戰疫指揮官
——“氯”到“病”除

錢嘉梁，周麗，曹奡，陳建成

南京大學化學化工學院，南京 210046

2019年，新型冠狀病毒悄然爆發；2020年，新冠病毒持續肆虐；2021年，多種變異株橫掃全球……

面對風云詭譎的疫情，科學家們發現僅憑自己的努力實在難以扭轉戰局，要贏得這場與病毒的戰役，我們需要每一個人的力量。于是為了增強人們對病毒的了解與應對手段，科學家們聯合起來，開發了一款名為《戰疫指揮官》的游戲程序。

在這個游戲世界里，玩家通過操縱一名疫情防控指揮官輾轉各個可能的疫情爆發的源頭與病毒展開對抗以拯救這個瘟疫肆虐的游戲世界。由于游戲中的各項參數與現實世界幾乎完全一致，游戲世界中針對疫情的應對方法在現實世界也同樣適用。

1 戰前準備

“你又回來啦！指揮官Q，我是V博士。你在之前的戰役中表現十分出色，尤其是優秀的人員管理機制讓機場的疫情爆發率降低到了最低水平，實在是讓人拍案叫絕。”小Q看著屏幕中V博士對自己的夸贊正暗自得意，心想自己又拯救了上千個人免遭病毒感染。

可緊接著V博士卻說：“接下來你要進入的是消毒劑篇章，不過我可得先提醒你，這章看似簡單，但一次通過的人數可不多啊。你真的準備好了嗎？”

小Q心想：“消毒劑有何難？這種每天都在使用的生活用品我還能出岔子不成？”于是毫不猶豫地按下了確定鍵。

V博士：“好，那么在開始之前我們先照例對你進行戰前考核并給你提供一些你所需要的情報。首先，還記得你的敵人新冠病毒的結構與感染機制嗎？”

小Q：“當然，SARS-CoV-2的RNA基因組編碼多達16個非結構蛋白，4種結構蛋白以及9種輔助蛋白。其外部由脂膜、膜蛋白、刺突(S)蛋白及胞膜蛋白構成。內部有核衣殼包裹著其遺傳物質RNA(圖1)。在病毒的生命周期中，它首先通過S蛋白與細胞表面的人類血管緊張素轉換酶2受體結合，隨后人體細胞的絲氨酸蛋白酶(TMPRSS) 2切斷S蛋白，使病毒表面的S蛋白被去除，從而與宿主細胞融合，開始一系列的轉錄與翻譯過程實現自我復制[1]。”

圖1 冠狀病毒結構

V博士聽后連連點頭：“很好很好，出色的指揮官，看來你滿足這次行動的資質，接下來我們將給你有關消毒劑的一些情報。那么正如你說的，病毒通過S蛋白與細胞結合，這里我們需要用到的消毒劑就與此有關。大多數含氯消毒劑都會產生HClO，其有著強氧化性，可以氧化S蛋白使病毒無法與人類細胞結合，同時近期研究發現HClO可有效透過病毒脂膜，氧化核衣殼蛋白導致病毒失活[2]。含氯消毒劑將是你接下來最得力的武器，去吧指揮官。”

2 84消毒液

一道白光閃過，小Q被傳送到某酒店客房。系統提示：本關目標是對酒店客房除衛生間以外的部分進行定期規律性的消毒，保證在大量人員流動的情況下將病毒感染率降到零，同時保護每一位房客的健康。

小Q心想：“這還不是易如反掌？我要讓你們這些病毒盡數滅亡！”于是打開菜單欄，按照自己的生活經驗毫不猶豫地選擇了最常用的84消毒液。84消毒液主要成分是NaClO，pH在12左右，在水中會發生ClO-與HClO之間的電離平衡。

其說明書上寫道：“一般物體表面建議濃度240 mg·L-1，織物400 mg·L-1。建議消毒時間20 min。”

但小Q覺得面對新冠這種可怕病毒，一定要用更大濃度，產生更強的氧化能力才更保險，于是他決定直接將濃度翻倍。同時考慮到氫離子參與了次氯酸的氧化反應，增大氫離子濃度可以更有效地提升其電極電勢。于是決定在84消毒液中加入大量鹽酸。

將方案整理提交后，小Q便直接提交了任務。

可系統在全面評估后居然對小Q的措施給出0分的評價。“警告：保潔人員與房客嚴重氯氣中毒，有些人伴有呼吸道刺激癥狀。”

小Q大為震驚：“怎會如此？”

V博士突然出現，說：“你看你干的好事，單知道增大HClO與H+濃度可以增大氧化能力，也不想想最終的氧化產物會不會改變。”

小Q羞紅了臉：“哎，我只是想把我知道的化學知識都應用上，沒想到釀成了大禍。”

“你的化學知識確實不少，但還是半壺水晃蕩，化學可容不得一絲疏忽啊。是的，適當增加酸性確實提高HClO氧化能力，更多的H+使HClO電離平衡向HClO移動，使HClO的占比更高。但過低的pH也會導致HClO不穩定自發分解，甚至產生劇毒的Cl2(圖2)。

圖2 HClO溶液各組分隨pH變化(以1 mol·L-1氯計)

因此使用含次氯酸類的消毒劑時，pH在6左右時效果最好，既保證了95%以上的次氯酸含量，又不至于使次氯酸快速分解[3]。此外HClO又是易揮發物質，你胡亂增大濃度，大量具有刺激性的HClO揮發自然會對使用者造成危害啦。”

小Q恍然大悟：“哦！原來氯氣中毒和呼吸道刺激是這個原因，是我疏忽了。看來是過猶不及啊！”

按照標準調整后，小Q成功通過了這關。

3 NaDCC與TCCA

隨即一道白光閃過，正興奮著以為自己將穿越到醫院這樣的抗疫前線的小Q在白光散去后發現自己依舊站在酒店客房內。“誒？是游戲出問題了嗎？為什么我們還在這里？怎么不把我派去抗疫前線大展拳腳？”小Q問道。

V博士聽后十分不快：“抗疫可不是兒戲，不從人們生活細節入手，醫院的治療力度再大也是無濟于事啊，Q指揮官。而且你還沒有對酒店的衛生間進行消殺呢。好了，那么這關的要求是對可能被新冠病人使用過的衛生間進行全面的消殺，尤其要注意的是，排泄物的處理方法可是占到本關得分的90%之多哦！”

小Q雖不耐煩，可還是靜下心分析起通關要求：“V博士如此強調，看來排泄物的消毒處理是本關的難點，需要特殊的處理方式。我猜排泄物一定是因為其攜帶的病毒總量要遠高于患者通過接觸或者飛沫會排出的病毒量，所以才要特殊處理吧。那如果是這樣的話，不如我就加大有效氯含量和消毒時間吧。”

正準備往馬桶中倒入84消毒劑的小Q突然靈機一動：“誒，既然要延長消毒時間，不如就像馬桶清潔劑一樣倒在水箱里吧，這樣就可以使每次沖出的水都含有較高濃度的HClO，并且消毒時間就是兩次使用衛生間的間隔時間，這么長時間肯定夠新冠病毒受的了，我可真聰明！”于是小Q將消毒液直接倒入水箱，便點擊了提交按鈕。

可點擊完提交按鈕后，系統卻顯示：“消毒不全面，仍有新冠病毒殘留，挑戰失敗！”

V博士見小Q失敗了，出現在他身邊批評他說：“你可真是左耳朵進右耳朵出，你忘了84消毒液中的HClO極易自分解了嗎？HClO濃度隨時間不斷降低，你再怎么延長消毒時間也沒用啊。而且最重要的一點是馬桶水箱中常加入潔廁劑，而潔廁劑的主要成分是用以去除尿堿的HCl，那這不就重蹈了你上一關產生大量劇毒氯氣的覆轍了嗎？”

小Q這才驚覺原來自己的所謂妙招是如此危險的操作：“嗯……那既然84消毒液的自分解無法避免的話，即便是直接倒在排泄物上也無濟于事，看來只能換消毒劑了啊。”

V博士點頭表示認同：“是的，84消毒劑雖然十分通用，但在這里并不適用，所以去尋找合適的消毒劑吧。”

瀏覽了臭氧、紫外燈、氯氣等一眾常用消毒劑，有的太貴、有的太危險，始終沒能找到合適消毒劑的小Q決定回到廉價高效的含氯消毒劑中再去碰碰運氣。

小Q打開了含氯消毒劑的目錄，不斷地翻找中，發現了兩樣未曾見過的物質。“NaDCC，二氯異氰尿酸鈉(圖3)；TCCA，三氯異氰尿酸(圖4)。這是什么？之前沒有見過啊。讓我來看看這都是些什么東西。”說著便查閱起這兩樣消毒劑的資料來。

圖3 NaDCC結構式

圖4 TCCA結構式

資料庫隨即向小Q展示了這兩種化合物的相關信息：“原來他們的結構是這樣的啊，還會在水中經過相對緩慢的可逆水解反應水解產生HClO。

從而達到消毒的目的。誒！那這樣的話就不會出現直接加入大量84消毒液后HClO濃度不斷降低的問題了啊，高濃度的HClO可以因此保持更長的時間，這不正合我意？”小Q覺得自己這回可算是找到了最優解，便將其選中，一并設為處理排泄物用的特殊消毒劑，而后點擊了提交按鈕。這時系統提示：“消毒劑種類選擇正確，請細化尿液與糞便所對應的消毒劑。”

“嗯？這兩者原理相同，難道不能隨意選用嗎？”小Q不解。

小Q決定求助V博士，V博士提示說：“消毒原理相同但不代表他們使用時的狀態就完全相同，你再仔細想想他們各自在使用時是什么樣的情形？”

小Q思考片刻：“嗯……市售NaDCC大多以消毒粉形式存在，TCCA常以泡騰片的形式存在。泡騰片在不斷溶解的過程中產生的氣泡可以使馬桶中的液體進行一定的攪動，讓病毒與HClO充分反應。所以我想是TCCA更好吧，尿液和糞便都用TCCA？”

V博士聽后說：“你的描述是正確的，但答案還是錯誤的。”

得知答案依舊錯誤的小Q十分崩潰：“哎呀，這也太難了，到底是為什么呢？要不你公布答案吧，V博士，這關看來是闖不過去了。”

V博士嘆了口氣：“這就放棄了呀，看來也確實有點難為你了，那我就解釋給你聽吧。對尿液使用TCCA確實會更好。但是對于大塊的糞便，氣泡的攪動能力就可以忽略不計了。同時要注意到新冠病人通常會帶有腹瀉的癥狀，噴濺在馬桶內壁以及浮于水面的糞便如果使用TCCA的話可是消毒不到的哦。此時應當使用NaDCC消毒粉對糞便進行全面的覆蓋，這樣才能做到對糞便的全面消毒。同時在消毒劑的選擇之外還要注意衛生間的使用規范，消毒與沖水期間要蓋上馬桶蓋。排泄物中含有許多有機物，比如尿素、尿酸、蛋白質之類，他們可是會和HClO反應生成有毒的一氯胺的。一氯胺有著致癌風險，同時又有刺激性且氣味較大，所謂的‘游泳池味’就來自于它。”

小Q連連點頭：“原來是這樣！果然都是細節啊。對了，蓋上蓋子還能防止沖水時液滴飛濺造成污染對吧。”

“嗯，想得還算周到。總之雖然這次失敗了，但你可以選擇重新挑戰本關來通往下一關，只不過這關本應得到的積分會歸零哦，要想最終通關后獲得戰疫之星勛章還是要盡量多自己思考通關啊。”說罷，V博士離開，小Q也重新開始了闖關。

4 尾聲

小Q利用自己的化學知識，不斷闖關前行，雖然一次次地失敗，但最終也獲得了勝利。

游戲中的世界在玩家們的努力下，終于一次次地被拯救，一次次地從災難中重生。但這些聰明的玩家們并不只是拯救了這個虛擬的宇宙，在這過程中他們學到的知識，也會被他們運用來拯救我們真實生活的世界，只不過這次他們要拯救的世界，沒有重來的機會。

疫情之下科學家們的努力固然必不可少，但每一個人的防疫意識與防疫知識才是扭轉戰局的最大籌碼。合理使用消毒劑，疫情之下，我們也能出自己的一份力。