臭氧杀菌

臭氧杀菌 　　人类自发现并使用臭氧以来，一直对臭氧的灭菌性能进行试验，这方面的试验很多，以下从几个方面进行综述。 　　臭氧对细菌繁殖体 李怀恩等观察了臭氧气体对空气中绿脓杆菌的杀灭作用。在15℃，湿度73%，臭氧浓度0.08-0.6ppm时，30分钟内杀灭率达到99.9%以上；伍学洲等试验臭氧对大肠杆菌杀灭率为100%，对金黄色葡萄球菌杀灭率为95.9%，对绿脓杆菌杀灭率为89.8%，顾士圻等试验，臭氧对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀灭率分别为99.7%、99.9%。居喜娟等试验用臭氧可杀灭空气中的白色葡萄球菌99.99%；Burleson等试验将臭氧气体通入染有金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、荧光假单胞菌、鼠伤寒沙门氏菌、福氏痢疾杆菌、霍乱弧菌的磷酸盐缓冲液中，作用15秒后，以上细菌全部杀灭；白希尧等发现臭氧水溶液杀菌作用强大，且速度极快，浓度为0.3mg/L的臭氧水溶液作用1分钟，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均达100%。 　　臭氧对细菌芽胞 瞿发林等报告，以5.5mg/m3的臭氧作用下45分钟，可将100mL塑料瓶内滴染的枯草杆菌黑色变种芽胞100%杀灭；居喜娟等报道，在1m3试验柜内，开启500mg/h的臭氧发生器60分钟可对空气中的枯草杆菌黑色变种芽胞杀灭率达 99.95%；欧阳川等在动态试验条件下，将臭氧气体通入染菌井水中，臭氧浓度达3.8-4.6mg/L时，作用3-10分钟，水中枯草杆菌黑色变种芽孢杀灭率达99.999%。 　　臭氧对病毒 李绍忱等试验发现，经10.3mg/m3浓度臭氧作用30分钟后，乙型肝炎表面抗原（HbsAg）的滴度从1:256降至1:64。史江等报告，臭氧浓度13.6mg/m3时使用30分钟，使HbsAg破坏99.99%，使用甲型肝炎病毒抗原（HAAg）破坏100%；Wolo等实验证明0.5ppm的臭氧可灭活空气中的甲型流感病毒99%；Herbold等报告，在20℃水中，臭氧浓度为0.13mg/L时，可以100%的灭活脊髓灰质炎病毒I型（PVI）。臭氧灭活病毒速度极快，当臭氧浓度分别为0.09mg/L-0.8mg/L时，在反应最初5秒钟内，噬菌体T2即可被灭活5-7个对数值。Finch发现水中含臭氧浓度40μg/L时，作用20秒钟，可使大肠杆菌噬菌体ms2灭活4个对数值。Vaughn等在4℃条件下，对比了臭氧对猿轮状病毒SA-H和人轮状病毒2型的灭活效果,发现两种病毒均能被0.25mg/L的臭氧迅速灭活。Crpend等检测了经臭氧处理后的血清中爱滋病毒(HIV)的灭活情况，证明当臭氧浓度为4mg/L时，可将滴度为106CID50/mL HIV全部灭活，病毒滴度下降6个对数值。 　　臭氧对真菌 汪华明等报道,臭氧浓度为9.6mg/L时，作用100分钟对杂色曲霉与桃色拟毒霉的杀灭率达100%，对蜡叶枝孢霉23mg/L30分钟、青黑霉在12.5mg/L作用35分钟、桔青霉在15.4mg/L作用30分钟，尖镰孢霉在15.5mg/L时作用20分钟，均可达100%灭活率。对于烟曲霉、细交链孢霉、爪哇毛霉等，在臭氧浓度为3.85-10.7mg/L时作用10-20分钟灭活率达96.4%。伍学洲等发现，臭氧在30分钟内对青霉菌的杀灭率为93.8%，对毛霉菌的杀灭率为100%；白希尧等报告，浓度为15mg/L的臭氧水溶液作用1分钟，可100%地杀灭试验中的黑曲霉和酵母。 　　臭氧对原虫 Finch等比较了22℃时臭氧对兰氏贾弟鞭毛虫和鼠型贾弟鞭毛虫色曩的灭活效果，当Ct值0.86mg.min/L时，可使鼠型贾弟鞭毛虫减少4个对数值，Ct值为2.5mg.min/L时，使兰氏贾弟鞭毛虫减少4个对数值。Korich等比较了臭氧、二氧化氯、氯对净化水中的微小隐孢子虫卵囊的灭活作用试验证明，1ppm的臭氧作用5分钟可以灭活90%的卵囊，1.3ppm的二氧化氯则需作用1小时，80ppm的氯则需作用1.5小时才能达到同样效果。 臭氧杀菌原理 1840年德国科学家舒贝因在向幕尼黑科学院提出的报告里宣布发现了臭氧。     臭氧的英文名字叫 OZONE ，分子式O3，分子量 48 ，是氧气（O2）的同素异形体，由三个氧原子组成，又称富氧、三子氧、超氧。 臭氧的特性___     臭氧是由一个氧分子（O2）携带一个氧原子（O）组成，是氧气的同素异形体。与氧气相比，臭氧比重大。有色、有味。在常温下是淡蓝色，草腥味。雷电过后，时可闻到其气味。 1ppm 臭氧 =1.963mg/m3 。标准状态下，臭氧密度ρ = 2.144g/l ，空气ρ = 1.293g/l 。臭氧在水中的溶解度大约是氧的 10 — 15 倍，在水中稳定性较差。     臭氧易分解，不稳定参比状态下臭氧的半衰期为 22~25 分钟，一个小时的衰退率为 61% ，在 1% 的臭氧水溶液中半衰期约为 16 分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。     臭氧具有不稳定性。由于臭氧（O3）是由氧分子携带一个氧原子组成，决定了它只是一种暂存形态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气（O2）进入稳定状态。所以臭氧工作中没有二次污染产生，这是臭氧技术应用的最大优越性。 　　臭氧具有很强的氧化能力。 臭氧的功用___     臭氧具有强氧化性，有四大功用：氧化、灭菌、脱色、除味。     臭氧的应用主要是灭菌消毒。这主要是因为臭氧有极强的氧化能力，臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒、病原体等微生物产生生化反应。臭氧具有很高的能量，在常温、常压下很快自行分解为氧（O2）和单个氧原子（O），单个氧原子具有很强的活性，对细菌、病毒、病原体等微生物具有较强的氧化作用。 　　     国际卫生组织对其灭菌功效曾归纳比较，臭氧与其它杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为：臭氧（O3） > 次氯酸（HCLO） > 二氧化氯（CLO2）> 银离子（Ag+） > 次氯酸根（CLO） > 高铁酸盐（Fe3+） > 氯胺（NHCl3）。     臭氧是广谱、高效快速杀菌剂，可以迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒、病原体及微生物。可以在较短时间内破坏细菌、病毒和其他微生物的生物结构，刺破细胞壁，使之失去生存能力，当其浓度达到一定值后，杀菌消毒甚至可以瞬间完成。 　　据国际公认的臭氧灭菌消毒实验数据表明：当加时到4分钟、投加浓度为12.6mg/L时，对冠状病毒的杀灭率为100%；当加时到3分钟、投加浓度为4mg/L时，对HIV的杀灭率为100%；当加时到20分钟，投加浓度为10mg/m3时，对乙肝表面抗原的杀灭率为99.9%；当加时到10分钟、投加浓度为8mg/m3时，对支原体、衣原体等病原体的杀灭率为99.85%……     臭氧作为性能优良的消毒手段，在制药企业GMP、医疗卫生场所、食品加工车间和居民日常生活等许多领域都大规模应用，被称为“绿色消毒剂” ，在卫生部《消毒技术规范》等国家技术标准中对臭氧杀菌消毒都有明确的肯定。         广东省卫生厅发布有关规定[粤卫〔2003〕63号]，臭氧被指定为重要的空气消毒方式。在菲典时期起到了很大的作用。 臭氧的消毒灭菌机理___     臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。 　　     臭氧水杀灭情况有些不同，其氧化反应有两种，微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应，由于羟基OH为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧水的杀菌速度极快。     臭氧能氧化分解细菌、病毒内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，并直接与细菌、病毒发生作用，氧化并穿透其细胞壁，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏，而夺取细菌病毒的生命。同时还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞溶解性死亡，并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热源（内毒素）等溶解死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌型、杀菌和溶菌型三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌型剂体，可以达到“彻底、永久地消灭物体内部所有微生物的目的”。而且它的作用是瞬间完成的。     臭氧灭菌机理：臭氧灭菌的过程属于生物化学氧化反应，臭氧灭菌有以下三种形式：①臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶；②直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞壁和 DNA 和 RNA ，分解蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏；③渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因，寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。由此可见，臭氧灭菌属于溶菌，是三种灭菌方式中最彻底的形式。既然臭氧能杀死病毒、细菌，那么会不会也把健康的细胞杀死呢？不会，因为健康细胞具有强大的平衡酶系统, 因而臭氧对健康细胞无害。 臭氧杀菌原理 臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气和单个氧原子；后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用，将其杀死，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧原子，不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂，它不但对各种细菌（包括肝炎病毒，大肠杆菌，绿浓杆菌及杂菌等）有极强的杀灭能力，而且对杀死霉素也很有效。 1、臭氧的灭菌机制及过程类属于生物化学过程， 氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶。 2、直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA，蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生产和繁殖过程到破坏。 3、渗透胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透畸变，导致细胞溶解死亡。并且将死亡菌体内遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。 综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌、杀菌和溶菌三种。应用臭氧作灭菌剂是属于溶菌。所谓溶菌，即可达到“彻底、永久地消灭物体表面所有微生物”的效果。 臭氧消毒饮用水的优点 臭氧技术最广泛、最成功的领域是饮用水的处理。臭氧用于饮用水处理，除灭菌效果好，无二次污染外，还兼有脱色、除味，去除铁、锰、氧化分解有机物和助凝作用等。 通过对臭氧消毒后的饮用水和氯化消毒后的水进行生物诱变效应检测，研究结果大多数表明氯化消毒具有更强的诱变效应，Langlais等（1991）经试验研究，了臭氧对饮用水毒性的影响：“大多数的研究结果显示臭氧氧化的产物的毒性小于氯化处理的毒性。” 饮用水臭氧处理技术的主要功能除了消毒杀菌，还有很多重要的功能。 ①无机污染物的氧化。铁、镁、重金属、氰化物、硫化物、亚硝酸盐、砷等。 ② 对色度、味道和气味、洗涤剂、农药、酚类、浊度控制、微小絮体的控制和除去。 ③控制氯化消毒副产物，传统饮用水加氯消毒形成的消毒副产物（DBPs）受到业内的普遍关注，其中，作为主要消毒副产物的三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）已经被确认为是具有人体致癌性的物质，并被许多国家列为受控对象，美国国家环保局规定THMs最高含量为80ug/L，HAAs最高含量为6080ug/L（USEPA，1998），世界各国均制定了严格的DBPs标准，而臭氧技术可以有效除去和控制原水中天然有机物（NOM）等形成DBPs的主要前质物，从而降低DBPs的形成。 ④控制藻毒素，藻毒素具有强致癌性，容易引起肝脏等消化系统的癌变，而臭氧可以有效除去藻毒素，国外早已对臭氧化除去藻毒素进行了一系列研究，并得出了许多可用于实际工艺应用的试验数据。 用氯气对饮用水消毒已有数百年历史，但人们逐渐发现其副作用愈来愈明显：①PH的变化,对消毒能力影响大;②使饮用水中有机物发生氯代,生成上百种影响人体健康的有机氯衍生物,同时使人产生味觉、嗅觉不适感。世界环保联盟建议用另一种高效消毒剂（CIO2）代替氯气对饮用水消毒。CIO2具有很强的氧化性，通常状态下是黄绿色气体，水溶性是CI2的五倍，溶于水成黄绿色的溶液，在PH为2—5范围内在水中以分子形式存在，不水解，也不聚合。CIO2很不稳定，与空气混合后，当它的体积分数>10%时，受强光或强振动可能发生爆炸。 “传统的物理、化学处理法，例如絮凝、过滤和氧化，往往不足以保证饮用水的安全和质量。饮用水处理厂目前所用的氯化法在充分杀灭病毒方面达不到可接受的程度，而利用低剂量臭氧可对病毒进行完全控制。” 臭氧的化学性质极为活泼，它在游离时的能量在瞬间产生强力的氧化作用，而进行杀菌、消毒、解毒工作。臭氧极易溶解于水，溶在水中具有更强的杀菌能力，是氯气的600－3000倍，能迅速将细菌和病毒杀灭。细菌、病毒与臭氧结合后会改变分子结构或能量转移，导致细菌病毒死亡，不再形成新病菌，能有效去除各种细菌、病毒、异味及新家具油漆释放的有毒气体(甲醛、苯等)，大气中适量的臭氧对人体的健康是非常有益的。 　　同理，臭氧也能分解抽烟产生的尼古丁，防止二手烟对他人的伤害，可以分解农药的毒性，也可以消除煤气和燃煤产生的二氧化硫的毒性，臭氧还能消除一些辐射对人体的伤害。 臭氧是一种高效的消毒剂,对细菌、病菌、真菌、霉菌芽胞、病毒等微生物都具有极强的杀灭力。由于臭氧为弥漫气体，消毒无死角，故消毒杀菌效果好。利用氧化性来杀死微生物以达到灭菌效果的化合物还有很多，比如常见的氯气、漂白粉、高锰酸钾等。但是，这些杀菌剂不但比臭氧杀菌速度慢，而且一般的杀菌对人体有害。臭氧杀菌与一般杀菌剂不同，因为多余的臭氧可以很快分解成氧气，故不存在二次污染问题。因此臭氧技术是相当安全可靠的。