Субботняя сказка про таинственный ультрафиолет в магазинах

Толкование целесообразности установки в продуктовых магазинах загадочных ультрафиолетовых ламп…

Недавно («никогда такого не было и вот опять…») один из подписчиков поинтересовался:

…во многих магазинах во время пандемии коронавируса появились ультрафиолетовые лампы. это вообще работает? нет ли вреда для глаз и кожи покупателей?…

Что это такое и как работает ?

В кои-то веки я вынужден согласится с читателем. Такие лампы как на заглавной картинке я в магазинах начал тоже замечать примерно с середины 2020 года, т.е. в самый разгар пандемии. Сразу огорчу (или обрадую) — лампы эти представляют собой устройства для отлова вредных насекомых. Высоковольтные “мухобойки”.

Интересно, что впервые такой тип ловушки (свет+высоковольтное напряжение) впервые был описан в далеком 1911 году в легендарном американском журнале Популярная механика (№10 за 1911 год, страница 464 — статья An electric death trap for the fly). Я потратил время и даже нашел ту самую страничку, чтобы не быть голословным:

Для тех кто с английским на вы, кратко о сути. Автор (ы) изобретения предлагают использовать в качестве ловушки для мух комбинацию из пяти ламп накаливания и металлической сетки (провода диаметром 1,59 мм, разнесенных друг от друга на 3,17 мм) под напряжением 450 вольт. В 1911 году устройство было признано слишком дорогостоящим для того чтобы войти в практику. Спустя сто с лишним лет китайский народ успешно проект реализовал, да еще и продал куда только можно.

Принцип функционирования за столетия не изменился. Все те же лампы, правда уже не накаливания, а ультрафиолетовые ртутные. Все то же высокое напряжение (скорее всего порядка тысяч вольт). Примерное устройство такой ловушки для насекомых показано на картинке.

Электрическая схема выглядит еще проще:

В основе ловушек лежит такое явление как фототаксис.

Фототаксис (от др.-греч. φως / φωτος — свет и τάξις — строй, порядок, расположение по порядку) — свойство живых организмов ориентироваться и двигаться по направлению к или от источника света. Существует как положительный фототаксис (движение происходит в направлении к источнику света, так и отрицательный фототаксис — движение идёт в противоположном направлении.

Положительный фототаксис присутствует у многих летающих насекомых (мотыльки, кузнечики, мухи и т.д.). Эта врожденная реакция типична для насекомых, которые летают преимущественно ночью, используя для ориентации поперечную ориентацию относительно света Луны. Современное искусственное освещение в городах и населенных пунктах застит насекомым свет Луны и сбивает все маршруты…ведет на погибель. Что до спектра, на который наиболее падки насекомые, то еще в середине 20 века было установлено, что например те же мухи имеют рецепторы специфичные к ультрафиолету с длиной волны в диапазоне 340–360 нм. Другие насекомые не сильно отличаются в этом плане от мух — большинство из них наиболее чувствительны к коротким длинам волн видимого спектра и УФ-диапазону. Многие насекомые “выходят на кормежку” в сумерках, когда синий свет превалирует в спектре освещенности неба. Голубая часть спектра становится доминирующей по мере того, как угол возвышения Солнца уменьшается, а звезда скрывается за горизонтом. В течение 1–2 часов между закатом и астрономическими сумерками синее смещение спектра неба обеспечивает постоянную поляризацию света и дает насекомым ориентиры для ориентации.

По некой тайной договоренности, большинство производителей световых ловушек для насекомых используют в своих изделиях ртутные лампы с длиной волны 368 нм. Фактически, это вариант “лампы черного света” или “лампы Вуда”, про которую я уже писал в своих статьях gReebok detected. Сам себе дерматовенеролог и Как спастись от «зайцев». Инструкция по борьбе с ультрафиолетом.

В абсолютном большинстве ультрафиолетовых ламп различного назначения используется один и тот же принцип. Основная функциональность лампы реализуется на этапе прохождения УФ-излучения через стекло колбы. В простейшем применении получается, что если УФ проходит полностью — получаем кварцевую лампу, излучение полностью задерживается люминофором на стенках колбы — получаем лампу дневного света, излучение выборочно фильтруется на определенной длине волны — получаем УФ-лампу для отлова насекомых (или для отверждения лака на ногтях — это одно и то же). Из написанного выше следует, что основным компонентом отвечающим за диапазон волн, которые излучает лампа отвечает стеклянная оболочка («колба») лампы, точнее химический состав стекла, из которого она сделана.

Изменяя характеристики стекла, производители добиваются изготовления приборов способных создавать излучение в строго заданном волновом диапазоне, оптимальном для тех или иных целей. Например при создании бактерицидных ламп используется т.н. увиолевое стекло (от лат. ultra — за пределами, по ту сторону, сверх и лат. viola — фиолетовый цвет). Основная его особенность в том, что при получении сводится к минимуму наличие красящих примесей, поглощающих ультрафиолет Fe₂O₃, Cr₂O₃ и TiO₂. В так называемых «безозоновых» бактерицидных лампах используется именно оксид титана TiO₂, который избирательно поглощает ультрафиолет с длиной волны в 180 нм (этот UVC ионизирует кислород с образование озона).

Тот же принцип работает и для других длин волн. К примеру для создания лампы Вуда («дискотечный УФ») с максимумом пропускания в диапазоне 368–371 нм, используется колба из увиолевого стекла очень тёмного, сине-фиолетового цвета, который формируется за счет добавок оксида кобальта/никеля (содержание NiO/CoO около 9%).

Вместо фиолетового стекла может также использоваться люминофор на основе легированного европием бората стронция (SrB₄O₇:Eu²⁺), в то время как для получения излучения в диапазоне 350–353 нм — легированный свинцом силикат бария (BaSi₂O₅:Pb²⁺). На картинке ниже приведены распространенные люминофоры и отвечающая им длина волны.

Вооружившись таблицей уже можно понять, какой состав имеет белый порошок, покрывающий изнутри лампы для отверждения лака для ногтей или лампы ловушек для насекомых.

Немного теории заговора

Принцип бритвы Хэнлона: никогда не приписывайте злому умыслу то, что вполне можно объяснить глупостью

Как любитель фантастики, рискну погрузится в недры сознания маркетолога из магазина и предположить, что они хотели такими лампами внушить покупателям. С вероятностью 99% здесь имеет место именно бритва Хэнлона, но я всегда ищу в людях лучшее. Хотя вот из-за коронавируса (т.к. я тоже до 2020 ничего похожего не видел) все время напрашивается мысль, что возможно таким путем хитрый маркетолог хочет убедить нас всех, что внутри магазина эпидемиологическая ситуация под контролем. Благо синенькие эти лампы для незнающего покупателя уж очень похожи на “фантастические” бактерицидные лампы из будущего. Я про них писал в заметке FAR UV-C дезинфекция или “не страшный” ультрафиолет. Продублирую ее целиком из канала LAB-66:

Все видели кварцевые ртутные лампы, все знают что на них лучше не смотреть, если дорожишь своим зрением, ну и практически все наверное в курсе, что жесткий бактерицидный ультрафиолет этих ламп уничтожает любые микроорганизмы везде где может до них дотянуться. Некоторые специалисты и люди интересующиеся вопросом даже могут назвать длину волны ультрафиолета, которая обладает максимальной бактерицидной активностью — 254 нм.

До последнего времени особенно добавить в сказанное выше было нечего. Но в 2018 году в Nature была опубликована статья, в которой исследователи предложили замену древним ртутным лампам — лампы эксимерные, генерирующие почти монохроматический ультрафиолет (одной длины волны): например, 207 нм (эксилампа ~эксимерная лампа с криптоном/парами брома) или 222 нм (эксилампа со смесью криптона и хлора). Возможны и другие интересные варианты (см. таблицу в прикрепленной картинке).

Такой прецизионный ультрафиолет разрушает РНК и обеспечивает 99,9% дезинфекцию на расстоянии в 10–15 см при экспозиции в 10 секунд. В упомянутой ранее статье есть упоминание о том, что 222 нм УФ инактивирует более 95% находящихся в воздухе биологических аэрозолей с вирусом гриппа H1N1 при дозе облучения всего 2 мДж /см2. Важное еще и то, что УФ в этом диапазоне (207–222 нм) полностью поглощается ороговевшим наружным слоем кожи и внешним “увлажненным слезой” слоем роговицы глаза, а значит излучение ламп таких не обжигает кожу и не опасно для глаз (= оранжевые очки можно не носить). Сравните с ртутными лампами, от которых чего только нет, и фотокератиты, и меланомы.

Есть у эксимерных УФ-ламп и недостатки. Во-первых их ультрафиолет все равно вызывает ускоренную деградацию резин и пластиков, а также не способен проникать в пористые и волокнистые материалы так же хорошо как 254 нм ультрафиолет кварцевых ламп. Эксилампы пока дорогие, редкие и в наших краях недоступные. Если кто-то из читателей знает где такую лампы за разумную цену найти — поделитесь! Теперь, дорогой читатель, ты знаешь какое будущее ждет УФ-дезинфекцию в больницах :)

Невооруженным глазом очень сложно определить, что же там такое подвешено над лотками с фруктами и какой у этого агрегата диапазон волн. Не верь глазам своим :)

DIY на заметку

Если кто-то вдруг все-таки захочет сделать себе дома подобную лампу ловушку “по патенту 1911 года”, то подскажу — для этого можно использовать лампу для отверждения лака для ногтей с боратным люминофором, вроде такой вот:

И дополнительно к ней — нужна проволочная сетка с подведенным высоким напряжением. За прототип можно взять например электростатический фильтр для кухни (см. заметку самодельный электростатический фильтр)

В предложенном варианте достаточно за кустарным фильтром установить ультрафиолетовую лампочку на 365–368 нм и ловушка для насекомых готова…Но, но см. дальше.

Так есть ли смысл ?

Чтобы понять есть ли смысл в установке таких агрегатов в гипермаркетах необходимо определится, а для кого именно мы будем искать смысл. Для хозяина магазина? Для отдела маркетинга ? Для конечного покупателя?

Для хозяина магазина или маркетологов смысл установки таких ловушек определенно есть. Так как отсутствуют летающие насекомые (не клеить же липкие ленты, как в СССР) и есть вероятность того, что по незнанию покупатель (как мой подписчик со своим вопросом) примет длинноволновый ультрафиолет за бактерицидный (или даже эксимерный) и восхитится санитарными условиями в которых продаются продукты.

А вот для конечного покупателя такие штуковины скорее несут негативный эффект (отрицательный таксис, говоря языком энтомологии). Причин здесь может быть несколько. Во-первых, доподлинно известно, что световые ловушки не эффективны для уничтожения кровососущих и кусающихся насекомых (комары и т.п.). Но при этом притягивают множество безвредных или даже полезных насекомых. В качестве подтверждения можно упомянуть исследование проведенном в университете штата Делавэр. Энтомологи собрались силами и просто проанализировали всех насекомых, на протяжении двух недель попавших в фотоловушки. Из 13879 экземпляров, кровососущих оказалось только 31 штучка. Это и не удивительно, так как сейчас доподлинно известно, что тех же комаров привлекает углекислый газ и водяной пар в дыхании млекопитающих, а не ультрафиолет. Последний писк моды в «комариной охоте» — это уже не свет, это управляемое выделение углекислого газа, или октенола.

Октенол,или 1-октен-3-ол — химическое соединение, спирт, содержащийся в поте человека (и в выдыхаемом воздухе, кстати, тоже). Именно этот спирт является основным путеводным маяком для самок комаров. Маяком наводящим на человека. Известный репеллент, ДЭТА, снижает летучесть этого биогенного спирта и тем самым маскирует человека для насекомых.

ВАЖНО! Вторым, наиболее важным фактором для покупателя в гипермаркете является то, что функционирование высоковольтной ловышки основано на разрывании~распылении насекомого проскакивающей между электродами искрой. В итоге образуется аэрозоль твердых останков насекомых, который носится в воздухе, оседает на продуктах питания (вместе с содержимым кишечника этих насекомых) и самое важное — оседает в легких покупателей (которые, конечно же, уже для себя закрыли «коронавирусный сезон» и не пользуются противоаэрозольными FFP3 масками). Крупные фрагменты аэрозоля могут разлетаться на расстояния до 2–3 метров, а мелкие (биоаэрозоли формата РМ2.5) — по всему помещению. Т.е. ловушка для насекомых — главный источник бактерий и вирусов, которые эти насекомые могут переносить на себе/внутри себя. Поэтому совершенно не удивительно, что американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) запрещает установку фотоловушек в непосредственной близости от пищевых продуктов и медикаментов, в зонах приготовления пищи и т.д. А у нас такие устройства чаще всего наоборот стараются поместить поближе к колбасам/выпечке и т.п. Вывод пока делайте сами, я отпишусь в конце статьи.

Пару слов про безопасность глаз и кожи

В целом, если не стоять часами около ламп-ловушек и не всматриваться в них, то угрозы они не нанесут. Больше вероятность лучевого поражения у персонала магазинов, нежели у покупателей этих же магазинов. Основной удар на себя при знакомстве с УФ принимают глаза, хотя коже тоже достается.

На картинке достаточно наглядно показано, как глубоко проникает и насколько хорошо поглощается УФ различными структурами и тканями глаза. УФ длинноволнового диапазона (315–400 нм) практически полностью задерживается хрусталиком (особенно у людей среднего и пожилого возраста). Тепловое рассеяние в хрусталике -> нуклеарная и/или кортикальная катаракта. Кроме того длина волны >355 нм за счет теплового рассеяния на липофусцине сетчатки может привести к обостроению ретинопатии.

Ретинопатия — поражение внутренней оболочки глаза — сетчатки.

Конечно интенсивность излучения таких ламп не слишком велика, чтобы вызвать фатальные повреждения, но, как известно, капля камень точит.

На следующей картинке показано воздействие излучений на кожу. Известно, что с увеличением частоты растет энергия фотона, а значит и повреждающий эффект. Но одновременно с ростом частоты уменьшается глубина проникновения.

В результате коротковолновый спектр (бактерицидный УФ) вызывает сильные поверхностные ожоги, а длинноволновый спектр проникает вглубь кожи, вызывая повреждение и мутации в ростковой зоне. Этот диапазон и отвечает за фотостарение и потенциальную онкологию.

Плюс, конечно же в комбинации (как на картинке) с лаймами, петрушками и сельдереями есть хоть и небольшая, но вероятность получить фито+фото+дерматит. Об этом заболевании я от души рассказал (с картинками) в недавней хабра-статье Заметки фитохимика 2021. БОРЩЕВИК. Примерный перечень “горюче-смазочных” в длинноволновом UVA свете растений представлен ниже. Чем больше концентрация фурокумаринов в растительном сырье, тем быстрее проявятся ожоги:

Выводы (=в чистом остатке)

Затрудняюсь ответить, что в чистом остатке. Хочется ответить словами адвоката Джонни Кокрана из эпизода про защиту Чубакки в сериале SouthPark:

Подумайте об этом, в этом нет смысла!

Есть наверное только прибыль диллеров (даже НЕ создателей) этих поделок, которым удалось все это добро через знакомых в Центрах гигиены/Минздраве протолкнуть в крупные сети гипермаркетов и даже в маленькие магазины. Нам, конечным покупателям, от этого больше вреда нежели пользы. Потому что (в порядке возрастания вероятности):

• на хрусталик попадает длинноволновый ультрафиолет и нагревает его
• в сочетании с соком овощей/фруктов содержащих фуранокумарины может появится фитофотодерматит на руках покупателей контактирующих с сельдереем, лаймом, пастернаком, лежащими в свете длинноволнового УФ
• остатки от уничтожаемых высоковольтным разрядом насекомых превращаются в аэрозоль, разлетаются на метры вокруг ловушки, оседают на продуктах питания вместе с переносимыми этими насекомыми болезнетворными бактериями и… попадают в легкие ходящих без масок покупателей

Такая вот история. На этом все, зеркало статьи есть в паблике VK. Другая не менее полезная информация — в телеграм-канале LAB-66 и в моем аккаунте на Patreon. Не переключайтесь — будет интересно!

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

• Бесараб, С.В. gReebok detected. Сам себе дерматовенеролог [Электронный ресурс] — Режим доступа: — habr.com/ru/post/482128- Дата доступа: 29.12.2019.
• Бесараб, С.В. Как спастись от «зайцев». Инструкция по борьбе с ультрафиолетом [Электронный ресурс] — Режим доступа: — habr.com/ru/post/432064- Дата доступа: 07.12.2018.
• Бесараб, С.В. Заметки фитохимика 2021. БОРЩЕВИК [Электронный ресурс] — Режим доступа: — habr.com/ru/post/482654- Дата доступа: 17.03.2021.
• Anthony, D. W. (1960). Tabanidae Attracted to an Ultraviolet Light Trap. The Florida Entomologist, 43(2), 77.
• Baker RR & Sadovy R. Distance and nature of light-trap response of moths. Nature. 1978. 276: 818–821.
• Bishop, L. G. An Ultraviolet Photoreceptor in a Dipteran Compound Eye. J. Comp. Physiol. 1974. 91. 267–275.
• Cowan T & Gries G. Ultraviolet and violet light: attractive orientation cues for the Indian meal moth, Plodia interpunctella. Entomologia Experimentalis et Applicata. 2009. 131: 148–158.
• Cronin TW, Warrant EJ & Greiner B. Celestial polarization patterns during twilight. Applied Optics. 2006. 45: 5582–5589.
• Dacke, M., Byrne, MJ., Scholtz C. and Warrant EJ. Lunar orientation of a beetle. Proc. R. Soc. Lond. B. 2004 271, 361–365.
• Froy, O., Gotter, A.L., Casselman, A.L., and Reppert, S.M. (2003). Illuminating the circadian clock in monarch butterfly migration. Science. 2003. 300, 1303–1305.
• Homberg U. In search of the sky compass in the insect brain. Naturwissenschaften. 2004. 91: 199–208.
• Meffert, P. and Smola, U. Electrophysiological measurements of spectral sensitivity of central visual cells in eye of blowfly. Nature. 1976. 260 (5549), p. 342–344.
• Menzel, R. Spectral Sensitivity and Color Vision in Invertebrates (1979) In Handbook of Sensory Physiology (Edited by H. Autrum), 7–6A, 503–566. Springer, Berlin.
• Pfeiffer K, Homberg U. Coding of azimuthal directions via time compensated combination of celestial compass cues. Curr Biol. 2007. 17:960–965.
• Stark, W. S. and Tan, K.W.P. Ultraviolet light: photosensitivity and other effects on the visual system. Photochem. Photobiol. 1982. 36. pp. 371–380.
• Stremer RA. Spectral response of certain stored-product insects to electromagnetic radiation. Journal of Economic Entomology. 1959. 52: 888–892.
• Warrant E, Kelber A, Gislen A, Greiner B, Ribi W & Wcislo W. Nocturnal vision and landmark orientation in a tropical halictid bee. Current Biology. 2004. 14: 1309–1318.
• Weiss, HB., Soraci, FA, and McCoy, EE. Notes on the reactions of certain insects to different wave-lengths of light. Journal of the New York Entomological Society. 1941. Vol. 49. №1. pp 1–20.
• Urban, J. E., & Broce, A. (2000). Killing of Flies in Electrocuting Insect Traps Releases Bacteria and Viruses. Current Microbiology, 41(4), 267–270.