Η υπεριώδης καταστροφή του κορωνοϊού

Posted on 22/07/2020

1


Στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) βρίσκεται ανάμεσα στις ακτίνες Χ και το ορατό φως, καλύπτοντας μια περιοχή μηκών κύματος από 100 έως 400 νανόμετρα (1nm=10–9 m). Θεωρούμε[1] τρία είδη υπεριώδους ακτινοβολίας:

  • την UVC (100-280 nm), η οποία είναι εξαιρετικά επικίνδυνη, αλλά φτάνει πολύ δύσκολα στην επιφάνεια της γης διότι απορροφάται από το στρώμα του όζοντος στην ατμόσφαιρα
  • την UVB (280-320 nm), η οποία ευθύνεται για τις σοβαρότερες επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στην υγεία του ανθρώπου, όπως είναι το ερύθημα, ο καταρράκτης και οι καρκίνοι του δέρματος
  • την UVA (320 – 400nm) η οποία φέρει 3 – 4 τάξεις μεγέθους μικρότερη ενέργεια από τη UVB και ευθύνεται για την πρόωρη γήρανση ενώ θεωρείται ότι προκαλεί και καρκινογένεση.

Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι υπεύθυνη για τις σοβαρότερες επιδράσεις της ηλιακής ακτινοβολίας στην υγεία του ανθρώπου και έχει χαρακτηριστεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας ως καρκινογενής για τον άνθρωπο.

Βέβαια έχει και τα καλά της. Για παράδειγμα, είναι η αιτία του μαυρίσματος στις παραλίες ή για γίνουμε πιο σοβαροί, χρησιμοποιείται για την αποστείρωση ιατρικών εργαλείων αφού σκοτώνει τους ιούς και τα βακτήρια. Όμως, επειδή είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο, δεν θέλουμε να εκτιθέμεθα αρκετά σ’ αυτή.

Ποια είναι λοιπόν τα όρια στην δόση της υπεριώδους ακτινοβολίας (εκφράζεται σε Watts/m2) που μπορεί να δεχθεί ένας άνθρωπος; Σύμφωνα με την βιβλιογραφία, η ασφαλής δόση πρέπει να είναι μικρότερη από 10 mW/m2=0,01 Watts/m2.

Με την πανδημία του κορωνοϊού η υπεριώδης ακτινοβολία ήδη χρησιμοποιείται κατά του ιού. Πολλοί επιστήμονες ψάχνουν τρόπους ώστε η υπεριώδης καταστροφή [2] των κορωνοϊών που μεταφέρονται από τα αιωρούμενα σταγονίδια στους κλειστούς χώρους να είναι ολοκληρωτική, αλλά ταυτόχρονα να είναι ασφαλής για τους ανθρώπους. Αυτή η μέση οδός δεν είναι ξεκάθαρη σήμερα και θα απαιτηθεί χρόνος για να βρεθεί.

Μια σχετική πειραματική έρευνα δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature [3], με τίτλο «Far-UVC light (222nm) efciently and safely inactivates airborne human coronaviruses», από τους Manuela Buonanno, DavidWelch, Igor Shuryak και David J. Brenner.

Η έρευνα διαπιστώνει ότι η υπεριώδης ακτινοβολία UVC μήκους κύματος 222 nm μπορεί να εξολοθρεύει τους κορωνοϊούς που μεταφέρουν αιωρούμενα σταγονίδια, και σε κατάλληλη δόση να μην αποτελεί κίνδυνο για το δέρμα και τα μάτια των ανθρώπων.

Μικρές δόσεις (1,7 και 1,2 mJ/cm2) υπεριώδους ακτινοβολίας μήκους κύματος 222 nm, «σκοτώνουν» το 99,9% των ιών που περιέχονται στα αιωρούμενα σταγονίδια. Συνεχής έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία (~3 mJ/cm2/hour) θα είχε ως αποτέλεσμα την εξουδετέρωση του ~ 90% των ιών μέσα σε ~ 8 λεπτά, το 95% σε ~ 11 λεπτά, το 99% σε ~ 16 λεπτά και το 99,9% μέσα σε ~ 25 λεπτά.

Σύμφωνα με τους ερευνητές υπάρχει ένα ρυθμιστικό όριο ως προς την ποσότητα του υπεριώδους φωτός 222 nm στο οποίο μπορεί να εκτεθεί o άνθρωπος. Αυτό είναι 23 mJ/cm2 ανά έκθεση 8 ωρών≈8 mW/m2<10 mW/m2 , που σημαίνει ότι οι άνθρωποι μπορούν να εκτεθούν με ασφάλεια σε αυτό το εύρος UVC για περιορισμένο χρονικό διάστημα.

Στην εν λόγω εργασία λοιπόν, υποστηρίζεται ότι σε κλειστούς χώρους (νοσοκομεία, αεροδρόμια, εστιατόρια, σχολεία κλπ), μπορεί να χρησιμοποιείται χαμηλή δόση υπεριώδους φωτός UVC, η οποία εξοντώνει τους κορωνοϊούς που μεταφέρουν τα αιωρούμενα σταγονίδια, χωρίς να είναι επικίνδυνο για τους ανθρώπους.  Ιδού λοιπόν ένα ασφαλές και φθηνό εργαλείο για τη μείωση της εξάπλωσης αερομεταφερόμενων ιών.

σημειώσεις:
[1] eeae.gr
[2] Άσχετο, αλλά αξίζει να αναφερθεί: Προς το τέλος του 19ου αιώνα, οι Rayleigh και Jeans προσπάθησαν να εξηγήσουν την ακτινοβολία του μέλανος σώματος χρησιμοποιώντας τους νόμους της κλασικής φυσικής – την κλασσική μηχανική και την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. Θεωρώντας στάσιμα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην κοιλότητα του πρότυπου μέλανος σώματος και ότι το υλικό των τοιχωμάτων, που συνίσταται από φορτισμένους αρμονικούς ταλαντωτές, ανταλλάσσει οποιοδήποτε ποσό ενέργειας με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, υπολόγισαν το μέγεθος της φασματικής κατανομής ενεργειακής πυκνότητας u(f,T) που έχει μονάδες 1J∙s/m3. Oι Rayleigh-Jeans κατέληξαν στην εξίσωση: u(f,T)=\frac{8\pi}{c^{3}}f^{2}kT. Η εξίσωση αυτή ικανοποιούσε μεν τα πειραματικά δεδομένα για μεγάλα μήκη κύματος (ή μικρές συχνότητες ακτινοβολίας), όμως αποτύγχανε παταγωδώς στα μικρότερα μήκη κύματος (ή τις μεγαλύτερες συχνότητες) ακτινοβολίας, οδηγώντας στο παράλογο συμπέρασμα ότι η ένταση της ακτινοβολίας τείνει προς το άπειρο καθώς αυξάνεται η συχνότητα. Η συμπεριφορά αυτή του νόμου των Rayleigh-Jeans στις μεγάλες συχνότητες ονομάστηκε «υπεριώδης καταστροφή».

[3] Far-UVC light (222nm) efciently and safely inactivates airborne human coronaviruses:

Click to access s41598-020-67211-2.pdf