية من الهواء بشكل حقيقي.

هل يجب أن أحصل على جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية؟

إجابة مختصرة:

لا. لا تشتري جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية أو أي جهاز لتنقية الهواء يستخدم الأشعة فوق البنفسجية كجزء أساسي من آلية تنقية الهواء. إنها خطيرة ولا تعمل بشكل جيد، خاصةً بدون استخدام طرق أخرى مثبتة لتنقية الهواء.

إجابة طويلة:

لا يعمل التطهير بالأشعة فوق البنفسجية ببساطة بالسرعة التي يجب سحب الهواء من خلال جهاز تنقية الهواء لتصفية الملوثات. تحتاج المواد البكتيرية والفيروسية إلى التعرّض للأشعة فوق البنفسجية لفترة زمنية معينة، قد تصل أحياناً إلى عدة ساعات في المرة الواحدة، لذا فإن بضع ثوانٍ أو أقل تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية، مهما كانت قوية، لن تفعل الكثير لإزالة الملوثات الميكروبية.

يطهر ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى حد ما ولكنه لا ينقي الهواء، وتظهر الأبحاث أن قدرة الأشعة فوق البنفسجية على تطهير الهواء قد تكون مبالغاً فيها.

ما الذي يجب أن أفعله لتنقية الهواء؟

فيما يلي بعض النصائح التي تم اختبارها عبر الزمن وأثبتت جدواها في تحسين جودة الهواء الداخلي والتي لا تعتمد على تقنيات غير فعالة.

استخدم جهاز تنقية هواء الغرفة عالي الكفاءة

بالنسبة للغرف النموذجية التي تبلغ مساحتها عدة مئات من الأقدام المربعة أو نحو ذلك، فإن جهاز تنقية هواء الغرفة مثل جهاز HealthPro Plus يمكنه إزالة ما يصل إلى 99,5% من الملوثات حتى 0,003 ميكرون (أصغر ب 10 مرات من متوسط البكتيريا أو الفيروسات) عدة مرات في الساعة، متفوقاً بذلك على أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية أو أجهزة تنقية الهواء HEPA القياسية.

A جهاز تنقية هواء الغرفة يوصى باستخدامه في المساحات مثل غرف النوم والمكاتب المنزلية والمطابخ والصالات الرياضية المنزلية وغيرها من المساحات التي تقضي فيها الكثير من الوقت وتحتاج إلى هواء نقي قدر الإمكان للحصول على نوم مريح أو أداء وظيفي إدراكي غير معاق أو أداء بدني في أعلى مستوياته.

استخدم جهاز تنقية هواء منزلي كامل

هل أنت قلق بشأن جودة الهواء في جميع أنحاء منزلك؟ إن جهاز تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) ليس الحل، بل إن نظام تنقية الهواء عالي الأداء في المنزل بأكمله هو الحل الأكثر فعالية.

الكمال 16 جهاز تنقية هواء المنزل بالكامل يتم تركيبه في وحدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الموجودة في منزلك لسحب الهواء وتنقيته مما يصل إلى 96.7% من الجسيمات الملوثة حتى 0.3 ميكرون وما يصل إلى 85% من الجسيمات حتى 0.003 ميكرون مع أكثر من 170 قدم مربع من وسائط الترشيح، وإعادة تدوير الهواء عبر قنوات التزويد في منزلك بسرعة تصل إلى 2000 قدم مكعب في الدقيقة بحيث تحصل كل غرفة في منزلك على هواء نقي ونظيف من الدرجة الطبية.

لا يشغل جهاز تنقية الهواء في المنزل بأكمله أي مساحة ولا يضيف أي ضوضاء إلى عملية التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، ويقلل من فاتورة الكهرباء من خلال تقنية الألياف الدقيقة المتقدمة (AMF) الحاصلة على براءة اختراع والتي تزيد من مساحة سطح الفلتر لإزالة الملوثات مع تقليل مقاومة الهواء بحيث يكون التنقية سهلة على محرك مروحة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

استخدم جهاز تنقية الهواء الشخصي

هل تحتاج إلى تنقية هواء عالية الكفاءة أثناء التنقل؟ Atem 5 في 1 جهاز تنقية الهواء الشخصي يوجّه الهواء النظيف إلى منطقة التنفس الخاصة بك للحصول على هواء نظيف فوري أينما كنت بحاجة إليه.

قد لا يمكن التنبؤ بجودة الهواء، وغالباً ما تستخدم "أجهزة تنقية الهواء" المحمولة النموذجية تقنية التأين الخطير أو الأشعة فوق البنفسجية التي لا تفعل الكثير لتنظيف الهواء في مكان عملك أو داخل سيارتك أو بجوار سريرك.

يستخدم جهاز Atem تقنية الترشيح HyperHEPA لإزالة ما يصل إلى 99% من الجسيمات حتى 0.003 ميكرون من الهواء الذي تتنفسه الآن، مما يقضي فعليًا على الجسيمات الملوثة دون إنتاج منتجات ثانوية ضارة مثل الأوزون.

يستخدم فلتر HyperHEPA Plus الاختياري طبقة إضافية من الكربون المنشط لإزالة أكثر من 250 نوعاً من الغازات من الهواء المحيط الداخلي والخارجي، بما في ذلك المواد الكيميائية والمركبات مثل الفورمالديهايد التي تنشأ من الغازات المنبعثة من مواد البناء والمفروشات.

الوجبات الجاهزة

يمكن أن تساعد الأشعة فوق البنفسجية في توفير طبقة دفاعية إضافية ضد الفيروسات, والبكتيريا, والميكروبات في الهواء وعلى الأسطح.

ولكن نظراً لطول مدة التعرض والشدة المطلوبة لقتل الملوثات الحيوية المحمولة جواً بشكل فعال، فإن الأشعة فوق البنفسجية غير فعالة بشكل عام في أجهزة تنقية الهواء المتاحة للمنازل وتعمل بشكل أفضل في البيئات الطبية الخاضعة للرقابة.

وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC)، يمكن استخدام أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية، سواء كانت تسمى أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية أو أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية - ج (أو الفلاتر أو المنظفات)، كجزء من استراتيجية تنقية الهواء، ولكن لا ينبغي الاعتماد عليها كمقياس وحيد للسيطرة على الملوثات الحيوية المحمولة جوًا (25).

إن تنقية الهواء عالية الكفاءة مع مواد ترشيح كثيفة يمكنها التقاط أصغر الملوثات الحيوية ومسببات الأمراض المحمولة جواً، مثل الفيروسات والبكتيريا، أكثر أماناً وفعالية وموثوقية من أجهزة تنقية الهواء بالأشعة فوق البنفسجية.