空氣消毒機原理及應(yīng)用研究進展

馬東梅 鄧紅霞 天津市濱海新區(qū)中醫(yī)醫(yī)院；天津中醫(yī)藥大學(xué)第四附屬醫(yī)院 （天津 300450）

內(nèi)容提要： 醫(yī)院人員較為密集，室內(nèi)通風(fēng)不暢，并且污染源較多，在這種情況下僅依靠自然風(fēng)難以將室內(nèi)空氣污染程度降至安全水平，需要借助空氣消毒機進行殺毒滅菌處理。在醫(yī)院中合理使用空氣消毒機對于減少細菌菌落數(shù)量，降低呼吸道疾病發(fā)生率以及其他疾病感染率具有重要意義。本文基于工作原理的不同，將常見的空氣消毒機整體分為物理因子空氣消毒機、化學(xué)因子空氣消毒機以及其他因子空氣消毒機三種類型。需要注意的是，不同類型空氣消毒機具有不同的特點和適用條件，在實際應(yīng)用過程中應(yīng)該基于環(huán)境因素以及需求進行綜合考慮，選擇合適的空氣消毒機，在部分情況下為了提升空氣消毒效果，可以聯(lián)合采用兩種及以上類型空氣消毒機。

空氣是最為常見的呼吸道感染傳播媒介，醫(yī)院感染與空氣污染程度之間具有密切關(guān)系。因此提升室內(nèi)空氣質(zhì)量，避免發(fā)生空氣污染，有助于避免感染的發(fā)生。對于醫(yī)院來說，人員較為密集，室內(nèi)通風(fēng)不暢，并且污染源較多，在這種情況下僅依靠自然風(fēng)難以將室內(nèi)空氣污染程度降至安全水平[1]。為了促進醫(yī)院中空氣的流通，基本上所有醫(yī)院均加強了機械通風(fēng)，但是機械通風(fēng)并不能起到有效的消毒作用，一方面機械通風(fēng)的設(shè)計不是針對空氣傳播感染，另一方面機械通風(fēng)在換氣次數(shù)方面達不到控制空氣傳播感染的要求。因此，為了提升醫(yī)院空氣質(zhì)量，避免感染發(fā)生，還需要借助空氣消毒機進行殺毒滅菌處理。在醫(yī)院中合理使用空氣消毒機對于減少細菌菌落數(shù)量，降低呼吸道疾病發(fā)生率以及其他疾病感染率具有重要意義[2,3]。經(jīng)過多年發(fā)展，空氣消毒機在原理以及應(yīng)用方面已較為成熟，已經(jīng)成為醫(yī)院不可或缺的醫(yī)療設(shè)備。本文重點對不同類型空氣消毒機的原理以及應(yīng)用進展進行分析，以期為空氣消毒機的應(yīng)用提供借鑒。

1.物理因子空氣消毒機

該種類型空氣消毒機主要是采用物理方式進行消毒殺菌，包括靜電吸附、過濾以及紫外線殺毒等，其基本上不會對人體產(chǎn)生負面影響，因此可在有人環(huán)境下進行消毒。

1.1 靜電吸附式空氣消毒機

靜電吸附式空氣消毒機主要是通過持續(xù)生成高濃度正離子來起到消毒殺菌的作用，正離子可以有效穿透空氣中細菌的細胞壁，并對其細胞膜以及電解質(zhì)產(chǎn)生破壞作用。在靜電吸附式空氣消毒機基礎(chǔ)上配置相應(yīng)的過濾系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對空氣的循環(huán)過濾，有效清除空氣中的各種塵埃以及微生物，此外還可以對空氣中的一氧化碳、苯類以及臭氧等有害物質(zhì)進行吸附[4]。通常來說，靜電吸附式空氣消毒機在靜態(tài)工作環(huán)境下工作1h便可以將呼吸道隔離區(qū)以及產(chǎn)房等室內(nèi)空氣質(zhì)量達到Ⅱ類環(huán)境衛(wèi)生要求，即菌落數(shù)量低于200cfu/m3。

1.2 空氣高效過濾器

空氣高效過濾器主要是采用過濾方式來清除空氣中的有害物質(zhì)，其在具體工作中應(yīng)用GB/T6165計數(shù)法對有害物質(zhì)進行計數(shù)。在額定風(fēng)量情況下，空氣高效過濾器過濾效率需要超過99.95%，不管是在消靜電處理還是在未消靜電處理條件下均需要達到該要求，只有這樣才能夠有效發(fā)揮其消毒作用[5]。在實際應(yīng)用中，可以將空氣高效過濾器作為其他過濾系統(tǒng)的末端設(shè)備。

1.3 紫外線空氣消毒機

紫外線空氣消毒機主要是利用紫外線殺毒原理研發(fā)的空氣消毒機，其構(gòu)成主要包括紫外線燈、過濾網(wǎng)以及鎮(zhèn)流器等。眾所周知，紫外線照射具有良好的滅菌作用。紫外線波長在200～280nm，空氣中的病原微生物在吸收紫外線能量之后，其遺傳物質(zhì)會遭受破壞，導(dǎo)致細胞喪失繁殖能力或者死亡，進而起到殺滅病原微生物的目的。相關(guān)研究表明不同類型細菌對紫外線具有不同的抵抗能力，整體來說細菌抵抗能力從強到弱依次為霉菌孢子、細菌芽孢、革蘭桿菌。在具體應(yīng)用時，紫外線空氣消毒機在流動空氣環(huán)境下具有更好的殺菌效果，在流動的空氣環(huán)境下可以擴大紫外線空氣消毒的范圍，特別是對于各個角度的細菌病毒等起到殺滅作用。但是風(fēng)機速度不能過大，風(fēng)速過快會導(dǎo)致病原微生物被紫外線照射時間較短，進而影響殺菌效果，提示在應(yīng)用紫外線空氣消毒機時需要將風(fēng)機速度控制在一定范圍，進而起到更好的消毒效果[6]。

2.化學(xué)因子空氣消毒機

該種類型空氣消毒機主要基于化學(xué)原理進行消毒殺菌，但是這種類型空氣消毒機通常對人體具有副作用，需要在無人環(huán)境下工作，并且消毒作用時間通常＜1h。下面本文對常見的四種類型化學(xué)因子空氣消毒機進行分析。

2.1 臭氧空氣消毒機

臭氧具有良好的消毒殺菌作用，能夠有效殺滅空氣的病原微生物。臭氧空氣消毒機正是基于臭氧的殺菌原理而研發(fā)的。臭氧空氣消毒機在各個醫(yī)院中較為常見，其應(yīng)用簡單，并且具有良好的效果。常見的臭氧生成技術(shù)主要有介質(zhì)阻檔放電技術(shù)、紫外線輻射技術(shù)以及電解技術(shù)等[7]。臭氧空氣消毒機主要是應(yīng)用紫外線輻射技術(shù)以及電解技術(shù)將空氣轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞鮼磉M行消毒的。通常來說，臭氧對于細菌、真菌以及多種病毒等均具有較好的殺滅作用，但是其濃度需要控制在5～30mg/m3范圍內(nèi)，并且相對濕度需要超過70%。在實際使用過程中，為了起到更為有效的消毒效果，需要對空間進行密閉，然后打開臭氧空氣消毒機，讓其工作60min，然后再繼續(xù)密閉30min，空間中的各種病菌數(shù)量便會大幅降低。劉莎等[8]分析了臭氧空氣消毒機在河北省張家口市第一醫(yī)院床單位終末消毒中的作用，結(jié)果顯示臭氧空氣消毒機工作60min，并密閉30min后，床單位菌落數(shù)量由原來的21減少至4，可見其在床單位消毒中具有較高的應(yīng)用價值。

2.2 過氧化氫空氣消毒機

基于工作原理的不同，過氧化氫空氣消毒機可以進一步分為霧化型和汽化型兩種。霧化型過氧化氫空氣消毒機主要是基于物理原理，采用高壓噴嘴或者超聲波對過氧化氫溶液進行處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康臍馊苣z液體微粒，這些氣溶膠液體微?？梢栽诳諝庵袘腋?，并以布朗運動方式不斷向周邊空間擴散[9]。氣溶膠液體微粒具有非常強的氧化作用，其與空氣中的病菌接觸后可以對其產(chǎn)生破壞作用，進而起到消毒的目的。汽化型過氧化氫空氣消毒機主要采用加熱方式，將過氧化氫溶液轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝w粒，蒸汽顆粒尺度通常為0.1～2μm，顯著小于氣溶膠液體微粒的50μm，因此其以氣態(tài)的形式在空氣中擴散。通常來說，汽化型過氧化氫空氣消毒機消毒效果要顯著優(yōu)于霧化型過氧化氫空氣消毒機，但是高濃度高流量的霧化型過氧化氫空氣消毒機也具有良好的消毒效果。在過氧化氫空氣消毒機應(yīng)用過程中，需要注意過氧化氫氣溶膠液體微粒以及蒸汽顆粒與病菌的接觸程度在很大程度上決定了消毒效果，而這受到空間中溫度、濕度等因素的影響，因此在具體應(yīng)用過程中應(yīng)該避免空間中溫度過低以及濕度過大[10]。過氧化氫蒸汽顆粒具有良好的擴散性，無殘留，在消毒之后基本上會被完全分解為氧氣以及水蒸氣，因此對室內(nèi)的金融物品以及紡織品等不會產(chǎn)生損壞。

2.3 二氧化氯空氣消毒機

二氧化氯是較為常見的強氧化劑，其在氣態(tài)條件下具有良好的擴散能力和穿透能力，在與病菌接觸之后可以快速對病菌結(jié)構(gòu)造成破壞，進而起到消毒殺菌的作用。二氧化氯空氣消毒機便是基于二氧化氯的殺菌原理所研發(fā)的，其通過加熱將二氧化氯溶液轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿討B(tài)的二氧化氯氣體，通過氣體在室內(nèi)的擴散來殺滅空間中的病菌。二氧化氯氣體的消毒效果與其相對濕度具有密切關(guān)系，通常來說二氧化氯氣體的相對濕度越大，其消毒效果越好。但是如果二氧化氯氣體的相對濕度達到90%之后，其會在光滑物體表面結(jié)露，如果光滑物體為金融物體，那么會受到一定的腐蝕[11]。因此，在應(yīng)用二氧化氯空氣消毒機進行消毒時，應(yīng)該注意二氧化氯氣體的相對濕度不能超過90%，避免對室內(nèi)物體造成腐蝕，通常以75%的相對濕度為最佳。

2.4 過氧乙酸空氣消毒機

該類型空氣消毒機工作原理與霧化型過氧化氫空氣消毒機基本一致，其通過霧化裝置將過氧乙酸溶液轉(zhuǎn)變?yōu)檫^氧乙酸氣溶膠液體微粒，然后將其擴散到空氣中，基于其強大的氧化作用來殺滅空氣中的病菌。過氧乙酸氣溶膠液體微粒消毒效果與其濃度以及室內(nèi)溫度具有密切關(guān)系，通常來說濃度越高其氧化作用越強，消毒效果越好；溫度越高，其在空氣中的擴散能力越強，消毒效果越好[12]。同時在應(yīng)用過氧乙酸空氣消毒機進行消毒時，應(yīng)該控制室內(nèi)相對濕度在60%～80%區(qū)間范圍內(nèi)。過氧乙酸空氣消毒機在病房環(huán)境下工作30min，便可以將病房中的自然菌殺滅超過90%。

3.其他因子空氣消毒機

3.1 等離子體空氣消毒機

該類型空氣消毒機主要通過生成等離子體來發(fā)揮消毒作用，其構(gòu)成主要包括正負電極板以及高壓電源，通過在正負電極板之間產(chǎn)生高電壓，對空間中的氣體分子進行電離，生成離子、電子、原子以及中性分子等離子體。等離子體具有非常強的化學(xué)活性，能夠?qū)毦约安《镜犬a(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用，還可以對有毒氣體進行降解，發(fā)揮消毒和凈化的雙重作用?；诋a(chǎn)生等離子體的溫度不同，可以將其分為高溫等離子體和低溫等離子體，高溫等離子體產(chǎn)生溫度通常在4000～7000°C，低溫等離子體產(chǎn)生溫度低于50°C。兩種類型的等離子體空氣消毒機均具有較好的消毒效果。有研究顯示低溫等離子體空氣消毒機對于空氣中的病菌以及封閉實驗室中的人工染菌具有良好的效果。此外，等離子體空氣消毒機還可以顯著改善病房中空氣的潔凈度，大幅減少空氣中沉降菌的數(shù)量，主要原因在于其能夠有效去除空氣中0.3～0.5μm的顆粒。鄭威等[13]選取溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院婦幼分院為研究對象，對比分析了等離子體空氣消毒機與紫外線空氣消毒機的應(yīng)用效果，結(jié)果顯示等離子體空氣消毒機可以起到更好的消毒效果，不僅能夠有效殺滅空氣中的各種病原微生物，還能夠濾除空氣中的毛發(fā)、粉塵以及微塵等，對于醫(yī)院分娩室以及手術(shù)室等較為適用。

3.2 光觸媒空氣消毒機

這是近些年研發(fā)的一種較為先進的空氣消毒機，其核心構(gòu)成為光催化反應(yīng)器，成分為二氧化鈦，在光反應(yīng)器內(nèi)部安裝紫外燈，在外部空氣經(jīng)過光催化反應(yīng)器時，在紫外光的作用下空氣消毒機中的光觸媒將會被激活，生成大量的超氧離子自由基以及羥基自由基等，這些自由基均具有非常強的氧化作用，能夠在短時間內(nèi)將空氣中的有機物進行分解，因此可以快速破壞細菌以及病毒的細胞膜結(jié)構(gòu)，起到消毒殺菌的作用。光觸媒空氣消毒機對于多種致病菌均有良好是殺滅作用，同時對于醫(yī)院中的病原微生物以及化學(xué)污染物也具有良好的消毒和凈化效果。吳一凡等[14]通過實驗分析了光觸媒空氣消毒機對于實驗室空氣的消毒效果，結(jié)果顯示光觸媒空氣消毒機工作30min后，實驗室中白色葡萄球菌的殺滅程度超過99.9%，光觸媒空氣消毒機工作60min后，實驗室中自然菌的殺滅程度超過98.6%，可見光觸媒空氣消毒機具有顯著的消毒殺菌效果。

4.結(jié)束語

綜上所述，不同類型空氣消毒機工作原理不同，適用條件也存在明顯差異。特別是不同地區(qū)醫(yī)院，在溫度、濕度以及人員密度等方面存在較大差異，導(dǎo)致同一類型空氣消毒機在不同醫(yī)院具有不同的應(yīng)用效果。整體來說，動態(tài)空氣消毒機在消毒效果以及持續(xù)時間方面優(yōu)勢更為明顯，但是也會受到空間中人員活動的影響。具體到各個醫(yī)院來說，應(yīng)該基于具體環(huán)境特點以及消毒需求，選擇合適的空氣消毒機，部分情況下為了進一步提升空氣消毒效果，還可以采用不同類型的空氣消毒機進行聯(lián)合使用。