UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)對金黃色葡萄球菌沾染物和污染水的洗消凈化效能研究

宣 佶，張劍峰，魏 瑋，相 芳，姚佳新，張敏芬，汪 勇

（1.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院秦淮醫(yī)療區(qū)消化科，南京 210002；2.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院胸外科，南京 210002；3.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院藥學(xué)科，南京 210002；4.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院秦淮醫(yī)療區(qū)醫(yī)療保障科，南京 210002；5.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院采購管理科，南京 210002；6.東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院門診部，南京 210002）

0 引言

地震、泥石流等自然災(zāi)害發(fā)生后產(chǎn)生生物污染的風(fēng)險巨大[1-2]。在救災(zāi)過程中，對現(xiàn)場需要救治的人員、救災(zāi)設(shè)備等進行洗消，以及盡快凈化被生物污染的廢水十分重要。如洗消凈化及時有效，不但能有效保護救援人員的生命安全，而且能快速控制污染傳播，為進一步救災(zāi)贏得時間[3]。而目前的國內(nèi)外洗消裝備尚有一些不足[4-5]：一是多使用普通淋浴頭，既浪費水，又沒有很好的洗消效果；二是對被污染的水凈化能力不好；三是洗消時多為凈化和消毒分離，沒有將二者有機地結(jié)合到一起。以上情況既導(dǎo)致在緊急情況下水資源的浪費，又常使洗消不徹底，不符合衛(wèi)生要求，更會導(dǎo)致洗消后廢水對環(huán)境的二次污染。

為解決上述問題，課題組從實際需求出發(fā)，成功研制出了一種UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括超薄射流（ultrathin jet stream，UJS）模塊、低溫等離子體（low temperature plasma，LTP）模塊與膜處理技術(shù)（membrane treatment technology，MTT）模塊。其中UJS模塊是一種新型的噴頭，相較傳統(tǒng)噴頭所噴出的水，具有壓力高、速度快、扇面大的特點，既有很好的節(jié)水效果，又有很好的洗消效能；LTP模塊有很好的滅菌效果；MTT模塊有很好的濾過效果。3個模塊既可獨立使用，也可組合使用[6]，方便靈活。之前的研究已證實，該系統(tǒng)既節(jié)水，又能迅速凈化多種化學(xué)毒物[7]。金黃色葡萄球菌是常見致病菌，在自然災(zāi)害或事故發(fā)生時，這種細菌很容易導(dǎo)致水體污染，并容易沾染人體導(dǎo)致感染[8-9]。以下研究該系統(tǒng)對金黃色葡萄球菌多種沾染物的洗消效果，以及對被此細菌污染的水的凈化能力。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)（如圖1所示）由中船重工海博威科技發(fā)展有限公司按設(shè)計圖裝配，含UJS噴頭（水流速0.8 L/min）和普通淋浴噴頭（水流速2.4 L/min）各1套（如圖2所示）。其他材料包括金黃色葡萄球菌菌液（濃度1×105cfu/100 mL，南京中醫(yī)藥大學(xué)微生物教研室提供）、2塊表面積為100 cm2的覆漆鋼板、2塊面積為100 cm2的生豬皮、2只背部去毛100 cm2的成年家兔（南京青龍山動物養(yǎng)殖場）、細菌培養(yǎng)皿（美國Corning公司）、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（南京中醫(yī)藥大學(xué)微生物教研室提供）、煮沸后的自來水。

圖1 UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)示意圖

圖2 2種不同的噴頭示意圖

1.2 實驗方法

1.2.1 金黃色葡萄球菌洗消實驗

衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）規(guī)定實驗用水的含菌量為5×104～5×105cfu/100 mL，因此本實驗將實驗用水的含菌量定為1×105cfu/100 mL。在正式實驗之前，使用0.5%洗必泰溶液分別對鋼板、生豬皮和家兔進行消毒，消毒后使用無菌生理鹽水進行清洗，清洗后分別取樣進行培養(yǎng)，結(jié)果均未見細菌生長。之后取2個裝滿冷開水的2 L無菌水槽和1個裝滿冷開水的60 L無菌水槽，分別加入金黃色葡萄球菌菌液，將濃度調(diào)整至1×105cfu/100 mL。將2塊清潔的覆漆鋼板及生豬皮分別放入2 L水槽中，在菌液中充分浸泡2 min。將2只背部脫毛的家兔放入60 L水槽中，在菌液中充分浸泡2 min。

洗消實驗共分為2組，UJS組：用UJS噴頭洗消沾染菌液的覆漆鋼板、豬皮和背部脫毛家兔；普通噴淋組：用普通淋浴噴頭洗消沾染菌液的覆漆鋼板、豬皮和背部脫毛家兔。洗消過程中，分別在0、30、60和90 s進行取樣。取樣時用無菌棉簽充分擦拭取樣區(qū)域（取樣區(qū)域為隨機選擇的每塊鋼板、豬皮和家兔的3個不相鄰的1 cm2正方形區(qū)域），并將樣本放入含細菌培養(yǎng)基的圓形培養(yǎng)皿中（培養(yǎng)皿直徑為9 cm）。在恒溫37℃環(huán)境中培養(yǎng)48 h，培養(yǎng)結(jié)束后對各培養(yǎng)皿中的金黃色葡萄球菌菌落進行計數(shù)，當(dāng)菌落數(shù)超過300 cfu/cm2時，視為菌落極多，難以計數(shù)。重復(fù)試驗，取均值。

1.2.2 污水凈化實驗

利用UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)中的LTP模塊和MTT模塊對被金黃色葡萄球菌污染的水進行凈化處理。依據(jù)衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版），將金黃色葡萄球菌菌液濃度設(shè)定為1×105cfu/100 mL。取1個60 L無菌水槽，裝滿煮沸后自然冷卻的自來水，再加入金黃色葡萄球菌菌液，使?jié)舛冗_到1×105cfu/100 mL，然后經(jīng)LTP模塊和MTT模塊凈化處理。取處理前和處理后的菌液水樣各3 mL，分別加入含固體無菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中。另取3 mL煮沸后自然冷卻的自來水加入另外的含固體無菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，作空白對照。在恒溫37℃環(huán)境中培養(yǎng)48 h，培養(yǎng)結(jié)束后對各培養(yǎng)皿中的金黃色葡萄球菌菌落進行計數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。2組間統(tǒng)計分析采用t檢驗，多組之間的統(tǒng)計分析采用χ2檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 金黃色葡萄球菌洗消效果

2.1.1 對沾染金黃色葡萄球菌的覆漆鋼板的洗消效果

UJS組在30 s時即有顯著的洗消效果，60 s時的洗消效果明顯優(yōu)于普通淋浴組90 s時的洗消效果。在各時間點，2組洗消效果對比有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）（見表1、圖3）。

圖3 UJS組和普通淋浴組對沾染金黃色葡萄球菌的覆漆鋼板的洗消效果

表1 UJS組和普通淋浴組對沾染金黃色葡萄球菌的覆漆鋼板的洗消效果統(tǒng)計單位：cfu/cm2

2.1.2 對沾染金黃色葡萄球菌的生豬皮的洗消效果

UJS組與普通淋浴組在30 s時檢測到的菌落數(shù)均多不可計，2組洗消效果對比沒有統(tǒng)計學(xué)差異；UJS組在洗消60 s時可檢測到的菌落數(shù)相較普通淋浴組顯著下降，90 s時下降更為明顯，而普通淋浴組在90 s時可檢測到的菌落數(shù)仍然多不可計，2組洗消效果對比有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）（見表2、圖4）。

表2 UJS組和普通淋浴組對沾染金黃色葡萄球菌的生豬皮的洗消效果統(tǒng)計單位：cfu/cm2

圖4 UJS組和普通淋浴組對沾染金黃色葡萄球菌的生豬皮的洗消效果

2.1.3 對沾染金黃色葡萄球菌的背部脫毛家兔的洗消效果

UJS組在30 s時可檢測到的菌落數(shù)已經(jīng)明顯下降，90 s時已近檢測不出，而普通淋浴組90 s時仍有明顯菌落生長。在各時間點，2組洗消效果對比有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）（見表3、圖5）。

圖5 UJS組和普通淋浴組對沾染金黃色葡萄球菌的背部脫毛家兔的洗消效果

表3 UJS組和普通淋浴組對沾染金黃色葡萄球菌的背部脫毛家兔的洗消效果統(tǒng)計單位：cfu/cm2

2.2 污水凈化效果

經(jīng)LTP模塊和MTT模塊處理后的樣本與空白對照中均無細菌生長，而未經(jīng)處理的菌液樣本中菌落數(shù)顯著多于處理后的樣本和空白對照中的菌落數(shù)（見表4、圖6）。

圖6 LTP模塊和MTT模塊對金黃色葡萄球菌菌液的凈化效果

表4 LTP模塊和MTT模塊對金黃色葡萄球菌菌液的凈化效果統(tǒng)計單位：cfu/cm2

3 討論

目前自然災(zāi)害和生產(chǎn)安全事故發(fā)生仍很頻繁，在救災(zāi)過程中及時快速地對受災(zāi)人員、救援人員和救援設(shè)備進行洗消處理，并迅速凈化污水，對控制災(zāi)后疾病等的流行有積極意義[10-11]。因此，人們對如何有力應(yīng)對災(zāi)后的清潔衛(wèi)生問題日漸關(guān)注。而我國的災(zāi)后洗消和凈化設(shè)備的研發(fā)較發(fā)達國家仍很欠缺，故亟須加強研發(fā)投入。金黃色葡萄球菌是自然界常見致病菌，災(zāi)后容易導(dǎo)致人體、水體污染，如不能及時控制，可導(dǎo)致大范圍疾病流行[12-15]。因此本課題組從實際出發(fā)，檢驗自主研發(fā)的UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)對多種金黃色葡萄球菌沾染物的洗消效果和對被金黃色葡萄球菌污染的水的凈化效果。

從洗消能力方面來看，對于覆漆鋼板以及背部脫毛的家兔，UJS組在洗消30 s時均已開始起效，60 s時效果明顯，90 s時洗消效果更為顯著，在各時間點UJS組的洗消效果明顯優(yōu)于普通淋浴組；對于生豬皮，UJS組在洗消60 s時的菌落數(shù)相較普通淋浴組已顯著下降，90 s時下降更為明顯，在洗消60和90 s時UJS組的洗消效果明顯優(yōu)于普通淋浴組。因此，雖然UJS噴頭與所選用普通淋浴噴頭在外形上存在一定差異，但是其結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)勢明顯，在同等沖洗時間下，UJS噴頭對不同金黃色葡萄球菌沾染物的洗消效果、節(jié)水性能均明顯高于普通淋浴噴頭。從凈化能力方面來看，LTP模塊與MTT模塊聯(lián)用后，可很好地凈化被金黃色葡萄球菌污染的水。其中LTP模塊的作用原理為LTP所產(chǎn)生的大量自由基等活性物質(zhì)能與細菌等結(jié)合，從而起到良好的滅菌作用[16]；而MTT模塊則主要利用膜的選擇透過性過濾去除懸浮物、細菌、病毒等，從而使水凈化消毒[17]。實驗結(jié)果顯示，被金黃色葡萄球菌污染的水經(jīng)過這2個模塊的處理，幾乎能完全去除病原菌。因此，在惡劣條件下，該系統(tǒng)能迅速處理被金黃色葡萄球菌污染的水，從而快速地提供清潔凈化水以供使用，這對緩解災(zāi)后缺水有重要意義。

綜上所述，UJS-LTP-MTT洗消系統(tǒng)是一種既能高效對人員、設(shè)備進行節(jié)水洗消，又能快速凈化處理被污染的水的新型洗消設(shè)備。盡管該系統(tǒng)具有新型、高效、節(jié)能、環(huán)保的特點，但是目前樣機尚未實際應(yīng)用于人員洗消，效果有待進一步驗證。