旋风立体式消毒屋的空间杀菌性能研究

赵 健，魏建超，管志欣，诸华杰，李宗杰

（1.上海罗克环控节能科技股份有限公司，上海 201400；2. 中国农业科学院上海兽医研究所，上海 200241）

我国畜牧业在近年来得到了迅猛发展，现代化、规模化和集约化程度日趋增高，但也存在产业发展质量效益不高、支持保障体系不健全、抵御各种风险能力偏弱等突出问题。特别是在动物防疫方面，养殖业最忌惮的就是非洲猪瘟、猪呼吸病综合征[1]、沙门菌病、葡萄球菌病、禽流感[2]等传染性疾病，具有极强的隐蔽性、突发性、危害性[3]。

疫病是经过人、物、动物和气等为媒介进行传播的[4]。防范疫病进入养殖厂的第一道防线是对人员进场时进行消杀[5-6]。传统的消毒方式采用落后的消毒液雾化[7]、紫外线直接照射杀菌[8]、臭氧消毒[9]的方式。常用消毒液包括醛类、强酸类、氯制剂类、无机盐类药剂、酒精等，这些消毒液不但有刺激性气味、长期投入大，易使病菌产生抗药性，消杀效率低，而且危害被消毒人员的健康安全。紫外线照射杀菌效果较差，直接照射会对身体有伤害[10-11]。臭氧对眼睛和呼吸道有刺激作用，对肺功能也有影响，且不能实现常态化防疫。

本文基于风淋除尘净化和精控双离子技术开发出旋风立体式消毒屋，以自然菌、枯草芽孢杆菌和畜禽致病菌为指示微生物或受试菌，以人工喷雾微生物气溶胶的方法污染模拟现场，测定了消毒屋的实用消毒效果。

1 材料与方法

1.1 供试设备 旋风立体式消毒屋（JNDX-1000型，上海罗克环控节能科技股份有限公司）。消毒屋富氧抗菌功能模块、精控双离子灭菌模块与传统风淋室技术结合。风淋出风口处配置双离子灭菌模块，当人员通过消毒屋通道时，病原体被大风量双离子气流吹扫进入净化区并进行第一轮杀灭。未被杀灭的细菌、病毒经过富氧抗菌功能模块被吸入消杀腔中，被高效过滤器拦截并在双离子灭活区进行第二轮杀灭。

1.2 供试菌株 枯草杆菌黑色变种芽胞（ATCC 9372）、金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）、猪链球菌（SH28）和鸡白痢沙门氏菌（CVCC79201）由中国农业科学院上海兽医研究所保存提供。

1.3 培养基 胰蛋白胨大豆琼脂培养基（TSA）、营养肉汤培养基、营养琼脂培养基、生理盐水。

图1 旋风立体式消毒屋产品示意图Fig.2 Schematic diagram of cyclone three-dimensional disinfection house

1.4 试验仪器 MJX-160B-B型生化培养箱、HADJWL-S6型空气微生物采样器、TK-3型气溶胶发生器和温度计、湿度计等。

1.5 试验菌悬液的制备 取各试验菌第3～8代经36℃±1℃培养18 h的新鲜斜面培养物，用TPS(胰蛋白胨生理盐水溶液）洗下菌苔，无菌脱脂棉过滤后，用营养肉汤培养基稀释成所需浓度备用。将制成的菌悬液，进行活菌培养计数，菌悬液浓度为1×108CFU/mL～5×108CFU/mL。细菌繁殖体悬液冷藏保存备用，当天使用。

1.6 气溶胶喷雾染菌 分别在对照组和试验组气雾室中，将微生物气溶胶发生器固定在采样车上并使之位于气雾室内中央位置距地面1.0 m处，按照不同的气溶胶发生装置设定压力、气体流量和喷菌时间喷雾染菌。边喷雾染菌，边用风扇（搅拌器）搅拌。喷雾染菌完毕，继续搅拌5 min，静止5 min。

1.7 消毒前采样 静止5 min后，同时对对照组和试验组气雾室分别进行消毒前采样，作为对照组试验开始前和试验组消毒处理前的阳性对照。在20℃～25℃，相对湿度50%～70%条件下，试验用六级筛孔空气撞击式采样器采样，采样时，将六级筛孔空气撞击式采样器放在气雾室中央1.0 m高处，采样流量为28.3 L/min，采样时间依据预测试验确定（一般对照组和试验组消毒处理前采样5～10 s，试验组消毒后视其消毒效果，如消毒合格采样5～10 min）。

1.8 消毒处理 按待测消毒屋的使用说明，分别开机运行15 s、30 s和60 s。

1.9 消毒后采样 消毒屋作用至预定的第一个时间，即刻对试验组和对照组气雾室同时在消毒前采样点用六级筛孔空气撞击式采样器同法进行空气中自然菌或试验菌进行采样；继续作用至第二个预定消毒时间，再次按前述方法进行采样。以此类推，完成采样。

1.10 培养与结果观察 采样后,无菌操作取出平板，置36℃±1℃培养箱培养48 h进行活菌培养计数。在完成试验组与阳性对照组采样后，将未用的同批培养基与上述两组样本同时进行培养，作为阴性对照。若阴性对照组有菌生长，说明所用培养基有污染，试验无效，更换无菌器材重新进行。

1.11 对气雾室消毒处理 全程试验完毕，对气雾室表面和空气中残留的细菌做最终消毒后，打开通风机，过滤除菌排风，排除气雾室内滞留的污染空气。

1.12 数据处理 同一条件试验重复3次。每组试样重复3 次并取平均值，通过SPSS16.0 软件对数据进行计算处理。

1.1 2.1 空气中含菌量计算 空气中含菌量按下列公式计算。

X——空气含菌量，单位为菌落形成单位每立方米（CFU/m3）；S——六级采样平板上总菌数，单位为菌落形成单位（CFU）；t——采样时间，单位为分（min）。

1.1 2.2 消亡率的计算 消毒屋对空间内自然菌消毒效果以消亡率计，数值以（%）表示，按下列公式计算。

式中：X——消亡率，%；A——消毒前样本平均菌数，单位为菌落形成单位每立方米（CFU/m3）；B——消毒后样本平均菌数，单位为菌落形成单位每立方米（CFU/m3）。

1.1 2.3 杀灭率的计算 消毒屋对空间内细菌消毒效果以杀灭率(或清除率)Kt计，数值以（%）表示，按下列公式）计算。

式中：Kt——消毒处理对空气中细菌的杀灭率（或清除率），单位为%；V0'与Vt'——试验组消毒处理前和消毒过程中不同时间的空气含菌量，单位为菌落形成单位每立方米（CFU/m3）；Nt——空气中细菌的自然衰亡率；V0与Vt——对照组试验开始前和试验过程中不同时间的空气含菌量，单位为菌落形成单位每立方米（CFU/m3）。

2 结果

按照WS/T 648-2019《空气消毒机通用卫生要求》和《消毒技术规范》（2002年版）的要求对消毒屋实用消毒效果进行测定，结果如下：

2.1 消毒屋对自然菌消毒效果测定结果 从表1可以看出，消毒屋运行15 s、30 s和60 s对空气中自然菌的消亡率，3次试验结果均≥90%，符合空气消毒机通用卫生要求（WS/T 648-2019）和《消毒技术规范》（2002年版）中现场试验测试要求。

表1 消毒屋对自然菌消毒效果测定结果Table1 Test results of disinfection effect of disinfection factor disinfection house on natural bacteria

2.2 消毒屋对枯草芽孢杆菌消毒效果测定结果 从表2可以看出，消毒屋运行15 s、30 s和60 s对枯草芽孢杆菌的消亡率，3次试验结果均≥99.0%，其中，消毒屋运行30 s和60 s对枯草芽孢杆菌的消亡率均≥99.9%。符合空气消毒机通用卫生要求（WS/T 648-2019）和《消毒技术规范》（2002年版）中现场试验测试要求。

表2 消毒屋对枯草芽孢杆菌消毒效果测定结果Table2 Test results of disinfection effect of disinfection house on Bacillus subtilis

2.3 消毒屋对畜禽致病性病原菌消毒效果测定结果 从表3可以看出，消毒屋运行15 s、30 s和60 s对3种畜禽致病性病原菌的消亡率，3次试验结果均≥99.0%，消毒屋运行30 s和60 s对3种畜禽致病性病原菌的消亡率均≥99.9%。符合空气消毒机通用卫生要求（WS/T 648-2019）和《消毒技术规范》（2002年版）中现场试验测试要求。

表3 消毒屋对畜禽致病性病原菌消毒效果测定结果Table3 Test results of disinfection effect of disinfection house on pathogenic bacteria of livestock and poultry

3 讨论

通过以上结果得出，消毒屋运行时间可以设置为30 s，此时对空气自然菌的灭菌率>90%，对枯草芽孢杆菌和畜禽致病性病原菌的灭菌率>99.9%，符合空气消毒机通用卫生要求，可以有效提升养殖厂入口的疫病防治水平。

消毒屋将精控双离子灭菌模块与传统风淋室技术结合，采用出风口释放出大量生态双离子主动消杀和高效过滤器拦截并在双离子灭活区被动消杀双管齐下的方式，安全、高效、无死角杀灭细菌病毒。精控双离子灭菌模块利用纳米技术在电晕放电阈值下实现稳定的无声电离，释放高浓度的正负离子形成高效等离子灭活区，重现大自然的空气电离净化过程。

生态级消毒因子发生技术的机理如下：将水分子打开为氢离子和氢氧根离子需要的能量为463 kJ/mol（打开一个氢氧根的键能）。氧气键能为496.4463 kJ/mol。氮气键能为946 kJ/mol。1 eV =1.60217653×10-19J，1 kJ/mol=1000/(6.22×1023)J。所以，KJ/mol=eV×阿弗加德罗常数/(1000×1电子电量），5 ev电子的能量为480 kJ/mol。基于以上计算分析，本技术通过特殊材料介质阻挡放电技术精准调控电离能在5 ev，在不产生臭氧和不对人产生负面影响的前提下，不作用于氧气、氮气及其他光化学污染物，仅将空气中的水分子电离为氢离子和氢氧根离子作为消毒因子[12]，消毒屋内消毒因子浓度可控制在数万个/cc～数十万个/cc，在保证对人员没有伤害的情况下（双离子浓度100万个/cc以下）高效灭菌。

消毒因子灭杀病毒的机理主要包括以下三点：一是消毒因子在细菌细胞膜上大量聚集，细胞膜上的电势差逐渐增高达到一定的值，细胞膜会发生击穿，从而破坏细胞内的电解质，使细菌灭活[13]；二是消毒因子在细菌膜或病毒表面发生中和反应，瞬间释放高能量，破坏细菌结构[14]。三是消毒因子被氧气捕捉生成强氧化性负氧离子，能够氧化细菌中的核酸、蛋白质结构[15]。

为解决畜牧养殖厂入口疫病防治的问题，本课题开发了养殖厂入口旋风立体式消毒屋，并对消毒效果进行了检测。结果表明，本消毒屋运行15 s、30 s和60 s对空气中自然菌的消亡率≥90%；对枯草芽孢杆菌和3种畜禽致病性病原菌，本消毒屋运行15 s的消亡率≥99.0%，运行30 s的消亡率≥99.9%；对消毒屋运行时间可以设置为30 s，此时对空气自然菌的灭菌率>90%，对枯草芽孢杆菌和畜禽致病性病原菌的灭菌率>99.9%，符合空气消毒机通用卫生要求，可有效取代传统落后的喷雾消毒方式，显著提升养殖厂入口的疫病防治水平，在畜牧养殖行业具有较强的应用推广价值。