使用紫外線殺菌輻射（UVGI）對室內空間進行消毒是滅活各種病原體（包括SARS-CoV-2冠狀病毒）的一種明顯有效的方法。它通過使用紫外線燈將細菌和病毒暴露在高能紫外線輻射下，從而使細菌和病毒失活。
隨著 COVID-19 大流行增加了對大量空氣和各種表面進行消毒的需求，醫院和其他運營商最近增加了 UVGI 消毒機器人的使用。然而，該方法可能對人有以前未探索的間接不利影響。這些影響與所使用的紫外線輻射引起的室內空氣品質降低有關。
「據我們所知，我們對UVGI設備對室內空氣品質的影響進行了第一次實驗研究，」赫爾辛基大學大氣和地球系統研究所（INAR）的博士研究員Frans Graeffe說。
「我們專注於UVGI消毒機器人對室內空氣品質的影響，以更好地了解潛在的不利影響。
打開紫外線燈進行消毒會大大增加氣體和小顆粒的濃度
太陽紫外線輻射使大氣中發生的大部分化學反應成為可能，包括形成氧化劑，如臭氧（O3）和羥基自由基（OH）。以UVGI消毒機器人的形式將紫外線輻射帶入室內，使室外反應可以在室內進行。輻射引起的反應可以形成一系列氣體和小顆粒，吸入後對人體健康有害。高顆粒濃度與多種疾病（例如呼吸系統疾病）有關。
「我們將醫院使用的UVGI設備帶到赫爾辛基大學的氣溶膠物理實驗室，在那裡，利用光譜儀和其他現代測量設備，我們能夠測量形成的氣體和小顆粒的濃度，大小和化學成分，」Graeffe說。
「我們的測量清楚地表明，每次打開紫外線燈時，隨著消毒的啟動，氣體和小顆粒的數量都會大大增加。
儘管顆粒和氣體濃度都開始下降，例如通過通風，但在關閉紫外線燈後，濃度直到30至40分鐘後才恢復到原始水平。
「對房間進行消毒後，最好等待一段時間再進入，或者穿著防護裝備進入，例如足夠有效的呼吸器，」Graeffe說。
由於紫外燈引起的氣體和小顆粒形成的複雜性，結果不能直接應用於不同的環境。各種UVGI設備對空氣品質的影響至少取決於設備發出的紫外線輻射的強度，持續時間和波長，以及要消毒的空間的大小，通風和空氣品質。
類似的UVGI解決方案現在也越來越多地用於私人和公共空間。即使在這種情況下的輻射強度低於被測設備發出的輻射強度，輻射持續時間也更長。
根據研究結果，在廣泛使用此類設備之前，必須進一步調查對空氣品質的影響，以了解不同的UVGI設備如何影響室內空氣品質以及它們的益處（控制病毒）與它們的不利影響（空氣品質惡化）相比如何。
圖1.粒子數和 O 的時間序列3濃度（a），常開3–UVC輻照實驗期間的CIMS和Vocus總信號（b）和顆粒數尺寸分布（c）（運行2-8）。黃色突出顯示區域是 UVC 燈亮起的時間，紅色突出顯示區域是人們在房間內的時間。在圖的頂部，提到了每個UVC照射實驗的運行次數（見表S1）。SI 中顯示了所有運行的時間序列 （1–14） 和每天的每日時間序列（圖 S3–S7）。
圖2.單次UVC照射運行（運行7）的氣相組成變化。圖（a）和（b）顯示了Vocus和NO的UVC打開和UVC關閉周期之間的差異質譜3–分別是CIMS。從質譜中去除試劑離子和水簇。圖（b）中未鑑定的化合物標有質荷比。Vocus和NO檢測到的物種的相對信號強度變化3–CIMS分別在面板（c）和（d）中繪製。色標表示已識別物種中的O原子含量。
圖3.通過Vocus和NO測量的選定氣相化合物的時間變化3–UVC 輻照實驗期間的 CIMS（運行 2-8）。碳氫化合物（包括一些大概是芳香族和異戊二烯）揮發性有機化合物（a）和含氧揮發性有機化合物（b）通過Vocus測量，含硫化合物和一種未識別化合物（m/z130）（c）通過NO測量3–CIMS。黃色和紅色陰影區域分別是 UVC 燈打開時和人們在房間內的時間。在圖的頂部，提到了每個UVC照射實驗的運行次數（見表S1）。電荷 H 加合物從圖例中所有 Vocus 測量的化合物中去除。所有運行的時間變化（1-14）顯示在SI中