文章名稱: 生物潔凈技術的發展
文章類屬: 無生物潔凈技術
文章編輯: 深圳市匯龍凈化技術有限公司
生物潔凈技術的發展
 潔凈室技術需要持續創新、不斷發展，將工業潔凈技術應用到醫院、藥品、化妝品和生物工程等領域，是暖通空調專業發展的新方向與新技術之一，即通常所說的生物潔凈技術。它涉及的領域并不是很廣，常常不為廣大暖通空調工程師所熟悉。目前我國生物潔凈技術的狀況是，暖通空調工程師對微生物特性了解不多，常常用理工科思路和技術手段套用到生物污染因子控制，而微生物學家又不了解工程措施。兩者由于缺乏充分交流，認識上存在誤區，難以開發出一種正確、合適的綜合技術，常常事倍功半，甚至弄巧成拙，反而加大微生物污染的隱患。針對當前這種狀況，美國供熱通風制冷空調工程師學會（ASHRAE）會員、同濟大學的沈晉明教授撰寫了這一專題文章。希望通過對現今生物污染因子控制與生物凈化過程中經常遇到的問題的探討，有助于讀者對微生物污染及其控制更深刻了解，也有益于將我國生物潔凈技術提高到一個更高的水平。

　　直面微生物污染挑戰 

　　生物凈化的控制參數主要是控制對象與控制濃度，但由于醫藥生物領域的特殊性，生物潔凈技術控制對象與控制濃度并不等同于工業潔凈技術的同名參數，在很多方面具有自己的特點。 

　　微生物是控制重點 

　　生物潔凈技術控制對象應為室內空氣生物污染因子，主要包括細菌、真菌、病毒、藻類、原蟲、螨蟲及其排泄物、微小植物殘體、生物體有機成分等。其中，微生物體積很小，但其新陳代謝的能力很強，生長繁殖速度驚人。它們很容易在很短的時間內產生大量變異的后代。其適應能力極強，即使在極端環境條件下也能生存繁殖。微生物是活的粒子，無處不在，無時不有，只要條件合適就會產生大量生物污染因子，對人類始終存在危害風險。生物潔凈技術控制重點是微生物，這也是它與普通空調或工業潔凈技術最大差異所在。 

　　并非消滅所有微生物 

　　不同的應用場合微生物濃度控制要求也不同，并非一個微生物也不能有，應容許有一定的控制濃度。國標《空氣質量標準》GB/T1883-2002規定，一般室內場所只需控制微生物總數低于2500CFU/立方米（CFU為菌落單位）。采用良好的通風完全可以達到這個標準，空調器內的部件與空氣過濾網也只需清水擦洗，不必采用化學消毒或抗菌措施。而醫院的消毒衛生標準GB15982-1995規定醫院一般診療場所也只需控制500CFU／立方米以下，常規消毒就可以達到。傳染病房即使生物安全實驗室控制的主要對象也是致病菌。國外相關標準沒有對送風提出凈化處理或室內潔凈度的要求。國內標準因為考慮到大氣塵埃濃度較高，對于排（回）風口設置高效過濾器的場所，才要求對新風進行凈化處理，以延長高效過濾器的壽命，但并非是指潔凈無菌送風更有利于對室內致病菌控制。

　　空氣品質改善與醫療或生物實驗場所經空氣途徑感染的控制是兩個概念，控制手段與設施完全不同，大氣雜菌大多是真菌，幾乎沒有致病菌，不能要求所有家用普通空調器都具有殺菌功能，而大多數抑菌措施均可以采用；只有對于處理高致病性病菌的生物安全實驗室、隔離病房以及高度無菌的病房、潔凈手術室等場所才采用特定的空調系統。 

　　截斷空氣污染途徑應適度 

　　大部分致病微生物都可以通過氣溶膠方式造成呼吸道感染。切斷傳播途徑是控制空氣途徑傳播有效手段。生物潔凈技術主要是控制有害的生物氣溶膠，解決空氣途徑的污染。它用過濾技術有效解決了消毒方法中難以解決的空氣除菌問題，用氣流技術使患者發菌盡快就地排走，靠壓差控制技術切斷空氣途徑傳播，保護了環境與易感人群。 

　　對于絕大多數病菌來說，并不是一個病菌侵入機體就會引起相應的癥狀，而是致病菌在入侵途徑上的數量累積到一定程度時，或者說必須達到足夠的侵入數量，才會引起危害或感染、發病。如果切斷空氣途徑傳播要求不能滲漏一個病菌，這如同三級生物安全實驗室，勢必壓差控制很大、要求很嚴，造價與運行費用難以承受。一般情況來說沒有這個必要，因為微生物控制是個量級上的概念，也就是說，控制空氣途徑傳播也要有個"度"。

消除一次污染是關鍵 

　　雖然人們已經認識到了化學消毒滅菌的局限性，并開始借助工業潔凈技術這一物理手段來控制微生物污染，并取得一定效果，但是其思路依然是將已經發生的病菌除掉。工業潔凈室從來不會顧及沉積在系統或室內的沒有生命的微粒（或稱為一次污染），也沒有考慮由此會發生微生物二次污染。事實上，微生物在不利環境中會長期的潛伏，一旦條件合適就會大量繁殖。 

　　生物潔凈室常常濕負荷比較高，系統去濕量大，只要整個系統中存在一次污染就可導致長期持續的潛在風險。如果我們控制措施不力，就有可能使這種潛在風險顯現出來，從而出現微生物的污染。 

　　目前生物凈化所用的空調機大多采用普通空調機組增加空氣過濾器等措施來控制生物污染。大量事實表明，單純的凈化除菌無法有效地控制生物污染，因為在普通空調系統中確實存在微生物定植、繁殖與傳播這一關系鏈，空調箱和管道內表面、冷卻去濕盤管、冷凝水盤與排水水封、加濕器及其存水容器、空氣過濾器表面等地方均有可能促成致病菌的不斷定植和繁殖。另外，引發生物污染的因子是不存在最小的控制粒徑的，單靠過濾器難以防范。 

　　如果微生物在系統中（尤其在過濾器表面）繁殖產生的生物污染因子直接進入送風氣流，不一定會形成生物粒子，這些微生物及其代謝物大多粒徑很小，可被空調送風源源不斷送到每間房間，形成了空調系統的二次污染。盡管近年來國內外相關標準都提高了末端空氣過濾器的效率，但仍然不能保證除掉全部的微生物及其代謝物。由此可見，控制微生物污染的關鍵措施不是高效過濾器，而是不讓微生物滋生，更不應等它發生后才考慮去除掉它。 

　　減少微生物污染負荷是根本 

　　暖通空調是一項耗能的環境控制手段，雖然確實具有對室內環境控制的有利作用，但同時還會產生許多負面影響。降低微生物污染負荷、減少暖通空調系統的容量，不僅能減少投資與降低運行費用，而且更是創造良好的室內環境的一條重要思路。 

　　勿對通風設備要求過高 

　　對于室內微生物環境控制，更應該重視降低生物污染負荷，消除或減少其傳播可能性，這對有效降低或減輕空調控制空氣途徑傳播的要求與范圍至關重要。更合理平面布局與人流、物流設計可以最大程度降低生物負荷和相應風險，也可有效降低造價與運行費用。如果不強調減少微生物污染負荷，而要求通風空調機組全部承擔殺滅致病菌和控制空氣途徑傳播，是很不切合實際的，這需要更大風量、更高壓差控制。這種情況下，通風空調機組有可能變成一個空氣消毒器，源源不斷將消毒后的空氣送到整幢大樓的每個房間，不但其造價與運行費用難以承受，對環境控制也并非一件好事。所以，千萬不要去要求用家用空調器應對各種傳染性疾病的暴發以及生化襲擊等突發公共衛生事件。 

　　節能與環保是永恒主題 

　　相對于普通空調來說，生物凈化空調的耗能更多，因此降低生物污染負荷對于生物凈化是一件事半功倍的有效措施。由于暖通空調工程師對控制對象不熟悉、要做好它并不易。因此一定要了解控制對象，強調根據控制的對象微生物的要求提出適用的暖通空調技術，切不要盲目提高要求，擴大功能與控制范圍，否則相應付出的代價不堪負擔。一個典型的案例就是，SARS疫情期間其病原體一開始被作為不明病毒處理，其控制參數與設施要求很高，后來明確SARS病毒主要是通過飛沫傳播，相應控制要求馬上就降下來。再后來又可以在充分除菌的基礎上容許自循環，隔離病房的造價與運行費用就大幅度下降。

　　物理隔離有效減少負荷 

　　"物理隔離優先"也是生物凈化中減少生物負荷額最有效設施之一，它是指用實體將污染源隔離。

　　無菌病房保護對象是免疫低下的患者，對他人與環境是無害的，"污染"患者的是他人發菌與環境中空氣浮游菌，采用的是Isolation（意即分開、脫離、隔絕）的措施。而像生物安全實驗室、烈性呼吸道傳染病隔離病房等場所的處理對象對他人與環境有害，強調采用Containment（意即限定、圍堵、密閉）的措施，將有害微生物隔離在盡可能小的范圍內。生物安全實驗室規范要求將有害微生物一級隔離在生物安全工作臺，還要求將主實驗室作為二級隔離，也可理解為首先將有害微生物圍堵在生物安全工作臺，然后將主實驗室作為第二道圍堵。

GB50346-2004《生物安全實驗室建筑技術規范》要求將高效過濾器設置在圍護結構的排（回）風口上，其本意是要將污染范圍限定在最小范圍內，以防止進入系統（包括管路與機組）擴大了污染的范圍。由于高效過濾器承擔了阻止致病菌向外滲漏的重則，只要有一絲的滲漏，致病菌就有可能逸出，后果不堪設想。為了防止在長期運行過程中因高效過濾器表面密封條彈性降低或老化還要求定期測試，因此對排（回）風口內高效過濾器的檢查泄漏要求特別高，需要留有較大的空間，以便人員進入檢查泄漏。另外由于高效過濾器表面聚集了高致病性微生物，為防范更換時對維修人員的傷害，除了要求維修人員身穿防護服外，還要求將高效過濾器設置具有可"袋進袋出"結構的特殊排風裝置，以防止維修人員直接接觸高效過濾器。國外這種"袋進袋出"排風裝置的結構特殊，很重、很大，無法直接安裝在排風口，有些規范不得不容許將排風裝置設置在管路中間。還要強調的是，在更換高效過濾器時先要將管路進行消毒。

　　目前，國內已經開發出"動態氣流密封負壓排風裝置"，通過了鑒定并成功地用作三級生物安全實驗室的排風口，理論、實驗以及使用都證明，這種專利排風口在任何時候均不可能出現滲漏。如果在圍護結構上采用這種排風口，將有害氣溶膠圍堵在主實驗室內，管路與機組就不存在微生物污染，沒有必要進行復雜消毒，只要強調在排風過濾器消毒與安全更換就行了。

　　長期持續環保 

　　現代無菌室凸顯優勢 

　　生物潔凈技術的出現使無菌室的建造突破了以往無法實現長期、持續、環保的有效控制的局面，從而使現代的無菌室顯出了無以倫比的優勢。 

　　原有無菌室多有不足 

　　過去的無菌室一直是采用密閉、消毒、低溫、單室控制的手段，雖然室內的微生物濃度也許一時能夠達標，但是由于不可能有效消毒室內空氣、消除室內人員發菌、阻止室外空氣的滲透，是無法維持無菌室長期、持續、有效的控制，尤其是高度無菌控制場所。為此不得不準備兩間無菌房間，一間使用，另一間消毒待用，如使用房間微生物濃度偏高，馬上轉移到另一間待用房間，再去消毒原使用的房間，然后再轉入待用。長期的化學消毒對人的皮膚、神經系統、胃腸道及呼吸道有一定的不良影響，甚至損傷患者的免疫系統；容易抑制正常菌群，破壞菌種平衡，并產生耐藥菌株，還會造成環境的化學藥物殘留，因此不是一種可持續發展的技術。 

　　現代無菌室強調全程控制 

　　生物潔凈技術提供了完全不同的四種措施，實現了現代無菌室：強調除菌控制保證送入潔凈無菌的空氣；強調氣流控制稀釋或排除人員發菌；壓差控制消除了室外污染空氣的滲漏；區域控制提供了一個綜合保障的措施。 

　　現代無菌室與過去的無菌室的最大的區別在于對控制的認識與要求。比較以上兩種思路，可見生物潔凈技術改變了過去注重最終的無菌程度，或者通俗講將微生物濃度達標看成是無菌室合格的惟一標準的看法，而將對最終結果的控制轉變為對送風、室內污染、室外滲透等各個影響因子的控制，以及對全過程的控制，建立起一套動態保障體系，這樣才能實現一種長期、持續、有效的控制。由于生物潔凈技術靠過濾除菌、氣流、壓差等物理手段不會對人與環境任何危害，是一項環保技術。 

　　三大措施確保長期控制 

　　要使環境長期、持續、有效的受控，還體現在對整個系統的控制，即除了對室內控制外還要求對區域控制、對空調系統的控制。只有消除系統所有存在的微生物污染的隱患或任何可能出現的風險，才能保證從根本上徹底消除微生物污染。 

　　系統發生微生物污染通常存在以下三個部分組成的關系鏈：存在微生物的積累；引發微生物的繁殖；使微生物從積存地散播給易感人群的傳播途徑。所以，要實施受控環境長期、持續、有效的控制，應該采用如下相應對策：阻止微生物進入機組或系統這是生物凈化的一個重要原則，也是全過程控制的一個起點。而空氣過濾器恰恰是阻止微生物進入系統的最有效措施。進入系統通常是兩個口，新風口和回風口。人們更重視進入新風的品質，關注新風口的粗效過濾器，而事實上新風中幾乎沒有致病菌。因此，更應重視回風口過濾器的作用。國標《綜合醫院建筑設計規范》規定，在醫院空調系統回風口應設置低阻中效空氣過濾器，意在阻止致病菌進入系統。

消除微生物繁殖條件這并非指靠消毒殺死微生物，而是不讓系統積塵、積水，不使用容易滋菌發霉的材料等來消除微生物生存的條件，并且對區域與系統采用綜合措施。 

　　切斷傳播途徑相關措施包括，在系統中設置空氣過濾器；各功能區域獨立分區，采用獨立的系統；要注意各空調分區能互相封閉，避免停機時發生空氣途徑交*感染；有潔凈度要求的房間、嚴重污染的房間、成為一個單獨系統等。

　　設計理念強調以人為本 

　　生物凈化的對象或主體有其特殊性，往往會涉及到人。人有可能成為保護對象（如白血病患者），也可能成為污染源（如傳染病患者）、或者兩者均需保護（如有些生物實驗）。因此，受控空間要特別強調控制措施的人性化設計。 

　　人性化設計有助于康復 

　　如果單就污染控制效果來說，無論哪種措施或氣流組織均比不上密閉罩或大排風罩的控制效果，因為它能盡可能將污染源籠罩起來，但是這種措施如何用于患者呢？ 

　　SARS疫情期間，有些工程技術人員采用體積很小的密閉式患者輸送車，在病床上方設置排風罩，病床四周布置排風口，在患者頭部后面設置吸風口對患者吹強風等。這些措施從控制效果講也許是成功的，但從人性化設計角度看是失敗的，不僅使患者極不舒適，而且深感歧視和敵對，從而影響患者的治療與康復情緒。這些受控空間小、流速大、噪聲高設施特別引起患者反感。同樣，對于免疫力低下的患者不能只考慮關在所謂單向流的無菌空間，不顧及其居住感受，因為患者會感到受關閉、受制約。人的免疫系統或生理功能深受心理因素的影響，患者因此可能會難以康復。

　　如果我們將隔離病房看作為一個放大的密閉罩，除了隔離效果外更應重視居住性。綜觀各國隔離病房標準都提出了居住條件與面積要求，突出了對患者基本生活的保障。 

　　注重人性化設計應是生物凈化基本原則之一。生物凈化千萬不能單純追求排污效率，造成患者反感，要充分考慮到患者的舒適要求以及醫療要求（如處置室和重癥監護病房），體現對人的多重關懷。 

　　積極強調社會責任 

　　生物潔凈技術還將社會責任問題提高到一個非常高的位置，強調從建筑設施、科學研究與產品開發開始就考慮人與環境利益，不僅考慮到經濟利益，更要強調到社會效益。 

　　社會責任大到空調通風系統控制與建筑設施，小致產品與措施。"抗菌"也是對生物凈化工作者的社會責任的考驗，它泛指防菌、抑菌與除菌的一切手段。其實室內通風或消除系統中凝水也是"抗菌"的物理方法，在空調系統中保持清潔干燥也許是最安全、最有效的手段。可以根據實際情況與要求采用抗菌產品，如沒有特定的對象微生物，不宜添加抗菌措施或使用抗菌產品。

　　積極支持與密切關注抗菌產品發展，同時慎重對待抗菌技術，采用性能良好的抗菌產品，也是工程技術人員的一種社會責任。使用抗菌產品應該符合以下要求：必須是無揮發性，對人體無害的，在目前我國沒有相應標準的前提下，應采用通過相當于美國食品藥品管理局（FDA）或美國環保局（EPA）認證的抗菌產品；具有廣譜性，既能殺滅革蘭氏陽性細菌也能殺滅革蘭氏陰性細菌；必須是長期有效的，抗菌過濾器上抗菌藥物的有效抗菌時間至少應大于過濾器的使用壽命；抗菌措施必須能徹底地殺滅細菌及其芽孢，不僅僅起到抑菌的效果；抗菌劑不會因發生潮解現象，不因濕度等外界環境的變化而出現抗菌性能不穩定的現象；聯合作用避免細菌抗藥性、賴藥性的出現；化學性質穩定，對機組無腐蝕性作用，不會和機組壁板等發生化學反應；盤管表面的抗菌涂料的涂層要薄，導熱系數要高，不能過大的影響盤管的換熱效率，抗菌劑一經噴涂便能牢固地附著在部件的表面，不會因外力作用而振動脫落。

　　在"減法"基礎上做"加法"

　　---實施防抗結合的微生物污染控制

　　所謂"減法"就是不采用易污染的空氣處理裝置，直接消除空調系統的污染隱患，而"加法"則是增加"凈化"措施去消除空調系統所產生的污染。如今，生物潔凈技術已從傳統空調的提高熱濕交換效率的設計思路轉換到有效凈化除菌上來，人們已經認識到傳統空調系統存在著產生污染的隱患，那么我們控制污染的思路是做"減法"還是做"加法"？

近年來，一系列靜態和動態控制措施被采用，生物凈化專用的空調機組被開發出來。如，不使用淋水式空氣處理裝置和水加濕器等，重視空調系統易清潔和干燥。有效防潮防濕思路應是濕度控制優先的觀念，即優先考慮將系統中的水分盡快排除，避免水分的產生、飛揚、積存或局部形成高濕度。這些控制要求與措施已被GB50333－2002《醫院潔凈手術部建筑技術規范》和GB/T19569－2004《潔凈手術室用空氣調節機組》所采用。但是生物危害是多因子、多途徑、隨時隨地發生的，而每一項凈化技術都有其適用范圍或特定場所，不可能覆蓋所有領域。如，新風過濾器難免會受潮，回風中微生物也有可能進入空調機等等，要控制微生物污染既要有針對性措施又要強調采用綜合技術。

　　因此，還要求生物凈化專用空調機在結構上便于消毒、清洗且停機后便于保持干燥、無積水。要求更高的場所已經在"減法"的基礎上做"加法"。如采用抗菌過濾器、對盤管與凝水盤噴涂抗菌劑來消除表面微生物滋生問題。但是"加法"應選擇合理、恰當的措施，因為每一項措施總有其局限性與負面影響，多重抗菌措施組合在一起未必一定更安全。目前有許多廠家一味做"加法"反而畫蛇添足，還會增加造價與運行費用。

　　由此可見，采用綜合措施來實施全新的微生物污染控制概念，應在"減法"的基礎上做些"加法"。將防菌與抗菌措施結合起來，將除菌的物理性能與殺菌的化學性能有機地結合在一起，將宏觀的空氣凈化技術與微觀的材料合成技術結合起來，為生物凈化提供了一種切實可行的保障體系。

深圳市匯龍凈化技術有限公司

專業產凈化設備、過濾器，接凈化恒溫恒濕工程；

25年、9年多凈化經驗骨干專家帶領專業團隊為您服務   在新老客戶您的信任支持中繼續進步
 廠址：廣東省深圳市觀瀾鎮新田村騰龍工業區

電話:0755-81251025，29804461，29804462；

傳真:0755-29804205