图1 低温下溶解在二氯甲烷中的臭氧,呈淡蓝色
臭氧具有极强的氧化能力,其标准氧化还原电位达2.07V,仅次于氟(2.87V),大大高于过氧化氢(1.78V)、二氧化氯(1.50V)和氯(1.36V)。这种强氧化性对微生物具有较强的杀灭作用。此外臭氧在水中分解产生的自由基如氢氧基(HO2)和羟基(OH)等也有很强的氧化能力,在消毒过程中起重要作用。
图2 臭氧对各种微生物的杀灭能力
细菌被臭氧溶解的6个步骤:其中:a为模拟细菌细胞;b为细菌细胞壁上的臭氧分子的特写;c为臭氧渗透细胞壁并导致细胞壁被腐蚀;d为臭氧对细胞壁的影响的特写;e为细菌细胞在与许多臭氧分子接触后;f为细胞破坏(裂解)。[2,3]
图3 臭氧对细菌的杀灭机制
臭氧的消毒效果主要取决于微生物对臭氧的易感性、接触时间和臭氧浓度,同时臭氧对微生物杀灭作用还受到其它很多因素的影响,如温度、相对湿度、有机物浓度、pH值等。
#1
■ 臭氧的浓度
臭氧浓度越高,杀菌作用越强。臭氧杀菌在接触时间和相对湿度不变的情况下,臭氧浓度与杀菌效果呈正相关。
#2
■ 作用时间
随时间的延长,臭氧对微生物的杀灭效果不断提高。
#3
■ 相对湿度
在相同臭氧浓度,相同作用时间条件下,相对湿度越高,臭氧的杀灭率越高。GB 28232-2020《臭氧消毒器卫生要求》中规定臭氧在对空气、餐饮具和食品加工管道、一般医疗器械和用品、床单元、物体表面等作用对象消毒时,都要求相对湿度≥70%。[6]
#4
■ 温度
温度对臭氧杀菌作用有一定影响。居喜娟等报道,臭氧在30~32℃时的杀菌效果优于20~22℃和10~12℃时。王芳等研究发现,温度对低浓度臭氧水(0.3mg/L)杀菌有影响,随温度的升高,杀灭率略有降低,而对较高浓度的臭氧水(≥0.3mg/L),温度影响不明显。[7]
#5
■ 有机物
空气或水中有机物可能会保护细菌免受杀灭,因此,需延长作用时间或加大臭氧剂量。低浓度的有机物(如10%)对空气中微生物的杀灭作用影响不大,但对水中或表面细菌的杀灭效果影响很大。分别以含臭氧4.8mg/L 和8.4mg/L的臭氧水对含不同浓度小牛血清的大肠埃希菌悬液进行实验。结果表明小牛血清对细菌有明显的保护作用,各组杀灭率均显著降低。[7]
#6
■ pH
水的pH对臭氧消毒作用有一定影响,然而水中臭氧不像氯那样随pH 的改变而解离。当水的pH值高时,臭氧水消毒效果不佳,也可能与高pH时臭氧分解快有关,故应增加臭氧的量。
#7
■ 载体表面性质
臭氧对不同载体表面上微生物的杀灭作用相差较大。有人将芽胞杆菌悬液滴到滤纸片、木条、食物颗粒、布片和不锈钢盘子上,待干后暴露于臭氧中,428mg/m3臭氧作用6h可杀灭滤纸上的芽胞,但要杀灭木条、棉衣片和不锈钢盘上的芽胞则需要更高浓度或更长时间,而即使在1070 -2140mg/m3浓度下作用6h或428mg/m3作用24h都不能杀灭食物颗粒上的芽胞,提示饮食中的蛋白质可能起到了很好的保护作用。李绥晶等也发现不同表面上的细菌被臭氧杀灭情况不同,0.258mg/L的臭氧作用30min,对布 、纸、有机玻璃表面上大肠杆菌的杀灭率为99.99%,高于玻璃、铝、聚氯乙烯薄膜表面 的杀灭率(99.9%),且潮湿表面上大肠杆菌易被杀灭。[2]
#8
■ 水的纯度
水的浑浊度对臭氧消毒有一定影响,越浑浊杀灭效果越差,越纯净杀灭效果越好。
#9
■ 其它
臭氧用于表面消毒时如能使柜内臭氧空气流动,则杀菌效果明显上升,因为气体流动后使臭氧与微生物接触机会增多,使微生物被杀灭的机会也增多。此外流动的臭氧水对物体表面的杀菌效果也优于静止的臭氧水。
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