神奇的紫外线真能包揽杀菌、灭蚊、除螨、美甲等众多功能?

常看到各类产品在宣传中突出紫外线的神奇功能,有时紫外线用来杀菌,有时它可以灭蚊,有时它可以凝固甲油,还有时它有除螨的功效。那么如果我在美甲灯上架一个电蚊拍,放在被子上开启一个小时,能不能做到杀菌、灭蚊、除螨、美甲四不误?

图片
各种紫外线产品

图源:淘宝

这个脑洞能不能实现?先让我们来看一下,什么是紫外线。

紫外线(Ultraviolet)是真空中波长为10nm~400nm的光,它是频率比蓝紫光高的不可见光,不能引起人们的视觉。 紫外线根据波长可以分为UVA、UVB、UVC和EUV四种。

长波紫外线(UVA),波长320~400nm。UVA的射入会使皮肤产生大量自由基,导致细胞膜的过氧化反应,产生较多黑色素,分布到表皮角质层就会造成黑色斑点,使皮肤变黑。

中波紫外线(UVB),波长280~320nm。当皮肤接收过量的UVB紫外辐射后,会产生红斑、水泡、引起灼伤。

短波紫外线(UVC),波长100~280nm。UVC能量较高,通常在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收,不能到达地球表面。过量的UVC紫外辐射会引起皮肤癌。

极紫外辐射(EUV)波长10~100nm。自然界中,日冕会产生EUV,是最易被空气吸收的谱段,因此其传输环境需高度真空。
大致了解了紫外线,我们再来看一下出现在脑洞中的几种产品的功能究竟是怎么回事。

紫外线消毒
短波紫外线(UVC)对微生物的破坏力很强,当波长在240~280nm的紫外线照射到细菌体后,细胞的核蛋白和核糖核酸(DNA)强烈吸收该波段的能量,引起DNA链断裂,造成核酸和蛋白的交联破裂,杀灭核酸的生物活性,导致细菌死亡。

菌种

紫外线辐射剂量

(mW∙s/)

紫外线波长

(nm)

灭菌率

(%)


大肠杆菌

310

254

1~10

1500

254

99~100

500

270

20

3500

270

80

金黄色

葡萄球菌

440

265

1~10

3670

265

90~100

铜绿假

单胞菌

294

265

1~10

4400

265

90~100

酵母菌

2570

265

1~10

14700

265

99~100

巨大杆菌

390

254

20

2900

254

80

霍乱菌

450

265

1~10

紫外线辐射不同照射剂量时的灭菌率,不同细菌要达至同一灭菌率,所需的紫外线辐射剂量相差较大

图源:刘玮.紫外辐射的科学基础及应用.北京:人民卫生出版社.2013.1.31-32.

想要达到消毒效果,除了波长范围外,紫外线的最灵敏度波长需在253.7~265nm之间,并且要有足够的辐照强度,尽可能靠近目标消毒物(1~2m),还需要有足够的照射时间(至少30min)。

利用紫外线消毒确实靠谱,但使用时有需要注意的地方:

  • 在消毒时房间应保持清干燥,减少空气中的灰尘、水雾;
  • 开启紫外线灯时,眼睛要避免直视紫外线灯;消毒过程中,人应该离开房间;
  • 在消毒后要及时通风,因为紫外线波长小于240nm时会将氧分子光解为臭氧,臭氧虽然无毒,但是具有强氧化性,当人体大量吸入后会对呼吸道造成严重损害。


紫外线灭蚊

利用蚊虫对紫外线的趋光性而吸引蚊虫,通过电击或粘板等方式将其消灭。不同的昆虫对光的敏感性不同,大多数害虫产生趋向行为的光波波长为280~400nm的紫外线和400~700nm的可见光;近年来对于三种常见的蚊种(埃及伊蚊、淡色库蚊、中华按蚊)在无人暗室进行趋光性实验,发现蚊虫的确对波长范围在360~450nm的紫外线(主要为UVA)最为敏感。

图片
蚊虫趋光性实验

图源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/516275187

但是也有实验研究显示,紫外线灭蚊灯电死的多数是不吸血的蚊子,比如雄性和未产卵的雌性蚊子,以及蚊子的“表亲”摇蚊。更多驱蚊妙招,请戳这里“人蚊大战”已开局,又又又被蚊子咬醒了!怎么就这么容易被蚊子“叮”上呢?”

通过检测某款紫外线灭蚊灯,可以看到在400nm左右的紫外线相对强度最高,符合大多数趋光性昆虫的趋光波段,但是捕获的是否为吸血雌蚊尚需更多实验证明。

图片紫外灭蚊灯检测

图源:作者自制


紫外线除螨
螨虫是一种体型微小的肉眼不易看见的微型害虫,广泛分布于居室各处,会严重危害人体健康。螨虫怕热,温度在55℃以上持续10分钟就可以彻底杀死螨虫,在阳光下曝晒至少4个小时,能消灭50%的尘螨。利用紫外线除螨,需要满足高强度、近距离、长时间照射。
图片

图源:小红书 博主困困

市面上没有单独售卖的紫外线除螨灯,总是与紫外线消毒杀菌灯合二为一。虽然在260nm左右(UVC波段)相对强度最高,UVA波段相对强度也较高,短时间内的测试也明显闻到了臭氧,但是用于消毒杀菌的UVC的穿透性差,并不能将处在深层的螨虫杀除。
另外,螨虫的尸体、分泌物和排泄物也都是过敏源,仅仅杀死螨虫也并不能得到清洁的效果。所以紫外线除螨并不能达到理想的清洁效果,相反可能因为人体与紫外线接触时间太久而对人体产生伤害,建议谨慎购买。


紫外线美甲

利用甲油胶中的光效凝固胶在紫外线照射下会发生固化反应的原理,使用的紫外波长范围一般在320~400nm(UVA)。

由于UVA的穿透能力强,可以到达真皮深处破坏胶原蛋白,对表皮部位的黑色素起作用,引起黑色素沉着从而使皮肤变黑。如果美甲灯不符合标准,还含有UVB,在UVA和UVB的双重作用下,更容易使手及手指部分的皮肤黑色素沉淀。因此,可以在用美甲灯前30分钟,涂上SPF≥30的广谱防晒霜,并戴上防紫外线的手套,保护手指周围的皮肤,可以降低皮肤癌和光老化的风险。

完美诠释小编做完美甲的样子

通过检测某款美甲灯,主要为UVA波段,相对强度最强的波长分布在400nm左右,且在该波长附近的紫外杂峰很多,而UVB及UVC波段相对强度较低,短时间使用完全不用担心晒黑风险。但如果有些美甲灯UVB及UVC波段较高,使用时就可能会造成一定的风险。

图片美甲灯检测

图源:作者自制

回到开头的问题:在美甲灯上架一个电蚊拍,放在被子上开启一个小时,能不能做到杀菌、灭蚊、除螨、美甲四不误呢?

现在大家都知道了,答案是不能。因为不同的紫外线波段作用效果不同,符合标准的美甲灯是只含有UVA波段的紫外线,而消毒需要UVC波段;紫外线除螨效果甚微,在人体面前,蚊子更喜欢人体散发出的气息而非紫外线;且在被子上将美甲灯开一个小时是很危险的行为,人近距离接触紫外线对人的皮肤、眼睛都有很大的损害。所以尽管这些产品都用到了紫外线,但这样做不仅不能做到四不误,反而存在很大的安全隐患。

图片

参考文献

[1]陈德鑫,文礼章,王凤龙.昆虫趋光性与杀虫灯在烟草中的应用.北京:科学出版社.2017.1.82-82.

[2]刘玮.紫外辐射的科学基础及应用.北京:人民卫生出版社.2013.1.31-32.

[3]刘玮.紫外辐射的科学基础及应用.北京:人民卫生出版社.2013.1.83-84.

[4]知乎.什么是紫外线,正确认识紫外线?.江苏.2023.4.

[5]百度.美甲灯会把手照黑吗?美甲灯之前要涂防晒霜吗?.2022.9

[6]伍卫华, 王菊生. 三种蚊暗适应复眼ERG的光谱敏感性.中国病原生物学杂志. 1992,005(003).181-183.

[7]百度文库.紫光灯鉴别原理.2023.

[8]百度.能验钞的灯一定是紫外线吗?.2023.3

[9]陈宋义, 孙汝. 紫外灯辐射强度与电压、温度及距离的关系[J]. 上海预防医学, 1999.




作者华东师范大学物理与电子科学学院 马玲;华东师范大学实验室工程师 崔璐

鸣谢:中国科学院大学博士 郭玮宏 为本文提供科学指导
编辑:91


— END —

你的文章也可以登上科技馆官微和官网啦

投稿请戳 tougao@sstm.org.cn

网络图片版权归原作者所有
文章为上海科技馆所有
未经允许,禁止转载

图片