關(guān)注室內(nèi)空氣中生物氣溶膠的危害和傳播規(guī)律,對于及時(shí)采取有效措施降低室內(nèi)環(huán)境中病原體的傳播以及交叉感染風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。在充分認(rèn)識生物氣溶膠來源、危害及其傳播規(guī)律,了解室內(nèi)生物氣溶膠的防控措施以及主要消殺手段的基礎(chǔ)上,通過分析SARS冠狀病毒的非光催化消殺技術(shù)案例,提出了室內(nèi)非光催化消殺材料與高效濾除、紫外、臭氧等其他技術(shù)復(fù)合形成室內(nèi)病原體消殺整體方案建議,為傳染疾病的預(yù)防起到積極的作用。 

【文章來源】：環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2020,14(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

致病微生物的傳播路徑示意圖

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓院士課題組在非典期間開發(fā)的催化劑也被證實(shí)對SARS病毒具有高效殺滅效果[20]，結(jié)果見表1。在空氣中無需外加光電能源的人居條件下，Ag/Al2O3催化劑可在5 min內(nèi)即可有效殺滅吸附于其表面的初始量為2×106 cfu.mL-1的多形德巴利酵母菌和大腸桿菌、初始量為105PFU(plaque forming unit)的桿狀病毒和SARS冠狀病毒。Cu/Al2O3催化劑在20 min內(nèi)也可以有效殺滅大腸桿菌、桿狀病毒和SARS冠狀病毒。作為對照的Al2O3載體和濾紙則沒有任何消殺效果。將該催化劑涂覆到空氣凈化器模塊上，在30 m3的標(biāo)準(zhǔn)測試艙中測試后，發(fā)現(xiàn)其除菌率可以達(dá)到95%以上，極具推廣應(yīng)用潛力。在前期研究的基礎(chǔ)上，課題組又開發(fā)了一系列不同晶型、不同形貌的載銀催化劑，無需引入外加光源就呈現(xiàn)出優(yōu)異的室溫接觸殺菌活性[21-28]。這一系列催化劑的殺菌機(jī)制為：通過活化分子氧產(chǎn)生具有高氧化性的ROS，同時(shí)結(jié)合溶出的銀離子的毒性作用，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生、細(xì)胞的破損乃至死亡。紅外測量結(jié)果進(jìn)一步顯示，上述殺菌過程有CO2生成，證實(shí)了ROS參與的催化氧化殺菌及礦化過程(見圖2)，最終微生物脫離材料表面，進(jìn)而重新露出具有殺菌消毒作用的催化材料表面，從而實(shí)現(xiàn)材料的重復(fù)使用。該催化材料在對空氣殺菌和凈化過程中不會(huì)對人體和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成任何傷害，具有廣譜和高效等優(yōu)點(diǎn)，非常適合室內(nèi)的殺菌消毒。而且這種消殺方法的實(shí)施過程不會(huì)損耗光電能源，在室溫條件即可實(shí)現(xiàn)，很具應(yīng)用前景。日本“鉆石公主”號郵輪上1位乘客確診感染了新型冠狀病毒，之后郵輪上所有乘客均在海上隔離了十幾天。2020年3月5日的新聞證實(shí)，隔離后仍然有696人感染。在我國湖南省，也發(fā)生了公共交通工具內(nèi)新型冠狀病毒肺炎聚集性疫情事件[29]。這些事例表明新型冠狀病毒在通風(fēng)不暢的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行了傳播與交叉感染。相比于室外具備陽光照射等不利于細(xì)菌和病毒存活的因素，室內(nèi)環(huán)境中生物氣溶膠的濃度較高，室內(nèi)空氣中的細(xì)菌和病毒通常也會(huì)存活得更久。因此，在居室、醫(yī)院、隔離場所、火車、飛機(jī)、輪船和辦公室等室內(nèi)環(huán)境，應(yīng)在采取通風(fēng)、防護(hù)和消毒等措施的同時(shí)，加強(qiáng)室內(nèi)空氣中生物氣溶膠的消殺，阻斷病原體感染風(fēng)險(xiǎn)，從而控制病原體以及疫情的傳播，保障人們的身心健康。目前，主要采用消毒劑以及紫外線的方式來殺滅新型冠狀病毒。然而，這些方法僅適合用于物體表面或者特殊場所的消毒，亟需開發(fā)高效復(fù)合技術(shù)，比如能實(shí)現(xiàn)病毒高效過濾和原位滅活的復(fù)合技術(shù)、防護(hù)產(chǎn)品與凈化裝置，形成室內(nèi)空氣病原體消殺的整體解決方案。

現(xiàn)有空氣凈化設(shè)備和空調(diào)粗效或中效過濾材料對直徑較小的病毒濾除效果不高，建議采用高效過濾材料和紫外、臭氧、室溫高效催化劑等相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對病毒的高效濾除和原位殺滅(見圖3)。普通空氣凈化設(shè)備一般采用H11～H12等級的HEPA濾網(wǎng)，其對直徑為0.3μm以上的微粒去除效率可達(dá)到98%以上，是去除細(xì)顆粒物污染物最為有效的過濾材料。然而，病毒直徑更小，并且要求的濾除效率更高，所以需要H13～H14等級的HEAP濾網(wǎng)。通過對室內(nèi)生物氣溶膠消殺技術(shù)的優(yōu)劣勢分析發(fā)現(xiàn)，紫外、臭氧和高效催化劑具有優(yōu)異的殺滅病源微生物的能力。耦合紫外、臭氧和高效催化劑技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)在高風(fēng)量條件下對濾除病毒的高效殺滅，具有很好的可行性。基于此原理，賀泓院士團(tuán)隊(duì)與合作企業(yè)對傳統(tǒng)空氣凈化器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，采用H13等級HEPA濾網(wǎng)，微生物攔截率可達(dá)99.9%；再將紫外燈管或臭氧發(fā)生裝置置于HEPA濾網(wǎng)迎風(fēng)面實(shí)現(xiàn)對過濾下來的微生物高效殺滅；同時(shí)末端采用高效催化分解材料分解殘留臭氧，避免二次污染，為病原體的消殺和疫情的防控起到了積極的作用。近期在30 m3的監(jiān)測艙內(nèi)的檢測結(jié)果證實(shí)，基于過濾、紫外光和臭氧耦合技術(shù)改造的空氣凈化器對空氣中噬菌體病毒單位小時(shí)去除率達(dá)到99.9%。若將此凈化器應(yīng)用于新冠病毒的消殺，還需要在國家生物安全四級實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新冠病毒濾除和滅活效果的驗(yàn)證。為提高技術(shù)的實(shí)用性與時(shí)效性，建議將復(fù)合技術(shù)涉及的材料進(jìn)行集成與模塊化，組裝到現(xiàn)有的空氣凈化器、新風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備中。另外，過濾和室溫高效消殺催化材料也可以進(jìn)行復(fù)合，并與無紡布等材料進(jìn)行成型處理，應(yīng)用到口罩等防護(hù)產(chǎn)品中。依托復(fù)合消殺技術(shù)研發(fā)的凈化設(shè)備與防護(hù)產(chǎn)品需盡快投入使用，在助力打贏新冠病毒疫情防控狙擊戰(zhàn)的同時(shí)，也為今后室內(nèi)空氣病原體消殺設(shè)備的研發(fā)與推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。4 結(jié)語

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3590758