沿面放电产生的臭氧对空气中微生物杀灭作用影响因素的研究
作者：顾春英 薛广波 居喜娟
单位：第二军医大学流行病学教研室，上海 200433
关键词：臭氧；杀菌影响因素；相对湿度；温度
中国消毒学杂志990304 提要 按照析因试验设计，以沿面放电臭氧消毒器进行臭氧对空气中细菌芽胞杀灭效果受温、湿度影响的试验。结果表明，在试验范围内，随着温度或相对湿度升高，臭氧对空气中枯草杆菌黑色变种芽胞的杀灭效果均明显增强，尤以相对湿度的影响较大。温度与相对湿度间存在交互作用。
STUDY ON FACTORS INFLUENCING THE KILLING EFFECT
OF OZONE PRODUCED BY SURFACE
DISCHARGE ON MICROORGANISMS IN AIR
, 百拇医药
Gu Chunying Xue Guangbo Ju Xijuan
Department of Epidemiology, the Second Military Medical University,Shanghai 200433
Abstract
The disinfector generating ozone by surface discharge is composed of 4 ozone-generating plates with working voltage of 220 V. Experimental study on influence of temperature and humidity on efficacy of ozone in killing bacterial spores in air was carried out using this disinfector and factorial design.
, http://www.100md.com
The results indicated that the efficacy of ozone in killing spores of Bacillus subtilis var. niger in air increased significantly with increasing temperature or relative humidity within the ranges tested, with the influence of relative humidity being especially large. There was interaction between temperature and relative humidity, i.e. changes in temperature caused corresponding changes in degree of influence of relative humidity and vice versa.
Key words ozone factors influencing killing of bacteria relative humidity temperature
, http://www.100md.com
沿面放电臭氧发生技术是新型的臭氧发生技术。在实验室内，以按该原理制成的臭氧消毒器(由4个臭氧发生片组成，工作电压为220V，下简称消毒器，仙马科技发展公司和本教研室共同研制)进行了臭氧对空气微生物消毒效果影响因素的试验研究。现将结果报告如下。
1方法
1.1影响因素及其水平的设定
选择温度(A)和相对湿度(B)两个影响因素，各取三个水平：
A1=10℃ A2=20℃ A3=30℃
B1=50% B2=70% B3=90%
参照文献〔1〕采用了3×3析因设计表作出析因试验的设计：
, http://www.100md.com
A1 A2 A3
B1 A1B1 A2B1 A3B1
B2 A1B2 A2B2 A3B2
B3 A1B3 A2B3 A3B3
按上设计，共有9组试验，每组重复3次。
, http://www.100md.com
1.2杀菌试验
试验菌为枯草杆菌黑色变种(ATCC 9372)芽胞。按文献〔2〕方法制备芽胞并配成浓度为109cfu/ml的芽胞悬液。试验时，先将1.3m3全封闭试验柜内温度、相对湿度调至试验值。采用全玻璃同心圆喷雾器(喷出气溶胶颗粒<5μm)，以2kg/cm2压力向试验柜内喷芽胞悬液3min。喷后静置1min，用全玻璃液体冲击式采样器，以10L/min流量采消毒前柜内空气中菌。然后，开启消毒器(对照组不开消毒器)，进行10min的消毒处理。采集消毒后柜内空气中菌。取采样液，以平板涂布法进行活菌计数。计算对照组菌自然衰亡率与试验组杀灭率。
1.3 数据处理
对各温度和相对湿度的杀灭率进行析因分析。用方差分析法分析温度与相对湿度对臭氧杀灭空气中细菌芽胞效果的影响程度，并分析两者间有无交互作用。
, http://www.100md.com
1.4 空气中臭氧浓度的测定
测定以MCA-201型臭氧分析仪(上海物理光学仪器厂产)进行测定时，将流量调为50ml/min，再校正仪器至零点。待其稳定后，置取样管于试验柜内。打开柜内消毒器并计时，测量消毒器开机至规定时间情况下，空气中所含臭氧的浓度。
2结果
2.1不同温、湿度下的杀菌效果
经测定，开消毒器10min，试验柜内空气中臭氧浓度为33.8mg/m3。开消毒器10min对柜内空气中枯草杆菌黑色变种芽胞的杀灭效果，随温度或相对湿度升高而增强(表1)。
表1温度和相对湿度各水平组的杀灭率
Table 1 Results of killing rate at different levels of temperature and relative humidity 温度(A)
, 百拇医药
Temperature(℃)
相对湿度(B)
Relative humidity(%)
自然衰亡率
Natural decay rate(%)
平均杀灭率
Average killing
标准误
Standard error(%)
10(1)
50(1)
, 百拇医药
5.8047
88.5507
2.8105
70(2)
6.0345
95.1824
0.4442
90(3)
9.1537
98.6935
0.3304
20(2)
, 百拇医药 50(1)
5.6979
91.2867
0.2412
70(2)
8.5919
94.0823
1.3516
90(3)
10.7861
99.7977
0.1685
, 百拇医药 30(3)
50(1)
7.7519
91.6334
0.8869
70(2)
6.5903
98.7039
1.0127
90(3)
9.7713
99.9259
0.0115
, 百拇医药
注:结果为3次试验平均值。
Note:The reaults were means of 3 tests.
2.2 资料的方差分析结果
应用SAS统计软件分别计算总体的、A因素的、B因素的、A和B交互作用的及误差的离均差方和(SS)。对各因素单独作用、因素间交互作用进行显著性检验，即方差分析，根据自由度df求出均方M(M=SS/df)，算出F值(M因素/M误差)，并得到P值(表2)。其中，除AB交互作用外，均P<0.001，各杀灭率间有高度显著性差异。温度和相对湿度的影响均很大，相对湿度的影响尤甚。A和B交互作用的P<0.05，说明两者间有交互作用，即当温度水平改变时，相对湿度的影响程度也有所改变，反之亦然。
表2 各杀灭率的方差分析
Table 2 Analysis of variance of various killing rates 变异来源
, 百拇医药
Variation source
SS
df
M
F
P
处理组间
Between treated groups
423.9837
8
52.9980
39.98
, http://www.100md.com 0.0001
温度(A)
Temperature
31.6322
2
15.8161
11.93
0.0005
相对湿度(B)
Relative humidity
369.1487
2
, http://www.100md.com
184.5744
139.24
0.0001
AB交互作用
Imteraction of A and B
23.2026
4
5.8006
4.38
0.0120
误差
Error
, http://www.100md.com
23.8617
18
1.3256
总变异
Total variation
447.8454
在一因素同一水平下观察另一因素不同水平杀灭率间的差别(表3)，除相对湿度为90%时，温度三个水平的杀灭率间无显著性差异(P>0.1)外，温、湿度其它水平的杀灭率间均有显著性差异(P<0.01)。在两两比较中(表3)，30℃时相对湿度70%和90%的杀灭率间，相对湿度为50%的温度20℃和30℃者间，相对湿度为70%的温度10℃和20℃者间，及相对湿度为90%的温度任何两水平杀灭率间均无显著性差异(P>0.2)，其它的杀灭率间均有显著性差异(P<0.01)。表3 单因素不同水平杀灭率的方差分析表
, 百拇医药
Table 3 Single factor analysis of variance of killing rates at different levels 比较对象
Comparison object
SS
df
M
F
S
(B1-B3)/A1
159.1846
2
79.5923
, 百拇医药
60.04
0.0001
(B1-B3)/A2
112.9173
2
56.4586
42.59
0.0001
(B1-B3)/A3
120.2495
2
60.1248
, 百拇医药
45.36
0.0001
(A1-A3)/B1
17.1097
2
8.5544
6.45
0.0077
(A1-A3)/B2
34.9707
2
17.4854
, http://www.100md.com 13.19
0.0003
(A1-A3)/B3
2.7544
2
1.3772
1.04
0.3741
(B1vsB2)/A1
65.9692
1
65.9692
49.77
, http://www.100md.com
0.0001
(B1vsB3)/A1
154.3156
1
154.3156
116.41
0.0001
(B2vsB3)/A1
18.4921
1
18.4921
13.95
, http://www.100md.com
0.0015
(B1vsB2)/A2
11.7231
1
11.7231
8.84
0.0081
(B1vsB3)/A2
108.6548
1
108.6548
81.97
, 百拇医药
0.0001
(B2vsB3)/A2
48.9981
1
48.9981
36.96
0.0001
(B1vsB2)/A3
74.9879
1
74.9879
56.57
, http://www.100md.com
0.0001
(B1vsB3)/A3
103.1467
1
103.1467
77.81
0.0001
(B2vsB3)/A3
2.2397
1
2.2397
1.69
, http://www.100md.com
0.2101
(A1vsA2)/B1
11.2291
1
11.2291
8.47
0.0093
(A1vsA3)/B1
14.2552
1
14.2552
10.75
, http://www.100md.com
0.0042
(A2vsA3)/B1
0.1803
1
0.1803
0.14
0.7166
(A1vsA2)/B2
1.8151
1
1.8151
1.37
, http://www.100md.com 0.2572
(A1vsA3)/B2
18.6021
1
18.6021
14.03
0.0015
(A2vsA3)/B2
32.0388
1
32.0388
24.17
, 百拇医药 0.0001
(A1vsA2)/B3
1.8289
1
1.8289
1.38
0.2555
(A1vsA3)/B3
2.2781
1
2.2781
1.72
0.2064
, 百拇医药
(A2vsA3)/B3
0.0246
1
0.0246
0.02
0.8931
3 讨论
据报道，随温度升高，臭氧杀菌效果增强，但较其它消毒剂受温度影响为小〔3〕。相对湿度越高，臭氧杀灭微生物的效果 越好〔4〕。其可能是，高湿时细胞因吸收较多水分致胞膜膨胀变薄而增强对臭氧的敏感性。亦有认为，高湿时芽胞表面聚集的水分可加快臭氧与芽胞结构中有机物的反 应〔5〕。温、湿度多因素及其交互作用则鲜见报道。
, http://www.100md.com
析因试验是一种多因素的交叉分组试验，既可检验各因素的差异，亦可检验各因素的交互作用。本研究结果表明：温度、相对湿度对臭氧消毒空气效果均有明显影响，随温度或相对湿度升高，杀灭率明显上升，尤以相对湿度的影响较大。温度与相对湿度间存在交互作用，温度变化时，相对湿度的影响程度也相应改变，反之亦然。在单因素不同水平的杀灭率比较中，相对湿度为90%时，崐温度三个水平的杀灭率间无明显差别，说明当相对湿度>90%时，所试温度对臭氧的消毒效果无明显影响。
参考文献
〔1〕金丕焕主编.医用统计方法.上海：上海医科大学出版社，1993:71～73.
〔2〕薛广波主编.实用消毒学.北京：人民军医出版社，1986:79～80.
〔3〕薛广波主编.消毒.灭菌.防腐.保藏.北京：人民卫生出版社，1993:159～164.
〔4〕黄仙钟，骆淑敏，曾常红.DCHX-63B型电子消毒柜消毒效果.中国消毒学杂志，1995；12(3):170.
〔5〕居喜娟，薛广波，陈北川，等.CD22-0.5型电子消毒器杀菌效果的研究.中国消毒学杂志，1992；9(4):230.
收稿日期：1998-08-24 修回日期：1999-01-06, 百拇医药
单位：第二军医大学流行病学教研室，上海 200433
关键词：臭氧；杀菌影响因素；相对湿度；温度
中国消毒学杂志990304 提要 按照析因试验设计，以沿面放电臭氧消毒器进行臭氧对空气中细菌芽胞杀灭效果受温、湿度影响的试验。结果表明，在试验范围内，随着温度或相对湿度升高，臭氧对空气中枯草杆菌黑色变种芽胞的杀灭效果均明显增强，尤以相对湿度的影响较大。温度与相对湿度间存在交互作用。
STUDY ON FACTORS INFLUENCING THE KILLING EFFECT
OF OZONE PRODUCED BY SURFACE
DISCHARGE ON MICROORGANISMS IN AIR
, 百拇医药
Gu Chunying Xue Guangbo Ju Xijuan
Department of Epidemiology, the Second Military Medical University,Shanghai 200433
Abstract
The disinfector generating ozone by surface discharge is composed of 4 ozone-generating plates with working voltage of 220 V. Experimental study on influence of temperature and humidity on efficacy of ozone in killing bacterial spores in air was carried out using this disinfector and factorial design.
, http://www.100md.com
The results indicated that the efficacy of ozone in killing spores of Bacillus subtilis var. niger in air increased significantly with increasing temperature or relative humidity within the ranges tested, with the influence of relative humidity being especially large. There was interaction between temperature and relative humidity, i.e. changes in temperature caused corresponding changes in degree of influence of relative humidity and vice versa.
Key words ozone factors influencing killing of bacteria relative humidity temperature
, http://www.100md.com
沿面放电臭氧发生技术是新型的臭氧发生技术。在实验室内，以按该原理制成的臭氧消毒器(由4个臭氧发生片组成，工作电压为220V，下简称消毒器，仙马科技发展公司和本教研室共同研制)进行了臭氧对空气微生物消毒效果影响因素的试验研究。现将结果报告如下。
1方法
1.1影响因素及其水平的设定
选择温度(A)和相对湿度(B)两个影响因素，各取三个水平：
A1=10℃ A2=20℃ A3=30℃
B1=50% B2=70% B3=90%
参照文献〔1〕采用了3×3析因设计表作出析因试验的设计：
, http://www.100md.com
A1 A2 A3
B1 A1B1 A2B1 A3B1
B2 A1B2 A2B2 A3B2
B3 A1B3 A2B3 A3B3
按上设计，共有9组试验，每组重复3次。
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1.2杀菌试验
试验菌为枯草杆菌黑色变种(ATCC 9372)芽胞。按文献〔2〕方法制备芽胞并配成浓度为109cfu/ml的芽胞悬液。试验时，先将1.3m3全封闭试验柜内温度、相对湿度调至试验值。采用全玻璃同心圆喷雾器(喷出气溶胶颗粒<5μm)，以2kg/cm2压力向试验柜内喷芽胞悬液3min。喷后静置1min，用全玻璃液体冲击式采样器，以10L/min流量采消毒前柜内空气中菌。然后，开启消毒器(对照组不开消毒器)，进行10min的消毒处理。采集消毒后柜内空气中菌。取采样液，以平板涂布法进行活菌计数。计算对照组菌自然衰亡率与试验组杀灭率。
1.3 数据处理
对各温度和相对湿度的杀灭率进行析因分析。用方差分析法分析温度与相对湿度对臭氧杀灭空气中细菌芽胞效果的影响程度，并分析两者间有无交互作用。
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1.4 空气中臭氧浓度的测定
测定以MCA-201型臭氧分析仪(上海物理光学仪器厂产)进行测定时，将流量调为50ml/min，再校正仪器至零点。待其稳定后，置取样管于试验柜内。打开柜内消毒器并计时，测量消毒器开机至规定时间情况下，空气中所含臭氧的浓度。
2结果
2.1不同温、湿度下的杀菌效果
经测定，开消毒器10min，试验柜内空气中臭氧浓度为33.8mg/m3。开消毒器10min对柜内空气中枯草杆菌黑色变种芽胞的杀灭效果，随温度或相对湿度升高而增强(表1)。
表1温度和相对湿度各水平组的杀灭率
Table 1 Results of killing rate at different levels of temperature and relative humidity 温度(A)
, 百拇医药
Temperature(℃)
相对湿度(B)
Relative humidity(%)
自然衰亡率
Natural decay rate(%)
平均杀灭率
Average killing
标准误
Standard error(%)
10(1)
50(1)
, 百拇医药
5.8047
88.5507
2.8105
70(2)
6.0345
95.1824
0.4442
90(3)
9.1537
98.6935
0.3304
20(2)
, 百拇医药 50(1)
5.6979
91.2867
0.2412
70(2)
8.5919
94.0823
1.3516
90(3)
10.7861
99.7977
0.1685
, 百拇医药 30(3)
50(1)
7.7519
91.6334
0.8869
70(2)
6.5903
98.7039
1.0127
90(3)
9.7713
99.9259
0.0115
, 百拇医药
注:结果为3次试验平均值。
Note:The reaults were means of 3 tests.
2.2 资料的方差分析结果
应用SAS统计软件分别计算总体的、A因素的、B因素的、A和B交互作用的及误差的离均差方和(SS)。对各因素单独作用、因素间交互作用进行显著性检验，即方差分析，根据自由度df求出均方M(M=SS/df)，算出F值(M因素/M误差)，并得到P值(表2)。其中，除AB交互作用外，均P<0.001，各杀灭率间有高度显著性差异。温度和相对湿度的影响均很大，相对湿度的影响尤甚。A和B交互作用的P<0.05，说明两者间有交互作用，即当温度水平改变时，相对湿度的影响程度也有所改变，反之亦然。
表2 各杀灭率的方差分析
Table 2 Analysis of variance of various killing rates 变异来源
, 百拇医药
Variation source
SS
df
M
F
P
处理组间
Between treated groups
423.9837
8
52.9980
39.98
, http://www.100md.com 0.0001
温度(A)
Temperature
31.6322
2
15.8161
11.93
0.0005
相对湿度(B)
Relative humidity
369.1487
2
, http://www.100md.com
184.5744
139.24
0.0001
AB交互作用
Imteraction of A and B
23.2026
4
5.8006
4.38
0.0120
误差
Error
, http://www.100md.com
23.8617
18
1.3256
总变异
Total variation
447.8454
在一因素同一水平下观察另一因素不同水平杀灭率间的差别(表3)，除相对湿度为90%时，温度三个水平的杀灭率间无显著性差异(P>0.1)外，温、湿度其它水平的杀灭率间均有显著性差异(P<0.01)。在两两比较中(表3)，30℃时相对湿度70%和90%的杀灭率间，相对湿度为50%的温度20℃和30℃者间，相对湿度为70%的温度10℃和20℃者间，及相对湿度为90%的温度任何两水平杀灭率间均无显著性差异(P>0.2)，其它的杀灭率间均有显著性差异(P<0.01)。表3 单因素不同水平杀灭率的方差分析表
, 百拇医药
Table 3 Single factor analysis of variance of killing rates at different levels 比较对象
Comparison object
SS
df
M
F
S
(B1-B3)/A1
159.1846
2
79.5923
, 百拇医药
60.04
0.0001
(B1-B3)/A2
112.9173
2
56.4586
42.59
0.0001
(B1-B3)/A3
120.2495
2
60.1248
, 百拇医药
45.36
0.0001
(A1-A3)/B1
17.1097
2
8.5544
6.45
0.0077
(A1-A3)/B2
34.9707
2
17.4854
, http://www.100md.com 13.19
0.0003
(A1-A3)/B3
2.7544
2
1.3772
1.04
0.3741
(B1vsB2)/A1
65.9692
1
65.9692
49.77
, http://www.100md.com
0.0001
(B1vsB3)/A1
154.3156
1
154.3156
116.41
0.0001
(B2vsB3)/A1
18.4921
1
18.4921
13.95
, http://www.100md.com
0.0015
(B1vsB2)/A2
11.7231
1
11.7231
8.84
0.0081
(B1vsB3)/A2
108.6548
1
108.6548
81.97
, 百拇医药
0.0001
(B2vsB3)/A2
48.9981
1
48.9981
36.96
0.0001
(B1vsB2)/A3
74.9879
1
74.9879
56.57
, http://www.100md.com
0.0001
(B1vsB3)/A3
103.1467
1
103.1467
77.81
0.0001
(B2vsB3)/A3
2.2397
1
2.2397
1.69
, http://www.100md.com
0.2101
(A1vsA2)/B1
11.2291
1
11.2291
8.47
0.0093
(A1vsA3)/B1
14.2552
1
14.2552
10.75
, http://www.100md.com
0.0042
(A2vsA3)/B1
0.1803
1
0.1803
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0.7166
(A1vsA2)/B2
1.8151
1
1.8151
1.37
, http://www.100md.com 0.2572
(A1vsA3)/B2
18.6021
1
18.6021
14.03
0.0015
(A2vsA3)/B2
32.0388
1
32.0388
24.17
, 百拇医药 0.0001
(A1vsA2)/B3
1.8289
1
1.8289
1.38
0.2555
(A1vsA3)/B3
2.2781
1
2.2781
1.72
0.2064
, 百拇医药
(A2vsA3)/B3
0.0246
1
0.0246
0.02
0.8931
3 讨论
据报道，随温度升高，臭氧杀菌效果增强，但较其它消毒剂受温度影响为小〔3〕。相对湿度越高，臭氧杀灭微生物的效果 越好〔4〕。其可能是，高湿时细胞因吸收较多水分致胞膜膨胀变薄而增强对臭氧的敏感性。亦有认为，高湿时芽胞表面聚集的水分可加快臭氧与芽胞结构中有机物的反 应〔5〕。温、湿度多因素及其交互作用则鲜见报道。
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析因试验是一种多因素的交叉分组试验，既可检验各因素的差异，亦可检验各因素的交互作用。本研究结果表明：温度、相对湿度对臭氧消毒空气效果均有明显影响，随温度或相对湿度升高，杀灭率明显上升，尤以相对湿度的影响较大。温度与相对湿度间存在交互作用，温度变化时，相对湿度的影响程度也相应改变，反之亦然。在单因素不同水平的杀灭率比较中，相对湿度为90%时，崐温度三个水平的杀灭率间无明显差别，说明当相对湿度>90%时，所试温度对臭氧的消毒效果无明显影响。
参考文献
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收稿日期：1998-08-24 修回日期：1999-01-06, 百拇医药