等离子臭氧法与低温冷冻臭氧法档案消毒效能比较研究

胡晓娟 蔡 武 侍 炜 胡传伟 栾宁丽

（1.宿迁市档案馆，江苏宿迁，223800；2.宿迁市宿豫区档案馆，江苏宿迁，223800；3.泗阳县档案馆，江苏泗阳，223700；4.江苏省档案馆，江苏南京， 210019）

当前各级各类档案馆通常使用的档案消毒方法包括臭氧消毒法、低温冷冻法、真空充氮法、药物熏蒸法等[1］，其中臭氧消毒法因其消毒效果较好而被广泛使用。然而，目前大部分的消毒设备都是基于单个消毒因子。为提高消毒效率，可探索多消毒因子结合的方式，形成协同强化效应，从而达到优势互补。鉴于此，本论文对当前主流的两类复合消毒方法——等离子臭氧消毒法和低温冷冻臭氧消毒法进行比较分析，通过有资质第三方权威机构的检测，评估以上两种方法灭菌效果和臭氧泄露与残留情况，为各级各类档案馆选择安全、高效和规范的消毒技术提供参考，也可作为消毒设备研发机构、生产企业改进生产技术和工艺的依据。

一、 档案霉菌和臭氧危害分析

1. 霉菌对档案的危害

霉菌产生的纤维素酶及有机酸类物质均能对纸张品质产生持续的影响。在室温下，纤维素酶可以使档案纸张中的纤维素加速水解，降低纸张的牢固性。有机酸类可通过降低纸张的机械强度使其力学性能下降，在纸张表面形成色斑。在合适的条件下，霉菌又可形成多种形态的孢子，孢子凭借自身分泌的酶，将纸张中的纤维素、木质素和几丁质等物质分解，从而获得营养，以维持自身的繁殖过程。

2. 霉菌对人体健康的危害

档案表面的霉菌和档案库房空气中飘浮的真菌孢子，能够通过呼吸道感染引发多种呼吸系统疾病[2］，比如哮喘、变异性鼻炎和过敏性肺炎等，还有可能导致多种皮肤病，比如荨麻疹、慢性真菌病及皮肤、指（趾）甲癣病等。因为霉菌产生的毒素具有很强的耐热性，很难变性和失活，所以这些毒素会持续性地污染档案库房环境，并对人体造成长期的慢性损害。

3. 臭氧对人体健康的危害

《国际大气质量标准》（NAAQS）规定人体1个小时最大可接受臭氧浓度为0.26 mg/m3。中华人民共和国环境保护部颁布的《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）[3］对臭氧的含量进行了限定，其中，一类区（自然保护区、风景名胜区和其他需要特别保护的地域）采用了限制臭氧含量的一级含量（日最大8小时平均值：0.1 mg/m3，1小时平均值：0.16 mg/m3），二类区（居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区）采用二级浓度限值（8小时平均值：日最高为0.16 mg/m3，1小时平均值为0.2 mg/m3）。

在0.32 mg/m3的臭氧环境中活动1小时，就会咳嗽、呼吸困难和肺功能下降。浓度更高则会引起胸痛、肺功能损伤以及思维能力下降。[4］流行病学调查显示，长时间吸入臭氧会导致呼吸系统疾病（如哮喘病和慢性阻塞性肺疾患）发病率和死亡率增加，同时，患者的住院和急诊率也会增加[5-6］，并且敏感人群可能更容易受到臭氧暴露的危害。因此，严格控制档案消毒过程中的臭氧泄露和残余量就显得必要。

二、 两种方法的消毒原理

本文比较的两类消毒方法属于复合消毒法。等离子臭氧法是结合等离子和臭氧两种消毒因子，实现1+1＞2 的效果；低温冷冻臭氧法是组合低温冷冻和臭氧实现对档案的消毒。以下介绍两类复合消毒法中的消毒因子。

1. 臭氧的消毒原理

臭氧有很强的氧化性，可以灭菌、消毒、除味、脱色、降解有机物质。臭氧对微生物的杀灭作用，主要通过分解微生物中的葡萄糖所需的酶，使细菌灭活来实现；还能通过细胞膜组织对外层的脂质蛋白和内层的脂多糖起到渗透作用，引起细菌的细胞膜渗透性改变，从而导致细菌的溶解和死亡；臭氧也会对细菌细胞器和遗传物质造成直接的损害，使其新陈代谢受阻，从而使细菌死亡。[7］

2. 等离子的消毒原理

等离子体作用机理主要包括UV、pH、电场、高速电子和活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等。[8］通过高能粒子轰击产生的蚀刻作用，等离子体在细胞膜表面持续累积电荷，从而造成电穿孔，ROS和RNS对细胞膜的组成进行氧化，带电粒子在细胞膜上累积，在电场的作用下，细胞膜上蛋白质的三维结构会发生变化，造成蛋白质脱离等多种方式完成杀菌。

3. 低温冷冻的消毒原理

温度是微生物生存的基本条件。持续低温可降低细菌体内多种新陈代谢酶的活性，中断正常的生理活动，使细菌死亡。通过设定特定的低温范围，使得微生物体内的液体析出水分并结冰，不断扩大的冰晶使原生质遭受机械损伤、脱水并使其生理结构受到破坏，使细胞膜破裂，霉菌死亡。[9］

三、 实验室检测与分析

本研究中实验方法的依据为《公共场所卫生检验方法》（GB/T 18204.4—2013）中第1 部分物理因素、第2 部分化学污染物和第4 部分公共用品用具微生物。本研究的样本采样和检测单位为上海专业环境检测技术有限公司。整个过程均是基于研究目的和研究设计，在馆方的委托和授意下，在设备提供方和检测方的共同参与和见证下，严格按照相关流程实施。

通过对室内空气中霉菌的灭菌实验，将标准的黑曲霉菌种接种到PDA培养基平板上，并进行培养，观察其菌落数，随后，将培养皿置于等离子体臭氧档案消毒舱（型号：森林雨-MQ-800W）和低温冷冻臭氧消毒舱（型号：大昌-DCLD-30）中，再采用相同的方法采样、接种、培养并统计菌落数量，对比两种消毒方法处理前后培养皿内标准霉菌的生长情况。

1. 霉菌的除灭效果比较

在宿迁市下属的泗洪县档案馆和泗阳县档案馆进行霉菌消杀实验，结果显示：泗洪县档案馆等离子臭氧消毒舱对平皿黑曲霉的杀灭率达99%以上，显示出较好的杀灭效果；在泗阳县档案馆低温冷冻臭氧消毒库进行杀菌实验，在臭氧模式下，平皿黑曲霉的杀灭率为81.3%，低温冷冻模式下平均杀灭率仅为60%。（见表1）

表1 两种不同类型消毒舱灭菌效果比较

2. 臭氧泄露和残留比较

实验数据显示等离子臭氧法和低温冷冻臭氧法在消毒过程的臭氧泄漏量和残留量，均达到国家规定的一类标准限值（0.16 mg/m3）且远低于该限值。（见表2）

表2 两种消毒舱的臭氧泄露量和残留量对比

四、 研究结论与讨论

本次研究利用实验数据，对比分析了等离子臭氧法和低温冷冻臭氧法两种不同消毒方法的除霉效果和臭氧泄露与残留量。结果表明，这两类设备的除霉效果存在着很大的差别，等离子臭氧的除霉效果较好，和相关文献研究一致[10-11］，其效果显著优于低温冷冻臭氧法，低温冷冻臭氧法也不及单纯臭氧消毒的效果[12］。这可能是因为：等离子和臭氧的联合协同相加效应，可以对霉菌进行多维消杀，优于臭氧单因子消毒的效果；另外，由于低温冷冻对霉菌更多的是一种抑制作用，使霉菌暂时进入休眠状态，停止物质的代谢，所以在一定的消毒时间内，其很难被完全消灭，在离开低温冷冻环境后，霉菌活力和繁殖能力会迅速恢复，继续损害档案；低温下臭氧的氧化能力受到抑制，不能完全发挥出常温下的氧化能力，很难达到杀菌效果（97%）。与此同时，等离子臭氧法的消毒时间（1h）明显短于低温冷冻臭氧法（34h），表现出更高的消毒效率，可大大降低档案消毒的成本，而且冷冻和臭氧叠加也大大增加能耗成本。

等离子臭氧法除了具备霉菌消杀优势，还具备低温冷冻臭氧法不具备的其他特点。一是等离子体的空气净化功能——等离子体通过吸附功能对消毒舱内的尘埃进行净化，提升臭氧的生成质量和效率；二是等离子臭氧消毒舱设置了动态吹扫功能，可以实现由表及里的深度消杀，充分发挥臭氧的消毒效果。

低温冷冻臭氧法除了消杀不彻底和消杀时间长之外，还需要注意消毒后档案不宜立即出舱，避免室内的常温空气遇到极低温，档案表面凝结水珠，导致档案受潮，对纸张造成损害。因此，在应用低温冷冻臭氧法时需要增加自然回温的过程，再出舱入库和上架储存，这无疑又会增加消毒的时长，降低了工作效率。

目前，国内外还未有关于这两种不同类型的复合杀菌方法的对比研究，文献中尚未见到对两类复合消毒法消毒效果比较。本研究尝试开展相关探索，但在实验设计方案和实验数据的采集上还存在一定的缺陷与局限，有待进一步完善。今后的研究还需对实验条件、实验菌种、实验样本大小以及实验环境等方面加以控制，从而增强实验结果的可比性和实验结论的可靠性与可信度。

档案消毒设备应当归为消毒产品范畴。为规范消毒产品生产经营活动，2009 年我国发布《消毒产品生产企业卫生许可的规定》，要求有关消毒剂使用和消毒设备相关企业落实备案申请，以规范消毒产品的生产和经营，并对其进行了详细的登记，从而维护消毒产品的市场秩序。但当前市场上档案行业的消毒卫生产品质量、消毒效果良莠不齐，对其是否该归类于消毒产品范畴，行业尚未形成一致意见，这给档案消毒产品的有效性和安全性带来了很大的风险。在倡导绿色环保和科技创新的大环境下，应制定档案行业消毒标准，规范消毒产品市场秩序，为档案行业提供安全高效的消毒方案，才能实现档案保护和职业健康防护的双重目标。