Сравнительный анализ эффективности различных методов обеззараживания воздуха для профилактики бактериальных и вирусных инфекций

В деятельности, направленной на предотвращение распространения бактериальных и вирусных инфекций, передающихся воздушно-капельным, аэрозольным путями очень важным является уничтожение возбудителей в воздухе помещений [1–3]. Многие возбудители чувствительны к ультрафиолетовому (УФ) облучению [1][3]. Для искусственного обеззараживания воздушной среды используют различные УФ бактерицидные облучатели открытого типа (ОТ) и облучатели-рециркуляторы (ОР) закрытого типа, используемые в присутствии людей [1]. Проведение сравнительных исследований по оценке эффективности применения различных способов обеззараживания воздуха закрытых помещений единичны.

Цель работы состояла в сравнительной оценке эффективности обеззараживания воздуха закрытых помещений с помощью различных источников УФ-облучения (открытого и закрытого типов).

Материалы и методы

Исследования проведены в Алчевской городской санитарно-эпидемиологической станции. Изучены два основных метода обеззараживания воздуха закрытых помещений: использование УФ-облучателя ОТ и применение ОР закрытого типа.

До и после проведения обеззараживания каждым из используемых методов выполнялось определение в воздухе общей бактериальной обсемененности (микробное число), содержания стафилококков и спор плесневых грибов.

Пробы воздуха были отобраны с использованием устройства автоматического отбора проб биологических аэрозолей воздуха ПУ-1Б (ЗАО «ХИМКО», г. Москва). Определение общего микробного числа (общая бактериальная обсемененность) выполняли в пробе воздуха объемом 100 литров. Наличие возбудителей стафилококков и спор плесневых грибов изучалось в 250 литрах воздуха. Посевы для определения интенсивности общей бактериальной обсемененности, стафилококков и плесневых грибов выполняли на соответствующие микробиологические среды.

В первом случае исследовалась эффективность УФ-обеззараживания воздуха светильником бактерицидный ОТ серии UGL-S03A-30W/UVCB White производства Uniel Lighting Co., Ltd (г. Ханчжоу, КНР). В указанном светильнике использовалась лампа мощностью 30 Вт со спектром излучения УФ 253,7 нм. Пробы воздуха были отобраны: 1 – до (проба 1) и после УФ-обеззараживания воздуха в течение 15 (проба 2) и 30 минут (проба 3). При этом были использованы рекомендации по применению данного бактерицидного светильника, согласно которым минимальное время обработки воздуха помещений такого объема составляет 15, а оптимальное – 30 минут.

Во втором случае с целью оценки эффективности УФ-обеззараживания воздуха был использован ОР воздуха УФ бактерицидный «ДЕЗАР-4» (г. Химки, Россия). При этом отбор проб воздуха для исследования осуществляли в помещении до начала работы данного рециркулятора и через 30 минут после его работы.

Объем помещения – 13,3 м³. На всех этапах (до и после проведения обеззараживания) исследование воздуха осуществлялось 30 раз. Статистическая обработка данных проводилась с использованием лицензионной программы MedStat (г. Донецк). Учитывая отличие характера распределений выборок от нормального (критерий W Шапиро – Уилка), были использованы методы непараметрической статистики. Рассчитана медиана, ошибка медианы (Me ± me), левый и правый 95% доверительные интервалы (95% ДИ). Выполнены парные сравнения для связанных выборок с использованием T-критерия Вилкоксона (двусторонняя критическая область), парные сравнения для независимых выборок с использованием W-критерия Вилкоксона (двусторонняя критическая область). Статистически значимыми считались различия на уровне р ≤ 0,05.

Результаты исследования

В результате УФ-обеззараживания воздуха с использованием светильника бактерицидного ОТ в течение 15 минут было достигнуто более чем 2-кратное достоверное (р < 0,001) снижение среднего уровня общей бактериальной обсемененности воздуха помещения: соответственно 19,5 ± 2,4 (16,0; 25,0) КОЕ/м³ против 50,5 ± 4,8 (40,0; 58,0) КОЕ/м³. После УФ-обеззараживания в течение 30 минут данный показатель уменьшился в 4 раза – 12,5 ± 1,5 (10,0; 17,0) КОЕ/м³ по сравнению с показателями, полученными до УФ-обеззараживания (р < 0,001). Параллельно с вышеуказанными данными через 15 минут УФ облучения было выявлено существенное снижение (р < 0,001) в воздухе исследуемого помещения среднего содержания жизнеспособных стафилококков до 11,5 ± 2,1 (8,0; 18,0) КОЕ/м³ против 24,0 ± 3,4 (19,0; 34,0) КОЕ/м³ (в 2,1 раза). Через 30 минут вышеуказанный показатель уменьшился в 4 раза по сравнению с исходными результатами до 6,0 ± 1,6 (4,0; 10,0) КОЕ/м³ (р < 0,001). Среднее содержание спор плесневых грибов в воздухе помещения также достоверно снизилось на 2-м и 3-м этапах исследований соответственно до 5,0 ± 3,8 (4,0; 7,0) КОЕ/м³ и 2,5 ± 2,5 (1,0; 4,0) КОЕ/м³ против 9,0 ± 7,3 (8,0; 14,0) КОЕ/м³ (р < 0,001).

При этом эффективность обеззараживания воздуха с использованием бактерицидного светильника ОТ зависела от времени облучения. Было зафиксировано достоверное снижение уровня общей бактериальной обсемененности, количества жизнеспособных стафилококков, плесневых грибов в воздухе помещения при сравнении показателей, полученных через 15 и 30 минут работы светильника (р < 0,001).

Проведенными исследованиями было установлено, что обеззараживание воздуха с помощью бактерицидного светильника закрытого типа также достоверно (р < 0,001) понижает, только в 1,5 раза, средний уровень как общей бактериальной обсемененности воздуха (38,0 ± 5,2 (30,0; 49,0) КОЕ/м³ против 56,5 ± 7,8 (45,0; 72,0) КОЕ/м³), так и количество жизнеспособных стафилококков – до 13,0 ± 2,15 (11,0; 18,0) КОЕ/м³ против 22,5 ± 3,7 (17,0; 31,0) КОЕ/м³ (в 1,7 раза; р < 0,001). Содержание спор плесневых грибов в воздухе сократилось (р < 0,001) в 1,4 раза с 28,0 ± 6,6 (20,0; 45,0) КОЕ/м³ до (19,5 ± 5,4 (12,0; 31,0) КОЕ/м³.

Нами также был проведен сравнительный анализ эффективности двух использованных методов обеззараживания воздуха. Сравнение исходных показателей общей бактериальной обсемененности и содержания жизнеспособных стафилококков в воздухе не выявили статистически значимой разницы между показателями, полученными до проведения обеззараживания с помощью светильника бактерицидного ОТ и ОР (р > 0,05). В то же время содержание спор плесневых грибов в воздухе помещения до проведения обеззараживания с помощью светильника бактерицидного ОТ оказалось достоверно более низким (p < 0,001), чем до начала работы ОР. Следует отметить, что пробы воздуха для оценки эффективности светильника бактерицидного ОТ были отобраны в период с 13.01.2022 г. по 22.02.2022 г. Пробы воздуха для анализа эффективности ОР были забраны в период с 09.11.2021 г. по 20.12.2021 г.

В связи с вышеизложенным для объективного представления данных нами были выполнены сравнения не абсолютных значений величин, а долей (%), на которые снизились показатели общей бактериальной обсемененности, концентрации стафилококков и спор плесневых грибов в воздухе после применения светильника бактерицидного ОТ (в течение 15 и 30 минут) и после использования ОР (табл.).

УФ-обеззараживание воздуха с использованием бактерицидного светильника ОТ даже в течение 15 минут более эффективно (в 1,2–1,9 раза), чем обеззараживание с использованием ОР в отношении снижения как общей бактериальной обсемененности (р < 0,001), так и содержания жизнеспособных стафилококков (p = 0,026) и плесневых грибов (p < 0,001). Проведение УФ-обеззараживания с использованием бактерицидного светильника ОТ в течение 30 минут более чем в 2 раза эффективнее использования ОР в отношении всех трех исследованных показателей (p < 0,001).

Обсуждение полученных данных

В настоящей работе установлены различия в содержании жизнеспособных спор плесневых грибов в начале работы двух различных типов УФ-облучателей. Содержание спор плесневых грибов в регионах со сходными климатическими условиями имеет сезонность с максимально высокими показателями в весенний, летний и осенний период с дальнейшим снижением и минимальными уровнями в морозное, зимнее время года [4–8]. Эти показатели варьируют в зависимости от температуры и влажности воздуха в конкретные дни и месяцы. Однако сезонная динамика концентрации спор грибов, как правило, сохраняется. Аналогичные сезонные колебания содержания спор плесневых грибов отмечаются во внешней среде и в воздухе помещений, в том числе медицинских учреждений [4][5][7].

Результаты проведенных нами исследований указывают, что наиболее эффективным способом обеззараживания воздуха закрытых помещений является УФ-облучение продолжительностью 30 минут с использованием бактерицидных светильников ОТ. Более низкая (но достоверная) эффективность обеззараживания воздуха, согласно полученных нами результатов, достигается в случае использования ОР в сравнении с результатами облучения УФ-лучами источником ОТ даже в течение 15 минут. Вышеуказанные результаты согласуются с данными наших расчетов о том, что бактерицидное действие источника УФ-облучения ОТ UGL-S существенно превышает эффективность ОР «ДЕЗАР-4» вследствие значительно большей площади, подвергающейся обеззараживанию одномоментно. В то же время, в отличие от облучателей ОТ, преимуществами УФ ОР «ДЕЗАР-4», имеющих фильтры, является возможность их использования в присутствии людей в течение длительного периода времени.

Таким образом, для повышения эффективности обеззараживания воздуха и поверхностей наиболее целесообразным является комбинированное применение облучателей открытого и закрытого типов для обработки одного и того же помещения. При отсутствии людей (до и после пребывания их в помещениях, а также во время достаточных перерывов) целесообразно использовать УФ-облучатели ОТ и затем проветривать помещение наружным воздухом. После этого в присутствии людей проводится постоянное УФ-обеззараживание воздуха с использованием ОР. Возможно параллельно с открытым ультрафиолетовым облучением применение и озонаторов, эффективность одной из модели которых показана нами ранее [9]. Озон полностью заполняет помещение, проникая в участки, недоступные для ультрафиолетовых лучей. В связи с растущей угрозой инфекций, передающихся воздушно-капельным и аэрозольным путями, такую возможность усиления профилактики инфекций не следует считать излишней.

Заключение

УФ-обеззараживание с использованием бактерицидного светильника ОТ в течение 15–30 минут достоверно более эффективно, чем обеззараживание с использованием ОР, в отношении снижения общей бактериальной обсемененности (p < 0,001), содержания жизнеспособных стафилококков (p < 0,001 – p = 0,026) и спор плесневых грибов (p < 0,001) в воздухе. В качестве наиболее надежного способа обеззараживания воздуха помещений целесообразно сочетать чередование УФ-обеззараживания источниками ОТ в отсутствие людей с последующим проветриванием с использованием ОР в помещении весь период времени, когда в нем находятся люди.

Конфликт интересов: авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования: авторы заявляют о финансировании проведенного исследования из собственных средств.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования – КСВ, ПАС, ЯЛИ

Сбор и обработка материала – КСВ, ЯЛИ

Статистическая обработка – ТКЕ

Написание текста – ПАС, КСВ, ТКЕ, ЯЛИ

Редактирование – ПАС, ТКЕ