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臭氧杀菌效果及影响因素
臭氧是一种强氧化剂，臭氧是氧的同素异性体，是淡蓝色的气体。具有广泛杀灭微生物作用，包括细菌、芽胞、病毒、真菌等，其杀菌速度较氯快 300-600倍。近年来，由于科学技术发展，臭氧在消毒方面应用有新的发展，如水、空气、物体表面、食品、蔬菜的消毒等，目前在工业和农业中灭菌也有应用。关于臭氧的产生方法可采用化学法、电解法、电晕放电法和紫外线法。本文就臭氧杀菌效果及其影响效果的因素展开叙述。
理化性质
臭氧的分子式为O3，分子量为 48.00。在室温下臭氧是一种带有淡蓝色的气体，有特殊臭味，具有爆炸性。其气体密度为 1.658（空气=1），臭氧气体经冷压处理后，可呈液态，其密度为 1.71，沸点为-112.3℃，在水中溶解度比氧高，其稳定性差，易分解成氧。
臭氧是化学消毒法之一，其对饮水、空气有较好的消毒效果，而对物体表面消毒效果差。同时臭氧有一定的毒性，对橡胶制品，塑料制品，使其变硬，变脆，失去了弹性，使纺织品漂白、褪色，对金属铜片有腐蚀作用，产生绿色锈斑。臭氧半衰期为 20-30分钟，也有报道为 21分钟，所以臭氧不能像其它化学消毒剂那样，用瓶装贮存 。
臭氧的杀菌机理
关于臭氧杀菌机理报道不多，观点不一，有的学者认为：臭氧杀菌主要是靠分解后产生新生氧的氧化能力。臭氧与细胞壁的脂类的双链起反应，穿破胞壁，进入细胞壁内，作用于外壳脂蛋白和内表的脂多糖，使细胞的通透性发生改变，导致细胞溶解，死亡。
郭振东报道：臭氧靠其氧化作用而杀菌，它能氧化分解细菌葡萄糖，氧化酶，脱氢氧化酶，还可直接与细菌发生作用，导致细菌物质代谢，氧化还原过程的破坏，从而破坏了细菌生长和繁殖过程造成细菌死亡。
Mudd报道，臭氧和对其敏感氨基酸残基 〔半胱氨酸残基、色氨酸残基、蛋氨酸残基 ）发生反应可直接破坏细菌蛋白质。
臭氧对微生物的杀灭作用
臭氧为强氧化剂，可杀灭各种微生物，不同的微生物对其敏感性有差异。比较敏感的有金黄色葡萄球菌。大肠杆菌、普通变型杆菌抵抗力中等。无色杆菌属和假单胞菌抗力较强；敏感菌和抗力强的菌之间杀灭浓度相差2-3倍。
一、臭氧对空气中微生物杀灭效果
近期臭氧对空气中微生物杀灭效果这方面资料报道比较多，一般讲，臭氧对空气中细菌繁殖体当臭氧浓度为0.08-0.6ppm时，对大肠杆菌作用 30分钟，其平均杀灭率可达 84.60%-99.90%以上。而当空气中臭氧浓度为 0.67-1.7 mg/m³时，作用 10-30分钟其杀灭率高达 99.47-99.97%；当臭氧浓度为 3.27-33.33mg/m³时，对枯草杆菌黑色变种芽胞作用 60-120分钟，其杀灭率为78.34-87.15%。
低浓度O3对空气中绿脓杆菌的杀灭作用的研究发现，用0.25ppm浓度，作用5分钟，其杀灭率达99.91% ，用0.5ppm作用 30min，其杀灭率达 100%。对自然菌，在 15-23℃，相对湿度为 73-100%，作用15分钟杀灭率达 91.34%，作用 60分钟，杀灭率达 97.90%。
有人报道对病毒杀灭效果，在空气中臭氧浓度为20.3mg/m³，作用20分钟对乙型肝炎病毒表面抗原 〔HBsAg ）作用20分钟，其滴度下降 1.256-1.64。
周密报道，在 100m³室内，开臭氧消毒器 60min，室内空气中臭氧浓度为1.447 mg/m'；关机后，经过5 min，空气中臭氧浓度降至0.20mg/m³，作用60分钟，空气中自然菌由671 cfu/m³，减至52 cfu/m³，消亡率达92.25%。
近期廖如燕实验证明，臭氧机开动 15 min，对室内空气中自然菌杀灭率高达 83.25%（臭氧浓度为 1.50-1.63 mg/m³）。有人报道：用0.72mg/m³臭氧作用 10分钟，对金黄色葡萄球菌杀灭率为99.99%，对大肠杆菌杀灭率为87.15%。
二、臭氧对物体表面杀菌效果
臭氧对污染于物体表面上的细菌繁殖体和细菌芽孢，病毒，真菌均有杀灭作用。周密报道在臭氧消毒柜内浓度为 0.17 mg/m³，柜内温度为 21℃，相对湿度为 72%的条件下，作用 90-120 min对污染的大肠杆菌的杀灭率可达 99.99-100 %，对金黄色葡萄球菌和枯草杆菌黑色变种芽孢分别作用 90分钟至 120分钟，其杀灭率分别为 99.62%与54.76% ，对HBsAg抗原在柜内上层作用120分钟均不能破坏。
有人证明，对真菌类臭氧浓度为12.5 mg/L，对载体表面作用25分钟，其杀灭率达 100%。而刘衡川报道，采用DMGB-60B型臭氧消毒柜试验，当开柜40 min 臭氧浓度达 774.7mg/m³'，当开机 30 min，可将滤纸片上大肠杆菌、金黄色葡萄球菌杀灭率达 100%，开机 90 min，对白色念珠菌杀灭率高达 100%，满载时，开机 30 min 对大肠杆菌杀灭率达 99.99%以上，对物品表面上HbsAg全部破坏 （开机 60 min） （S/N值<2.1）。
三、臭氧对水中微生物杀灭效果
（一）国外资料报道
臭氧对水中微生物杀灭效果较好。当臭氧浓度为0.5-1.5mg/L基本可杀灭水中全部微生物，同时臭氧可去除水中色、臭味、铁、锰、氰化物等有机物。臭氧杀菌速度比氯快，具有强大氧化作用杀菌力，可杀灭细菌繁殖体、芽胞，病毒，真菌，破坏内毒素杆菌毒素等 （见表 1）
表 1 臭氧对水中微生物杀灭效果
微生物 | 臭氧浓度（mg/L) | 作用时间（min） | 报道者 |
大肠杆菌 | 0.19 | 5 | Broado Water |
巨大杆菌 | 0.19 | 5 | Broado Water |
大肠杆菌 | 0.12 | 5 | Ariagman |
0.22 | 3 | ||
脊髓灰质炎性病毒 | 0.045-0.45 | 2 | Kessel |
阿米巴包囊 | 0.7 | 4 | 巴黎卫生实验室 |
0.3 | 5 | Kessel |
（二）国内资料报道
臭氧对水中微生物杀灭效果 （见表 2）
表 2 臭氧对水中微生物杀灭效果
微生物 | 臭氧浓度（mg/L) | 作用时间（min） | 杀灭率（%） |
大肠杆菌 | 0.3 | 30 | 99.9 |
金黄色葡萄球菌 | 2 | 30 | 100 |
绿脓杆菌 | 2 | 30 | 100 |
白色念球菌 | 8 | 30 | 100 |
枯草杆菌色变种芽孢 | 12 | 1200 | 99.91 |
（三）生活饮用水臭氧消毒与加氮消毒的比较
表 3 生活饮用水用两种方法消毒的比较
项目 | 臭氧消毒 | 加氯消毒 |
杀菌能力 | 较氯强 | 强 |
杀菌速度 | 快（30 s-5 min） | 慢（30 min） |
受pH影响 | 小 | 较大 |
除臭作用 | 好 | 较差 |
脱色作用 | 完全 | 较差 |
除味 | 明显 | 较差 |
用量 | 小（0.5-1.5 mg/L） | 较大（1-4 mg/L） |
持续时间 | 短 | 长 |
药物供应 | 现场产生 | 可长期贮存 |
设备费用 | 较贵 | 较低 |
影响杀菌效果的因案
臭氧对空气、物体表面和水消毒均有较好的杀菌作用，但其消毒效果好与差受多种因素影响，主要受臭氧浓度、有机物质、作用时间、温度、相对湿度、pH值、水浑浊度等因素影响。
（一）臭氧浓度。一般来讲，臭氧的浓度愈高，其杀菌效果愈好。如用臭氧对空气消毒时，当臭浓度为 0.21 mg/L时，作用 10分钟，对金黄色葡萄球菌杀灭率达 90.81%。如提高浓度为0.72 mg/L时，作用时间仍为 10分钟，能杀灭率达99.99%。
（二）有机物的影响。臭氧消毒水、物体表面的效果受有机物影响较明显。特别是物体表面上染有血清、蛋白胨等有机物保护微生物时，必须加大浓度才能提高杀菌效果。如用3.86 mg/L臭氧杀灭污染在器械上的大肠杆菌，对未用血清保护者，杀灭率为 99.61% ，而用 10%血清保护，杀灭率仅 95.23%。
王芳报道：用 4.8 mg/L臭氧水和 8.4 mg/L臭氧水对含有不同浓度牛血清大肠杆菌菌悬液进行试验，结果表明，小牛血清对细菌有明显的保护作用，各组的杀灭率均显著降低 （见表 4）
表 4 不同浓度小牛血清对臭氧水杀灭大肠杆菌的影响
小牛血清含量（%） | 不同臭氧浓度（mg/L)的平均杀灭率（%） | |
4.8 | 8.4 | |
0 | 100 | 100 |
10 | 48.29 | 87.5 |
25 | 46.86 | 85.61 |
50 | 45.07 | 84.42 |
注：实验温度20℃，臭氧pH值为6.6-6.8，作用时间1 min，阳性对照回收菌数为11 920 00 cfu/ml。结果为5次实验平均值。
而刘衡川报道：采用 DMGB-60B型臭氧消毒柜采用陶瓷片盘臭氧发生器，采用高频方式触发和控制臭氧发生器开机40 min，臭氧浓度达774.7 mg/m3，经试验在10%小牛血清条件下，对杀灭大肠杆菌效果无明显影响。
（三）温度影响。臭氧杀菌效果随温度升高，臭氧杀菌作用较强，但与其它化学消毒剂相比，其杀菌效果受温度的影响比较小。国内有关资料报道不一。若以水温为 4-6℃时，臭氧杀菌作用为1，则在 18-21℃时，则为 1.6，在 36-38℃时则为 3.2。居喜娟报道，臭氧在20-32℃时，杀菌效果优于 20-22℃与 10-12℃杀菌效果。王芳 （1998）报道，实验证明，在不同温度下，臭氧水溶液半衰期与温度有关，随温度升高而半衰期减少，如在20℃时，其半衰期为27min， 30℃时半衰期为6 min。
也有资料报道，臭氧对 HAV和大肠杆菌杀菌效果随温度升高而降低，在 10℃时杀灭速度比20℃时快。
（四）不同湿度影响。臭氧对载体表面消毒时，随湿度加大而提高消毒效果，在干燥物体表面消毒效果差，如表 5。
表 5臭氧在不同温度下对大肠杆菌杀灭效果
湿度 | 臭氧浓度（mg/L) | 作用时间（min） | 杀灭率（%） |
30 | 1.147 | 90 | 82.77 |
62 | 1.147 | 90 | 98.78 |
72 | 1.147 | 90 | 97.99 |
注：20℃，试验结果为 3次平均值。
（五）水的浑浊度 （水质）。水的浑浊度对臭氧杀菌效果有一定影响，浑浊度在 5 mg/L以下时，则影响不大。
（六）pH的影响。当水的pH值增高时，消毒效果降低。提高臭氧浓度才能增强消毒效果。如O3溶液 pH值由3升到pH值为 9时，当O3浓度为 0.4 mg/L时臭氧对大肠杆菌杀灭率由99.88%降到97.16%，如提高臭氧浓度0.7 mg/L时，其杀菌率99.99-99.98%。
来源：网络或国家局
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