等離子臭氧法與低溫冷凍臭氧法檔案消毒效能比較研究

胡曉娟 蔡 武 侍 煒 胡傳偉 欒寧麗

（1.宿遷市檔案館，江蘇宿遷，223800；2.宿遷市宿豫區(qū)檔案館，江蘇宿遷，223800；3.泗陽縣檔案館，江蘇泗陽，223700；4.江蘇省檔案館，江蘇南京， 210019）

當前各級各類檔案館通常使用的檔案消毒方法包括臭氧消毒法、低溫冷凍法、真空充氮法、藥物熏蒸法等[1］，其中臭氧消毒法因其消毒效果較好而被廣泛使用。然而，目前大部分的消毒設備都是基于單個消毒因子。為提高消毒效率，可探索多消毒因子結(jié)合的方式，形成協(xié)同強化效應，從而達到優(yōu)勢互補。鑒于此，本論文對當前主流的兩類復合消毒方法——等離子臭氧消毒法和低溫冷凍臭氧消毒法進行比較分析，通過有資質(zhì)第三方權(quán)威機構(gòu)的檢測，評估以上兩種方法滅菌效果和臭氧泄露與殘留情況，為各級各類檔案館選擇安全、高效和規(guī)范的消毒技術(shù)提供參考，也可作為消毒設備研發(fā)機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)改進生產(chǎn)技術(shù)和工藝的依據(jù)。

一、 檔案霉菌和臭氧危害分析

1. 霉菌對檔案的危害

霉菌產(chǎn)生的纖維素酶及有機酸類物質(zhì)均能對紙張品質(zhì)產(chǎn)生持續(xù)的影響。在室溫下，纖維素酶可以使檔案紙張中的纖維素加速水解，降低紙張的牢固性。有機酸類可通過降低紙張的機械強度使其力學性能下降，在紙張表面形成色斑。在合適的條件下，霉菌又可形成多種形態(tài)的孢子，孢子憑借自身分泌的酶，將紙張中的纖維素、木質(zhì)素和幾丁質(zhì)等物質(zhì)分解，從而獲得營養(yǎng)，以維持自身的繁殖過程。

2. 霉菌對人體健康的危害

檔案表面的霉菌和檔案庫房空氣中飄浮的真菌孢子，能夠通過呼吸道感染引發(fā)多種呼吸系統(tǒng)疾病[2］，比如哮喘、變異性鼻炎和過敏性肺炎等，還有可能導致多種皮膚病，比如蕁麻疹、慢性真菌病及皮膚、指（趾）甲癬病等。因為霉菌產(chǎn)生的毒素具有很強的耐熱性，很難變性和失活，所以這些毒素會持續(xù)性地污染檔案庫房環(huán)境，并對人體造成長期的慢性損害。

3. 臭氧對人體健康的危害

《國際大氣質(zhì)量標準》（NAAQS）規(guī)定人體1個小時最大可接受臭氧濃度為0.26 mg/m3。中華人民共和國環(huán)境保護部頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB 3095—2012）[3］對臭氧的含量進行了限定，其中，一類區(qū)（自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其他需要特別保護的地域）采用了限制臭氧含量的一級含量（日最大8小時平均值：0.1 mg/m3，1小時平均值：0.16 mg/m3），二類區(qū)（居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)）采用二級濃度限值（8小時平均值：日最高為0.16 mg/m3，1小時平均值為0.2 mg/m3）。

在0.32 mg/m3的臭氧環(huán)境中活動1小時，就會咳嗽、呼吸困難和肺功能下降。濃度更高則會引起胸痛、肺功能損傷以及思維能力下降。[4］流行病學調(diào)查顯示，長時間吸入臭氧會導致呼吸系統(tǒng)疾?。ㄈ缦『吐宰枞苑渭不迹┌l(fā)病率和死亡率增加，同時，患者的住院和急診率也會增加[5-6］，并且敏感人群可能更容易受到臭氧暴露的危害。因此，嚴格控制檔案消毒過程中的臭氧泄露和殘余量就顯得必要。

二、 兩種方法的消毒原理

本文比較的兩類消毒方法屬于復合消毒法。等離子臭氧法是結(jié)合等離子和臭氧兩種消毒因子，實現(xiàn)1+1＞2 的效果；低溫冷凍臭氧法是組合低溫冷凍和臭氧實現(xiàn)對檔案的消毒。以下介紹兩類復合消毒法中的消毒因子。

1. 臭氧的消毒原理

臭氧有很強的氧化性，可以滅菌、消毒、除味、脫色、降解有機物質(zhì)。臭氧對微生物的殺滅作用，主要通過分解微生物中的葡萄糖所需的酶，使細菌滅活來實現(xiàn)；還能通過細胞膜組織對外層的脂質(zhì)蛋白和內(nèi)層的脂多糖起到滲透作用，引起細菌的細胞膜滲透性改變，從而導致細菌的溶解和死亡；臭氧也會對細菌細胞器和遺傳物質(zhì)造成直接的損害，使其新陳代謝受阻，從而使細菌死亡。[7］

2. 等離子的消毒原理

等離子體作用機理主要包括UV、pH、電場、高速電子和活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等。[8］通過高能粒子轟擊產(chǎn)生的蝕刻作用，等離子體在細胞膜表面持續(xù)累積電荷，從而造成電穿孔，ROS和RNS對細胞膜的組成進行氧化，帶電粒子在細胞膜上累積，在電場的作用下，細胞膜上蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，造成蛋白質(zhì)脫離等多種方式完成殺菌。

3. 低溫冷凍的消毒原理

溫度是微生物生存的基本條件。持續(xù)低溫可降低細菌體內(nèi)多種新陳代謝酶的活性，中斷正常的生理活動，使細菌死亡。通過設定特定的低溫范圍，使得微生物體內(nèi)的液體析出水分并結(jié)冰，不斷擴大的冰晶使原生質(zhì)遭受機械損傷、脫水并使其生理結(jié)構(gòu)受到破壞，使細胞膜破裂，霉菌死亡。[9］

三、 實驗室檢測與分析

本研究中實驗方法的依據(jù)為《公共場所衛(wèi)生檢驗方法》（GB/T 18204.4—2013）中第1 部分物理因素、第2 部分化學污染物和第4 部分公共用品用具微生物。本研究的樣本采樣和檢測單位為上海專業(yè)環(huán)境檢測技術(shù)有限公司。整個過程均是基于研究目的和研究設計，在館方的委托和授意下，在設備提供方和檢測方的共同參與和見證下，嚴格按照相關流程實施。

通過對室內(nèi)空氣中霉菌的滅菌實驗，將標準的黑曲霉菌種接種到PDA培養(yǎng)基平板上，并進行培養(yǎng)，觀察其菌落數(shù)，隨后，將培養(yǎng)皿置于等離子體臭氧檔案消毒艙（型號：森林雨-MQ-800W）和低溫冷凍臭氧消毒艙（型號：大昌-DCLD-30）中，再采用相同的方法采樣、接種、培養(yǎng)并統(tǒng)計菌落數(shù)量，對比兩種消毒方法處理前后培養(yǎng)皿內(nèi)標準霉菌的生長情況。

1. 霉菌的除滅效果比較

在宿遷市下屬的泗洪縣檔案館和泗陽縣檔案館進行霉菌消殺實驗，結(jié)果顯示：泗洪縣檔案館等離子臭氧消毒艙對平皿黑曲霉的殺滅率達99%以上，顯示出較好的殺滅效果；在泗陽縣檔案館低溫冷凍臭氧消毒庫進行殺菌實驗，在臭氧模式下，平皿黑曲霉的殺滅率為81.3%，低溫冷凍模式下平均殺滅率僅為60%。（見表1）

表1 兩種不同類型消毒艙滅菌效果比較

2. 臭氧泄露和殘留比較

實驗數(shù)據(jù)顯示等離子臭氧法和低溫冷凍臭氧法在消毒過程的臭氧泄漏量和殘留量，均達到國家規(guī)定的一類標準限值（0.16 mg/m3）且遠低于該限值。（見表2）

表2 兩種消毒艙的臭氧泄露量和殘留量對比

四、 研究結(jié)論與討論

本次研究利用實驗數(shù)據(jù)，對比分析了等離子臭氧法和低溫冷凍臭氧法兩種不同消毒方法的除霉效果和臭氧泄露與殘留量。結(jié)果表明，這兩類設備的除霉效果存在著很大的差別，等離子臭氧的除霉效果較好，和相關文獻研究一致[10-11］，其效果顯著優(yōu)于低溫冷凍臭氧法，低溫冷凍臭氧法也不及單純臭氧消毒的效果[12］。這可能是因為：等離子和臭氧的聯(lián)合協(xié)同相加效應，可以對霉菌進行多維消殺，優(yōu)于臭氧單因子消毒的效果；另外，由于低溫冷凍對霉菌更多的是一種抑制作用，使霉菌暫時進入休眠狀態(tài)，停止物質(zhì)的代謝，所以在一定的消毒時間內(nèi)，其很難被完全消滅，在離開低溫冷凍環(huán)境后，霉菌活力和繁殖能力會迅速恢復，繼續(xù)損害檔案；低溫下臭氧的氧化能力受到抑制，不能完全發(fā)揮出常溫下的氧化能力，很難達到殺菌效果（97%）。與此同時，等離子臭氧法的消毒時間（1h）明顯短于低溫冷凍臭氧法（34h），表現(xiàn)出更高的消毒效率，可大大降低檔案消毒的成本，而且冷凍和臭氧疊加也大大增加能耗成本。

等離子臭氧法除了具備霉菌消殺優(yōu)勢，還具備低溫冷凍臭氧法不具備的其他特點。一是等離子體的空氣凈化功能——等離子體通過吸附功能對消毒艙內(nèi)的塵埃進行凈化，提升臭氧的生成質(zhì)量和效率；二是等離子臭氧消毒艙設置了動態(tài)吹掃功能，可以實現(xiàn)由表及里的深度消殺，充分發(fā)揮臭氧的消毒效果。

低溫冷凍臭氧法除了消殺不徹底和消殺時間長之外，還需要注意消毒后檔案不宜立即出艙，避免室內(nèi)的常溫空氣遇到極低溫，檔案表面凝結(jié)水珠，導致檔案受潮，對紙張造成損害。因此，在應用低溫冷凍臭氧法時需要增加自然回溫的過程，再出艙入庫和上架儲存，這無疑又會增加消毒的時長，降低了工作效率。

目前，國內(nèi)外還未有關于這兩種不同類型的復合殺菌方法的對比研究，文獻中尚未見到對兩類復合消毒法消毒效果比較。本研究嘗試開展相關探索，但在實驗設計方案和實驗數(shù)據(jù)的采集上還存在一定的缺陷與局限，有待進一步完善。今后的研究還需對實驗條件、實驗菌種、實驗樣本大小以及實驗環(huán)境等方面加以控制，從而增強實驗結(jié)果的可比性和實驗結(jié)論的可靠性與可信度。

檔案消毒設備應當歸為消毒產(chǎn)品范疇。為規(guī)范消毒產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營活動，2009 年我國發(fā)布《消毒產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)衛(wèi)生許可的規(guī)定》，要求有關消毒劑使用和消毒設備相關企業(yè)落實備案申請，以規(guī)范消毒產(chǎn)品的生產(chǎn)和經(jīng)營，并對其進行了詳細的登記，從而維護消毒產(chǎn)品的市場秩序。但當前市場上檔案行業(yè)的消毒衛(wèi)生產(chǎn)品質(zhì)量、消毒效果良莠不齊，對其是否該歸類于消毒產(chǎn)品范疇，行業(yè)尚未形成一致意見，這給檔案消毒產(chǎn)品的有效性和安全性帶來了很大的風險。在倡導綠色環(huán)保和科技創(chuàng)新的大環(huán)境下，應制定檔案行業(yè)消毒標準，規(guī)范消毒產(chǎn)品市場秩序，為檔案行業(yè)提供安全高效的消毒方案，才能實現(xiàn)檔案保護和職業(yè)健康防護的雙重目標。