臭氧是一種廣譜殺菌劑,可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽孢、病毒、真菌等,并可破壞肉毒桿菌素,臭氧在水中殺菌速度比氯快的多,是氯的3000倍。
臭氧的廣譜殺菌原理
臭氧的殺菌作用是生物氧化過程,臭氧的強(qiáng)氧化作用使微生物細(xì)胞中的多種成分產(chǎn)生氧化,從而產(chǎn)生不可逆變的變化而死亡。一般認(rèn)為,臭氧滅病毒上通過直接破壞其核糖核酸(RNA)或DNA物質(zhì)完成的。而殺滅細(xì)菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用于細(xì)胞壁,是膜構(gòu)成成分受損傷,導(dǎo)致新陳代謝障礙并抑制其生長(zhǎng),臭氧繼續(xù)滲透破壞膜內(nèi)組織,直至殺死。濕度增加提高殺滅率,是由于高濕度下細(xì)胞膜膨脹變薄,其組織容易被臭氧破壞。濕度增加提高殺滅率,是由于高濕度下細(xì)胞膜膨脹變薄,其組織容易被臭氧破壞。
臭氧殺菌效果
臭氧對(duì)細(xì)菌繁殖體
李懷恩等觀察了臭氧氣體對(duì)空氣中綠膿桿菌的殺滅作用。在15℃,濕度73%,臭氧濃度0.08~0.6ppm時(shí),30分鐘內(nèi)殺滅率達(dá)到99.9%以上;伍學(xué)洲等試驗(yàn)臭氧對(duì)大腸桿菌殺滅率為100%,對(duì)金黃色葡萄球菌殺滅率為95.9%,對(duì)綠膿桿菌殺滅率為89.8%,顧士圻等試驗(yàn),臭氧對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌殺滅率分別為99.7%、99.9%。居喜娟等試驗(yàn)用臭氧可殺滅空氣中的白色葡萄球菌99.99%;Burleson(國(guó)外)等試驗(yàn)將臭氧氣體通入染有金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、熒光假單胞菌、鼠傷寒沙門氏菌、福氏痢疾桿菌、霍亂弧菌的磷酸鹽緩沖液中,作用15秒后,以上細(xì)菌全部殺滅;白希堯等發(fā)現(xiàn)臭氧水溶液殺菌作用強(qiáng)大,且速度極快,濃度為0.3mg/L的臭氧水溶液作用1分鐘,大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺滅率均達(dá)100%。
臭氧對(duì)細(xì)菌芽胞
瞿發(fā)林等報(bào)告,以5.5mg/m3的臭氧作用下45分鐘,可將100mL塑料瓶?jī)?nèi)滴染的枯草桿菌黑色變種芽胞100%殺滅;居喜娟等報(bào)道,在1m3試驗(yàn)柜內(nèi),開啟500mg/h的臭氧發(fā)生器60分鐘可對(duì)空氣中的枯草桿菌黑色變種芽胞殺滅率達(dá)99.95%;歐陽(yáng)川等在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)條件下,將臭氧氣體通入染菌井水中,臭氧濃度達(dá)3.8~4.6mg/L時(shí),作用3~10分鐘,水中枯草桿菌黑色變種芽孢殺滅率達(dá)99.999%。
臭氧對(duì)病毒
李紹忱等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)10.3mg/m3濃度臭氧作用30分鐘后,乙型肝炎表面抗原(HbsAg)的滴度從1:256降至1:64。史江等報(bào)告,臭氧濃度13.6mg/m3時(shí)使用30分鐘,使HbsAg破壞99.99%,使用甲型肝炎病毒抗原(HAAg)破壞100%;國(guó)外Wolo等實(shí)驗(yàn)證明0.5ppm的臭氧可滅活空氣中的甲型流感病毒99%;Herbold等報(bào)告,在20℃水中,臭氧濃度為0.13mg/L時(shí),可以100%的滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒I型(PVI)。臭氧滅活病毒速度極快,當(dāng)臭氧濃度分別為0.09mg/L~0.8mg/L時(shí),在反應(yīng)最初5秒鐘內(nèi),噬菌體T2即可被滅活5~7個(gè)對(duì)數(shù)值。Finch發(fā)現(xiàn)水中含臭氧濃度40μg/L時(shí),作用20秒鐘,可使大腸桿菌噬菌體ms2滅活4個(gè)對(duì)數(shù)值。Vaughn等在4℃條件下,對(duì)比了臭氧對(duì)猿輪狀病毒SA-H和人輪狀病毒2型的滅活效果,發(fā)現(xiàn)兩種病毒均能被0.25mg/L的臭氧迅速滅活。Crpend等檢測(cè)了經(jīng)臭氧處理后的血清中愛滋病毒(HIV)的滅活情況,證明當(dāng)臭氧濃度為4mg/L時(shí),可將滴度為106CID50/mLHIV全部滅活,病毒滴度下降6個(gè)對(duì)數(shù)值。
臭氧對(duì)真菌
汪華明等報(bào)道,臭氧濃度為9.6mg/L時(shí),作用100分鐘對(duì)雜色曲霉與桃色擬毒霉的殺滅率達(dá)100%,對(duì)蠟葉枝孢霉23mg/L30分鐘、青黑霉在12.5mg/L作用35分鐘、桔青霉在15.4mg/L作用30分鐘,尖鐮孢霉在15.5mg/L時(shí)作用20分鐘,均可達(dá)100%滅活率。對(duì)于煙曲霉、細(xì)交鏈孢霉、爪哇毛霉等,在臭氧濃度為3.85~10.7mg/L時(shí)作用10~20分鐘滅活率達(dá)96.4%。伍學(xué)洲等發(fā)現(xiàn),臭氧在30分鐘內(nèi)對(duì)青霉菌的殺滅率為93.8%,對(duì)毛霉菌的殺滅率為100%;白希堯等報(bào)告,濃度為15mg/L的臭氧水溶液作用1分鐘,可100%地殺滅試驗(yàn)中的黑曲霉和酵母。
臭氧對(duì)原蟲
Finch等比較了22℃時(shí)臭氧對(duì)蘭氏賈弟鞭毛蟲和鼠型賈弟鞭毛蟲色曩的滅活效果,當(dāng)Ct值0.86mg.min/L時(shí),可使鼠型賈弟鞭毛蟲減少4個(gè)對(duì)數(shù)值,Ct值為2.5mg.min/L時(shí),使蘭氏賈弟鞭毛蟲減少4個(gè)對(duì)數(shù)值。Korich等比較了臭氧、二氧化氯、氯對(duì)凈化水中的微小隱孢子蟲卵囊的滅活作用試驗(yàn)證明,1ppm的臭氧作用5分鐘可以滅活90%的卵囊,1.3ppm的二氧化氯則需作用1小時(shí),80ppm的氯則需作用1.5小時(shí)才能達(dá)到同樣效果。
表1 臭氧在空氣中的殺菌效果(1ppm=2mg/m3)
菌種
|
臭氧濃度(ppm)
|
時(shí)間(min)
|
殺菌率(%)
|
菌種
|
臭氧濃度(ppm)
|
時(shí)間(min)
|
殺菌率(%)
|
枯草桿菌
|
0.5
|
5
|
99.99
|
金黃色葡萄球菌
|
0.3
|
0.5
|
100
|
0.9
|
10
|
100
|
黑曲霉菌
|
1.5
|
1.0
|
100
|
3.0
|
20
|
100
|
酵母菌
|
1.5
|
1.0
|
100
|
3.5
|
40
|
100
|
大腸桿菌
|
0.2
|
1
|
99.98
|
鼠傷寒桿菌
|
0.2
|
1
|
100
|
0.5
|
5
|
100
|
0.5
|
5
|
100
|
乙型肝炎表面抗原HBXAg
|
0.5
|
5
|
66
|
宋內(nèi)氏菌
|
0.2
|
1
|
100
|
0.9
|
10
|
66
|
0.5
|
5
|
100
|
3.0
|
20
|
100
|
白色葡萄球菌
|
0.2
|
1
|
100
|
3.5
|
40
|
100
|
0.5
|
5
|
100
|
4.5
|
60
|
100
|
表2 臭氧水的殺菌效果
菌種
|
菌落數(shù)(10個(gè)/L)
|
臭氧水濃度(mg/L)
|
處理時(shí)間(min)
|
殺滅率(%)
|
細(xì)菌總數(shù)
|
3.4×10
|
1.0
|
1.0
|
100
|
多不可計(jì)
|
1.0
|
1.0
|
100
|
大腸桿菌
|
2.4×10
|
0.3
|
0.5
|
100
|
1.1×10
|
0.23
|
1.0
|
100
|
金黃色葡萄球菌
|
多不可計(jì)
|
0.3
|
0.5
|
100
|
1.2×10
|
0.26
|
1.0
|
100
|
黑曲霉菌
|
多不可計(jì)
|
1.5
|
1.0
|
100
|
酵母菌
|
多不可計(jì)
|
1.5
|
1.0
|
100
|
乙型肝炎表面抗原HBXAg
|
256(+ +)
|
4.0
|
1.0
|
100
|
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