臭氧消毒研究進展及對新型冠狀病（bìng）毒的（de）滅活啟示
［摘要］新型冠（guàn）狀病毒肺炎（yán）（COVID-19）疫情給人類社會造成了巨大威脅，因新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）在不同環境介質中穩定性的差（chà）異，使如何高效殺（shā）滅 SARS-CoV-2 成為關注的重要問題。在綜述臭氧及其協同技術在病原體（tǐ）滅活中應用（yòng）的基礎上，探討了臭氧氧化技術在 SARS-CoV-2 滅活中的應用可行性，重點闡述了該類（lèi）技術對於病毒的（de）滅活行為及（jí）機理。該綜述可為臭（chòu）氧氧化技術應用於水中新冠病毒滅活及其在不同媒介中的次生傳（chuán）播阻斷提供（gòng）理論依據和實踐參考。
2019 年末（mò）暴發的由新型冠狀病毒（SARS-CoV-2，簡稱“新冠病毒（dú）”）導致的全球性大規模新型（xíng）冠狀（zhuàng）病（bìng）毒（dú）肺炎（COVID-19）疫情給（gěi）人類社會帶來了深遠的影（yǐng）響，到 2021 年5 月為止（zhǐ），全球範圍內已（yǐ）累計報道確診病例超過 1 億例。新冠（guàn）病毒在人群中主（zhǔ）要通過空氣（呼吸道飛沫）和物理接觸進行傳播。SARS-CoV-2 不具有細胞結（jié）構，而是由核糖（táng）核酸（RNA）和結構蛋（dàn）白組成，因外觀像“皇冠”而得名。其中 RNA 是病毒（dú）的遺傳物質，而其結構蛋白（bái）包括囊膜蛋白（E）、膜蛋白（M）、核衣殼蛋白（bái）（N）和刺突蛋白（S）4 種組分，起到（dào）保護病毒核酸和（hé）與宿主細胞結合的作用（yòng）。目前，有研究表明新冠病毒的刺突蛋白會首先與人體細胞中（zhōng）的血管緊張素轉化（huà）酶 2（ACE2）結（jié）合進而達到攻擊人體細胞的目的，其中刺突蛋白1（S1）與（yǔ） ACE2 結合的能力是 SARS 病毒（SARS-CoV，同屬冠狀病毒，導致 2013 年 SARS疫情）的 10~20 倍（bèi），這也（yě）是 SARS-CoV-2 相比於 SARS-CoV 傳（chuán）染性高和致病性強（qiáng）的內在（zài）原因。因此基於新冠病毒的結構組（zǔ）成和致（zhì）病原理，阻斷其（qí）傳播致病的途徑主要有：（1）抑製和幹擾 SARS-CoV-2 的刺突蛋（dàn）白與人體細胞的結合路徑；（2）直接破壞 SARS-CoV-2 的刺突蛋白結構，使病毒無法與宿主（zhǔ）細胞結合（hé）從而失去感染性；（3）破壞 SARS-CoV-2 的核衣（yī）殼蛋白結構，進而使（shǐ） RNA 失去保護而解體；（4）破壞 SARS-CoV-2 的 RNA 鏈，使病毒喪失繁殖能力。
目前而言，切斷病毒在介質中傳播的主要手段仍以紫外消毒、氯製劑消毒和臭氧技術的傳統消毒為主（zhǔ）。其中傳統的氯製劑，如廣泛使用的 84 消毒液，主要（yào）是依靠次氯酸的氧化作（zuò）用實現物體表麵和環境的消毒。雖然次（cì）氯酸能穿透（tòu）細菌（jun1）的細胞壁（bì），破壞細菌的酶係統，使細（xì）菌死亡，但（dàn）是對無細胞結構的病毒的殺（shā）滅效果差，因而存在消毒效率低（dī）和持續性差等缺點。紫外消毒是通過破環微生物的壞脫氧核糖核酸（DNA）和 RNA，幹擾（rǎo）其（qí）複製和轉錄，從而達（dá）到滅（miè）活（huó）的目的，該方法具有效（xiào）率高、不產生二次汙染、廣譜性的優（yōu）勢，但是由（yóu）於需額外提供紫（zǐ）外光源，因而會（huì）受到能耗、光利用率、運行（háng）成本和維護成本的限製。臭氧（O3）作為一種高（gāo）反應活性分子，其氧化電位為 2.07 V，高於過氧化氫、二氧（yǎng）化（huà）氯、氯氣和高錳酸根等氧化劑，分子本子即具有強的氧化能力。此外（wài），臭（chòu）氧在（zài）水中也能轉化形成活性更高的活性氧物種（ROS），如羥基（jī）自由基（•OH，氧化電位 2.8 V），進而進行間接氧化作用。臭氧（yǎng）的直接和間接（jiē）氧化不僅可以降解水中汙染物，還可以消毒殺菌，如（rú）臭（chòu）氧及其衍化產生的（de）自由基（jī）能夠滅活各種病原（yuán）體（tǐ），如細菌、原生動物、真菌和病毒等。因（yīn）而，臭氧氧化及其協（xié）同技術在阻斷新冠病（bìng）毒傳播和滅殺方麵的具有很好的應用前景。臭氧用作消（xiāo）毒劑，相比於氯（lǜ）製劑更有效、反（fǎn）應時間更短且微生物再生率低。此外，臭氧技術還可（kě）以提高下遊（yóu）工段的效率，如能減少（shǎo）膜工藝中的結垢，同時過量（liàng）的臭氧氣體能在較短的時間內分（fèn）解為氧氣，因而次生環境問題相比於氯消毒技術來說（shuō）大大降（jiàng）低。但（dàn）是當前的臭氧技術也麵（miàn）臨多種多樣（yàng）的問題，如為了達到有效消毒常投加高臭氧劑量，過量的臭氧雖然（rán）可以（yǐ）同時去除有機微汙染物，但也會腐蝕管道設備，且與溶（róng）解（jiě）的有（yǒu）機微汙染物發生不完全氧化反應會產生毒害消毒副產物，這一過（guò）程不僅增加了能耗，而且會帶來（lái）一定的環境健康風險。因而針對實際應用，優化臭氧消毒技術及臭氧耦合消毒工藝的開發也成為了未來（lái）的重要發展方向。
筆者通過綜（zōng）述臭氧及臭氧協同技術在原生動物、細菌和病毒等病原微生物滅活中（zhōng）的應用，並結合很新關於臭（chòu）氧技術用於滅活（huó）新冠病毒 SARS-CoV-2 的研究，深入探究臭氧對新冠病毒（dú）的滅活行為及機理，提出此類技術的適用性及未來發（fā）展方向（xiàng），由此可為臭（chòu）氧氧化技術應用（yòng）於新冠病毒滅活及其在不同（tóng）媒介中的次（cì）生傳（chuán）播阻斷提供理論依據和實踐參考。
冀豪棟，孫豐賓，賴波，劉文
1. 北京大學環境科學與（yǔ）工（gōng）程學院水沙教育部重點實驗室（shì），北京 100871；
2. 北（běi）京大學國（guó）家（jiā）環境保護河流（liú）全物質通（tōng）量重點實驗室，北京 100871；
3. 四（sì）川大學建築與環境（jìng）學院；中德（dé）水（shuǐ）環境與健康研究中心，四川成都 610065；
4. 中國醫學裝備協會醫院（yuàn）建（jiàn）築與裝備（bèi）分會醫院水係統研究中心，四川成都 610065）
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臭氧消毒
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