空氣消毒技術(shù)研究進(jìn)展

邵宜波 顧有為 張 牣 張 婷

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，安徽合肥 230022

隨著新的病原體不斷出現(xiàn)，特別是通過(guò)空氣傳播的病原體造成的疾病，容易在全球范圍內(nèi)傳播，這些病原體通過(guò)空氣快速傳播，傳播范圍極廣，覆蓋人群多，容易對(duì)社會(huì)造成較大影響。因此不斷完善及開(kāi)發(fā)高效的空氣消毒技術(shù)勢(shì)在必行。本文就當(dāng)前的空氣消毒技術(shù)應(yīng)用方法做以下闡述。

1 靜態(tài)空氣消毒方法

1.1 紫外線消毒法

波長(zhǎng)200～300 nm的紫外線都有殺菌能力，其中以260 nm的紫外線殺菌能力最強(qiáng)。在波長(zhǎng)一定的條件下，紫外線的殺菌效率與強(qiáng)度和時(shí)間的乘積成正比。誘導(dǎo)了細(xì)菌細(xì)胞體內(nèi)胸腺嘧啶二聚體的形成和DNA鏈的交聯(lián)，從而抑制了DNA的復(fù)制[1]。消毒時(shí)要求30 W的紫外線燈管平均安裝密度≥1.5 W/m3，燈管距離地面高度1.8～2.2 m，照射時(shí)間≥30 min，每日照射2次。該方法具有簡(jiǎn)便、低廉、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，是最經(jīng)典常用的消毒方法。袁惠萍等[2-3]研究發(fā)現(xiàn)，輻射強(qiáng)度＞70 μW/cm2的紫外線燈連續(xù)照射空氣1 h，對(duì)介入手術(shù)室殺菌率達(dá)85.04%。但是紫外線穿透力不強(qiáng)，灰塵或玻璃對(duì)其阻隔作用較大，室內(nèi)溫濕度過(guò)高或過(guò)低、距離過(guò)遠(yuǎn)和消毒時(shí)間不夠會(huì)影響其消毒效果，因此使用紫外線消毒空氣時(shí)，房間應(yīng)清潔干燥，不能有塵埃和水霧的影響。另外紫外線光衰減很快，要加強(qiáng)燈管強(qiáng)度監(jiān)測(cè)。考慮到臭氧危害人體，可以采用無(wú)臭氧石英紫外線殺菌燈，并且裝置燈下方宜用反光罩，避免紫外線對(duì)人眼的傷害。此外，紫外線波長(zhǎng)在254 nm時(shí)，病原體長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)暴露其中，抵抗力增強(qiáng)，容易發(fā)生變異[4]。

1.2 臭氧消毒凈化技術(shù)

臭氧是一種高效的具有強(qiáng)氧化性的消毒劑，室溫下分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)分解成氧氣和單個(gè)氧原子，其利用強(qiáng)氧化作用將細(xì)菌殺死，剩下的氧原子重新自由組合成普通氧原子。臭氧作為消毒劑的優(yōu)點(diǎn)有殺菌徹底、方法快捷、不易受外界影響等，無(wú)毒性物質(zhì)殘留，能夠在除色除味的同時(shí)氧化分解有機(jī)物，達(dá)到殺菌的效果。此外，臭氧對(duì)病毒、芽孢等生命力頑強(qiáng)的微生物也有很好的滅活效果[5]。但臭氧對(duì)人體呼吸道黏膜有刺激性，濃度過(guò)高時(shí)可引起脈搏加速、疲倦、頭疼。因此，使用臭氧消毒必須在無(wú)人的條件下，消毒后至少間隔半小時(shí)后才能進(jìn)入。同時(shí)臭氧對(duì)人體和醫(yī)療設(shè)備具有腐蝕性，使用過(guò)程中存在設(shè)備維護(hù)困難等問(wèn)題，因此臭氧很少作為單一的消毒劑，常與其他物理消毒方法聯(lián)合使用。

1.3 化學(xué)消毒法

化學(xué)消毒法包括過(guò)氧化氫噴霧消毒和過(guò)氧乙酸熏蒸法等。由于簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、殺菌效果好，化學(xué)類(lèi)消毒劑廣泛應(yīng)用于對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)等場(chǎng)所的徹底消毒，主要通過(guò)噴霧或蒸汽的方式進(jìn)行消毒，但在采用化學(xué)消毒劑進(jìn)行消毒后，難免會(huì)在室內(nèi)空間或物品表面產(chǎn)生化學(xué)試劑殘留，因此在選擇消毒劑種類(lèi)和濃度時(shí)需要充分考慮消毒劑對(duì)物品材料本身的損壞、腐蝕作用。化學(xué)消毒法具體匯總?cè)缦隆?/p>

1.3.1 過(guò)氧乙酸熏蒸法 過(guò)氧乙酸屬于強(qiáng)氧化劑，其原理是將菌體蛋白質(zhì)氧化而使微生物死亡。因其消毒后無(wú)殘留，在醫(yī)院應(yīng)用較多。過(guò)氧乙酸的殺菌機(jī)制主要是利用其氧化作用，破壞細(xì)菌的遺傳物質(zhì)，打斷DNA雙鏈結(jié)構(gòu)，同時(shí)干擾細(xì)菌代謝途徑，阻止細(xì)菌繁殖。過(guò)氧乙酸殺菌范圍廣，殺菌效率高，降解速度快，適用于耐腐蝕物品、環(huán)境和室內(nèi)空氣等的消毒[6]。葉惠敏等[7]用2%過(guò)氧乙酸消毒1 h后，細(xì)菌殺滅率達(dá)到90%以上。但金屬物品和紡織品容易被過(guò)氧乙酸腐蝕，同時(shí)過(guò)氧乙酸有明顯的刺激性，因此該消毒方法只適用于無(wú)人狀態(tài)下消毒。

1.3.2 過(guò)氧化氫噴霧消毒法 過(guò)氧化氫通過(guò)氧化還原作用方式殺菌，其具有殺菌速度快、效果強(qiáng)、毒性弱、無(wú)刺激性氣味等優(yōu)點(diǎn)，在室溫條件下，用20～30 ml/m3用量的過(guò)氧化氫噴灑成霧狀，作用半小時(shí)即達(dá)到滅菌效果。吳柳等[8]用汽化過(guò)氧化氫噴霧消毒空氣1個(gè)周期后空氣質(zhì)量達(dá)到Ⅰ類(lèi)環(huán)境要求。

1.3.3 過(guò)氧化氫干霧消毒法 過(guò)氧化氫干霧消毒法是一項(xiàng)逐步興起的新技術(shù)，受到越來(lái)越多的關(guān)注及實(shí)際的應(yīng)用，干霧是一種＜10 μm的水霧顆粒，讓消毒液飄浮在空氣中，避免沾濕東西，是一種安全、高效、環(huán)保的環(huán)境凈化技術(shù)。適用于醫(yī)院內(nèi)精密儀器和設(shè)備較多的場(chǎng)所。

1.3.4 其他化學(xué)消毒法 包括二氧化氯噴霧消毒法、甲醛熏蒸消毒法、乳酸熏蒸消毒法等[9]。其中甲醛用于空氣消毒會(huì)致癌，且無(wú)標(biāo)準(zhǔn)用量和消毒時(shí)間，故不用于空氣消毒。

1.4 中藥空氣消毒法

中藥空氣消毒法一直就有應(yīng)用于臨床[10-11]。雄黃、雌黃、朱砂、礬石等作為防疫常用的中藥，具有殺蟲(chóng)滅毒效果。艾葉、蒼術(shù)作為代表性植物類(lèi)中藥對(duì)空氣中的細(xì)菌具有一定的滅活效果，而且作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，值得臨床應(yīng)用推廣[12]。昆明市中醫(yī)醫(yī)院的皮麗仙等[11]對(duì)新冠肺炎疑似病例隔離病室用清艾條熏蒸法進(jìn)行空氣消毒，結(jié)果與空氣消毒機(jī)消毒室內(nèi)效果一致，為新冠肺炎疫情防范提供新的消毒方法。中藥消毒劑因其消毒效果理想、對(duì)人體無(wú)害、對(duì)物品無(wú)腐蝕、可提升室內(nèi)舒適性等特點(diǎn)，越來(lái)越受到大家的歡迎。

2 動(dòng)態(tài)空氣凈化消毒方法

2.1 通風(fēng)換氣與保持室內(nèi)潔凈

降低室內(nèi)病原微生物數(shù)量的有效方法之一是通風(fēng)。在內(nèi)外空氣流通的狀態(tài)下，30 min內(nèi)微生物可減少75%，75 min內(nèi)最多可減少99.5%，140 min后基本無(wú)細(xì)菌存在，說(shuō)明通風(fēng)換氣是簡(jiǎn)單易行的消毒方式。

2.2 空氣層流凈化系統(tǒng)

層流凈化系統(tǒng)消毒的原理是通過(guò)空氣潔凈技術(shù)來(lái)控制空氣中的微生物，多用在手術(shù)室環(huán)境中，該凈化系統(tǒng)具有高效過(guò)濾、消毒空氣的作用，從而達(dá)到降塵除菌效果。唐葶婷等[13]研究表明層流凈化是手術(shù)室空氣消毒最佳方法，對(duì)手術(shù)切口感染率的降低有一定的效果。王冠容等[14]發(fā)現(xiàn)用層流潔凈技術(shù)可降低手術(shù)室Ⅰ、Ⅱ類(lèi)手術(shù)切口感染率，同時(shí)可穩(wěn)定手術(shù)全程沉降菌落數(shù)量，但因其成本過(guò)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、較難維護(hù)，還需要較高的建筑施工，因此很難在中小型醫(yī)院普及。

2.3 循環(huán)風(fēng)紫外線空氣消毒器

循環(huán)風(fēng)紫外線消毒器是新出現(xiàn)的一種動(dòng)態(tài)消毒方法，主要由高強(qiáng)度紫外線燈和過(guò)濾系統(tǒng)組成，該方法可過(guò)濾灰塵、消滅細(xì)菌等微生物。吳雪桃[15]研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)風(fēng)紫外線消毒機(jī)開(kāi)機(jī)半小時(shí)后增加了手術(shù)室細(xì)菌死亡率。謝冰[16]在手術(shù)過(guò)程中使用循環(huán)風(fēng)紫外線消毒器也能達(dá)到理想的消毒效果。劉景等[17]發(fā)現(xiàn)在門(mén)診患者采血過(guò)程中利用循環(huán)風(fēng)空氣消毒機(jī)加上護(hù)理干預(yù)后達(dá)到理想的空氣消毒效果，降低了采血室空氣菌落數(shù)。該消毒方法經(jīng)濟(jì)、方便，能夠明顯減少空氣中的細(xì)菌數(shù)。

2.4 等離子空氣消毒器

等離子體空氣消毒器是一種經(jīng)濟(jì)有效的空氣消毒方法，通過(guò)雙極等離子靜電場(chǎng)將灰塵極化并吸附，分解帶負(fù)電荷細(xì)菌，再組合有藥物成分的活性炭、靜電網(wǎng)、光觸媒等裝置等進(jìn)行再次殺菌過(guò)濾，處理后的空氣不停凈化循環(huán)，室內(nèi)環(huán)境基本保持無(wú)菌、無(wú)塵狀態(tài)。該方法可以有效防止空氣中的細(xì)菌繁殖再生，能消除和凈化空氣中有毒有害氣體和異臭味，價(jià)格成本低，對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)危害，對(duì)細(xì)菌、病毒等病原菌也有較強(qiáng)的消殺效果，同時(shí)具有方便安裝、容易維護(hù)和節(jié)能高效的特點(diǎn)[18-20]。鄭威等[21]研究發(fā)現(xiàn)等離子體消毒機(jī)能減少細(xì)菌和塵埃顆粒數(shù)量，同時(shí)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，消毒效果遠(yuǎn)高于紫外線，該方法適合無(wú)層流設(shè)備或手術(shù)量較多的醫(yī)院。

2.5 光催化消毒技術(shù)

納米光催化技術(shù)原理是利用多種來(lái)源的紫外光在室溫條件下殺滅病原微生物。選用納米二氧化鈦（TiO2）[22-23]，納米TiO2光催化反應(yīng)產(chǎn)生的活性羥基反應(yīng)能量高于有機(jī)物中各類(lèi)化學(xué)鍵，能快速有效地分解微生物體內(nèi)成分，再配合其他活性氧物質(zhì)，通過(guò)直接或間接的氧化反應(yīng)廣泛的破壞生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到殺滅微生物的目的[24]，同時(shí)光催化劑還可以通過(guò)破壞細(xì)菌內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，降解細(xì)菌毒性成分，從而徹底滅菌。納米TiO2不僅催化活性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，同時(shí)應(yīng)用方便、耐腐蝕。目前已經(jīng)成為運(yùn)用最廣泛的光催化技術(shù)之一[25]，可用于醫(yī)院各種環(huán)境的空氣凈化。

綜上所述，物理消毒法和化學(xué)消毒劑能夠有效殺滅病原微生物，但多應(yīng)用于無(wú)人狀態(tài)，而且化學(xué)消毒劑的殘留可能會(huì)對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康造成威脅，而動(dòng)態(tài)空氣消毒法作為一種新興技術(shù)近年來(lái)備受關(guān)注，如等離子體中含有高能帶電粒子、活性粒子、紫外線和強(qiáng)電場(chǎng)等多種消毒因子，消毒效果好，適用于有人環(huán)境，同時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)影響。在進(jìn)行空氣消毒時(shí)，我們應(yīng)了解每種消毒方式優(yōu)缺點(diǎn)，合理使用。隨著時(shí)代的發(fā)展，空氣消毒技術(shù)發(fā)展日新月異，單一消毒方法不能滿足當(dāng)前的要求，這就需要綜合幾種消毒技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，如已經(jīng)出現(xiàn)的智能空間消毒機(jī)器人，它完美融合了過(guò)氧化氫、等離子體、紫外線三種功能，可自由切換，實(shí)現(xiàn)了在無(wú)人或有人狀態(tài)下持續(xù)消毒的要求。今后我們?cè)趯?shí)際工作中可應(yīng)用一種或幾種消毒方式，聯(lián)合使用以達(dá)到最佳效果，滿足公共場(chǎng)所的空氣消毒實(shí)際需求，這對(duì)今后構(gòu)建國(guó)家生物安全體系有重要意義。