卫消网:室内空气消毒研究进展_空气-气溶胶--紫外线-杀灭

摘要: 室内空气中微生物污染程度是空气质量的重要标志。由空气传播引起疾病的暴发流行以及生物恐怖事件的发生,致使人们对空气中病原微生物污染愈加重视。空气消毒和净化是改善空气质量的有效手段。为寻找高效、环保及可持续动态消毒方法和技术,保证室内空气质量,现就室内空气消毒新技术和常用方法,如物理消毒法、化学消毒法、中草药消毒法进行综述。
关键词: 　空气消毒; 　微生物; 　消毒方法; 　中草药
　目前世界上41 种主要传染病中,经空气传播的有14 种,占各种传播疾病的首位。病原微生物主要吸附在空气中不同粒径的尘埃粒子上,以气溶胶的方式悬浮于空气中,通过呼吸道进入人体,造成疾病的传播。世界卫生组织(WHO) 报告,截至到2007 年3 月全球发现370 多例禽流感患者,死亡160 人;2005 年仅法国就确诊1 500 例军团病;2003 年5月7 日WHO 报告全世界32 个国家感染SARS 8 439例,与SARS 有关死亡812 人;沉寂10 年的结核病再度在多个国家复发且在部分地区达到流行的程度,这些数据都表明呼吸道传染病一旦暴发将引发严重后果。空气消毒是预防控制传染源,防止交叉感染的重要措施。室内空气消毒通常包括住家、医院、学校等地消毒,特别是对病人、易感人群集中的医院进行空气预防性消毒和终末消毒显得尤为重要。现将室内空气消毒研究进展综述如下。
1 　物理消毒法
1. 1 　层流净化　层流净化是目前公认较为理想的用于医院手术室动态空气净化的措施。该方法由循环通风设备作为动力先对含非生物和生物粒子的空气通过初效、中效、高效三级过滤并控制新鲜空气自上而下流动方向,使受污染的空气均衡地由四周推出,同时始终保证室内空气处于正压状态,避免污染空气再次流人,使用该系统可使手术室的空气达到Ⅰ类环境标准。手术室采用层流净化系统可以降低手术切口感染率〔5〕。在普通手术室施行的Ⅰ、Ⅱ类
手术,切口感染率分别为0. 59 %和1. 63 %;而在层流洁净手术室施行的Ⅰ、Ⅱ类手术,切口感染率则分别为0. 25 %和0. 77 %。
1. 2 　等离子体消毒　等离子体是一种高度电离的气体云,通常由电晕放电和介质阻挡放电产生。等离子体的杀菌作用主要靠电离过程中产生的活性氧原子、分子和自由基等活性氧化物质,破坏微生物的细胞膜表面蛋白成分,电泳试验证实微生物DNA 和胞浆蛋白不受影响。等离子体对含大肠杆菌的气溶胶作用70 s ,其杀灭率为99. 99 % ,光谱法证实臭氧在等离子体消毒过程中起主要作用。应用低温等离子体技术不但能杀菌还具有除尘效果,采用低温等离子体技术作用60 min 室内自然菌平均消亡率达87. 38 % ,对6 级不同粒径的尘埃粒子平均清除率为49. 53～86. 66 %;开机120 min 对室内空气自然菌平均消亡率达92. 95 % ,对6 级不同粒径的尘埃粒子平均清除率为60. 89 %～90. 95 %。
1. 3 　紫外线辐射消毒　在紫外灯照射下,微生物体内DNA 复制和蛋白质合成遭到破坏,导致微生物失活或死亡。但紫外线消毒效果受微生物的种类、颗粒物的大小、温度、相对湿度、紫外线照射强度和空气流速等因素的影响。波长在100～290 nm 的紫外线才具有杀菌能力,其中波长为253. 7 nm 的紫外线消毒效果最好。紫外线消毒也是被推荐用于预防结核病传播的重要手段之一,对细菌繁殖体有好的消毒效果。波长254 nm、辐射强度9 400μW/ cm2的紫外线对含金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、粘质沙雷菌、枯草杆菌繁殖体和枯草杆菌芽孢的气溶胶照射0. 5 s ,其杀灭率达99. 5 %以上,但MS2 噬菌体和腺病毒气溶胶对254 nmUV-C ,2 608 mW/ cm2 紫外线有强的抵抗力。
1. 4 　光催化消毒　光催化技术是近年来发展起来的新的空气消毒方法, 主要利用光触媒(如纳米TiO2) 在紫外线的照射下产生强氧化性能的羟氧自由基等活性成分进行杀菌,同时还能氧化分解空气中有害气体,对室内空气起到净化作用。光触媒常用的半导体纳米粒子有Ti02 、ZnO、OS、CdS、WO3 等,其中以纳米TiO2 最为常用。实验发现,采用光催化方法对气溶胶中MS2 病毒作用10～60 min 可以灭活大约90 %; 对细菌芽胞作用10 min 的杀灭率为70 % ,30 min 可以达到90 %。将金属银参杂二氧化钛并以UV-A 作为激发光源能提高光催化效率,并能完全灭活细菌芽胞。为了摆脱光触媒必须采用紫外线作为激发光源的束缚,通过载带或复合的方式研制出C-TiON 和Ag/ AgBr/ TiO2 等新型光催化剂,用可见光作为激发光源,对大肠杆菌,金黄色葡萄球菌取得了好的消毒效果。
1. 5 　空气离子消毒　空气离子(分为正离子和负离子) 极易与尘埃相吸附,成为带电大离子沉落地面来净化空气,同时离子能使细菌蛋白质表层的电性两极颠倒,使细菌死亡。尽管将空气离子用于商业空气消毒和净化存在争议,但研究结果显示:静态条件下空气正离子和负离子对空气中0. 3～3 mm颗粒物去除效果均能达到100 % ,去除率与颗粒物的属性无关(如NaCl 和萤光假单胞菌气溶胶) ,而与离子浓度有关。空气负离子能与臭氧产生协同作用提高杀菌能力,对萤光假单胞菌和胡萝卜软腐欧文氏菌的杀灭率为99. 3 %和96 % ,而在臭氧单独作用下杀灭率仅为24 %和31 %。
1. 6 　多种物理消毒方式的组合　为了克服单一消毒方式的不足,将2 种或多种物理消毒方式组合起来,进行联合除菌消毒,是近些年来发展起来的用于动态消毒的新趋势。含有高效滤材的空气净化器多采用紫外灯消毒,滤料可过滤除菌、净化空气并能去除紫外线消毒时产生的臭氧,紫外灯可对进气道和滤料进行消毒。一种由负离子发生器、紫外线、高压静电场和活性炭过滤器等组合成的空气消毒器,运行该装置60 min ,对气雾室中白色葡萄球菌的杀灭率达99. 97 % ,对现场空气中自然菌清除率达97. 03 %。该消毒器可用于动态除菌并能产生一定量的负离子,改善室内空气质量。
2 　化学消毒法
2. 1 　臭氧消毒　臭氧能渗透细胞膜组织,破坏细胞膜及分解细胞内DNA 和蛋白质等来杀灭微生物。臭氧在空气中的半衰期一般为20～50 min ,在常压下可自行还原为氧气,不产生二次污染,这是其它化学消毒剂无可比拟的优点。500～600 mg/ m3 O3 对表皮葡萄球菌、藤黄色微球菌、柠檬节杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门杆菌、粘质沙雷菌、萤光假单胞菌和白色念珠菌作用60 min ,杀灭率均可达99 %。为了避免臭氧消毒时需通风换气以去除剩余的臭氧,Kowalski 等采用一种金属催化剂去除消毒后的残余臭氧,并将其应用到对大肠杆菌的消毒试验中,能完全去除剩余臭氧。
2. 2 　电解氧化水消毒　电解氧化水通常是在水中加入适量氯化钠,通过离子隔膜电解而产生的具有氧化还原电位> 1 100 mV ,pH < 2. 7 ,含有一定浓度次氯酸、过氧化氢和OH 基等活性氧化物质的水〔20221〕,对细菌、真菌及病毒具有广谱、高效消毒效果,且作用后还原成水,不污染环境,无刺激性气味。电解氧化水在低温下具有好的稳定性,在4 ℃存放1 d 的陈化酸性电解氧化水和刚电解生产的酸性电解氧化水对鼠伤寒沙门氏杆菌和李斯特菌具同样的消毒效果。电解氧化水与紫外线照射的消毒效果对比试验表明,用电解氧化水制成的气溶胶对空气中细菌和真菌杀灭率为95. 10 %和84. 41 % ,明显高于紫外线组(69. 78 %和44. 26 %) 的消毒效果。
2. 3 　二氧化氯、过氧化氢和过氧乙酸消毒　它们都是室内空气消毒常用的强氧性化学消毒剂,对微生物的杀灭具有高效、广谱等特点,缺点是不稳定,需现用现配,并且高浓度可腐蚀物品,对人体有毒副作用,只适合终末消毒。将化学消毒剂制成气溶胶进行空气消毒能增加消毒剂对病原微生物的作用时间,可大大提高杀菌效率;相同条件下,将过氧化氢用普通喷壶喷雾对室内空气中自然菌平均消除率仅为4. 46 % ,而采用气溶胶喷雾器喷雾对室内空气中自然菌消除率达到88. 26 %。
3 　中草药消毒法
　　中药消毒由于低毒、腐蚀性小颇受关注,在空气消毒方面取得了很大进展。常用于空气消毒的中药有苍术、艾条、板兰根、藿香、金银花、连翘等,主要是利用其芳香化湿、清热解毒,其中苍术最为常用。赵阿娜等利用苍术提取液研制出复方苍术消毒剂应用于空气消毒,并与过氧乙酸熏蒸消毒法、苍术和艾叶燃烧消毒法及紫外线灯照射消毒法进行比较,结果表明,该消毒剂的气溶胶喷雾法用于空气消毒,其消毒效果与过氧乙酸熏蒸消毒法相似,但明显优于苍术、艾叶燃烧消毒法和紫外线灯照射消毒法,应用于医院的不同区域均能达到预期的效果。
　　综上所述,室内空气消毒可供选择的方法很多。化学消毒方法效果明确,但其腐蚀性、可持续效果差,操作时要有防护措施,只适合静态消毒和终末消毒;物理消毒技术,如低温等离子体、空气离子和光催化等消毒效果还有待研究;许多中草药都具有抗菌、抗病毒功能,提取中药有效杀菌成分并加以强化,用于空气消毒有着更好的应用前景。总之,为了克服单一消毒方法的不足,可将多种空气消毒方法结合起来,力求达到高效、环保、可持续动态消毒是今后研究室内空气消毒新方法的趋势。