用VHP去除负压实验室的高生物污染

本文提出了用VHP作为甲醛的替代物来去除CL-3实验室的生物污染。在去除生物污染的过程中，实验室保持微负压，从而防止VHP逸出房间。在去除污染的过程中，对温度、相对湿度、VHP的浓度以及实验室的压力等参数进行监测。这种有效的去除污染方式使用嗜热性脂肪杆菌孢子（难杀死的孢子）进行验证，本研究证明了使用VHP来进行空间消毒是有效的。

1．介绍

加拿大人与动物科学研究中心拥有16个动物房，5个CL-3实验室以及7个CL-4，每一个都有独立的实验室。自从1997年正式开放使用以来，就一直用甲醛对高污染的实验室、动物房以及生物安全柜进行消毒。但是该消毒过程比较慢，而且很难标准化（Krasuse et al., 2001; Spiner & Hoffmann, 1971）。并且消毒过程中的多聚甲醛残留物会滞留在消毒表面，需要后续的清洗工作。多孔材料，如：木头、纸、衣服都会吸收甲醛气体，由此需要很长的时间才能*消除（Braswell et al., 1970）。并且，甲醛对人体有害（Cogliano et al., 2004; Lancet, 1983; Rutala, 1990, 1996），甲醛或者是多聚甲醛在空气中容易爆炸（WHO, 1994a; WHO 1994b）。因此本文提出了一种安全、自动的消毒方式，应用于该空间。

VHP去除生物污染技术始创于1980s，商业化于1990s（Graham & Rickloff, 1992; Heckert et al., 1997a; Rickloff & Graham, 1989），从那以后，这种技术被广泛使用，现在主要用于去除洁净室、动物房、救护车、大型罐装线、以及医院病房等的污染（French et al., 2004; Jahnke & Gerhard, 1997; Krause et al., 2001; Malmborg, 2001; Mitchell, 2005）。VHP是一种强氧化剂，并且能阻止病毒、霉菌、细菌、孢子、线虫，甚至是疯牛病（Fichet et al., 2004; Heckert et al., 1997b; Kokubo et al., 1998; Krause & Riedesel, 2004; Meszaros, 2005）。VHP去除生物污染的过程具有快速、干过程、可移动性、对电子产品具有兼容性，在低温、低浓度情况仍具有有效性等特点，它不像甲醛，VHP产生的副产品（水和氧气）没有毒性，因此，它是一种相对安全的方式，不需要后续的中和处理工作。然而，当VHP浓度超过75ppm时就会立即对人的健康产生危害；可接受的人员暴露限值为1ppm（美国工业卫生协会，1957；NIOSH,1996）。本文中，作者对使用VHP消毒CL-3进行了评估分析。从安全的角度出发，考虑使房间保持微负压，防止VHP逸出到相邻的房间。消毒期间使用了生物和化学指示剂对去除污染的效果进行评价。

2．材料和方法

实验室

该实验室是一个CL3实验室，相邻的是更衣室和淋浴室。体积为3000立方英尺，装有生物安全柜（Class Ⅱ A2型和ClassⅢ）、培养箱、冰箱、制冷机、离心机、电话、传真、计算机、摄像头、显微镜以及其它的实验室常用设备。实验室的空调送风和排风都经过双。

去除生物污染的准备

为了加速VHP在实验室内的循环，布置了6个风扇（图1）。风扇的位置和方向都是通过烟雾法测试气流确定的。同时打开二级生物安全柜来加速VHP的分布。为了对更衣室和淋浴间进行消毒，实验室相邻的两个房间的门都处于开启状态。所有的电子设备以及实验设备仍然放在实验室内，从而可以证明VHP的材料兼容性。VHP的气体发生器（Steris VHP 1000ED）布置在实验室上面的设备层。通过1.1/2英寸的不锈钢管道穿过楼板进入、排出房间。

去除污染的循环过程

如下的参数被写入到VHP发生器中：相对湿度30%（30min），调整35%过氧化氢的注射率11g/min（20min），消毒过程的注射率8g/min（90min），通风60min（气流量20cfm）（STERIS, 2002）。

安全保证

该实验室不是*气密性的，为了防止VHP气体的泄漏，实验室的微压力大致保持在10Pa。负压的实现是通过关闭HVAC系统，在实验室的排风管上安装一个手动的生物密闭阀来抽出少量的气流。消毒过程中，对相邻房间和吊顶用Drager过氧化氢检测管检测，检测仪器的精度达到0.1ppm（Drager Safety,2005），结果没有检测到VHP。随后，启动HVAC系统对实验室进行通风将VHP的浓度降到安全浓度级别。为了确定实验室内的残留的VHP，用Drager H2O2管对排风管道进行采样，在经过了24小时的HVAC通风后，VHP的浓度下降到了0.3ppm，这个浓度值已经远远低于人员暴露限值。消毒期间实验室内采用生物和化学指示剂。

过程控制和监测

使用ATI系列B12型的电气化学传感器（0～2000ppm）进行实时监测，安装在实验室顶板的中央位置。另外一个传感器安装在排风管道，用于确定在消毒期间排出房间的VHP的浓度以及消毒结束后的残留的VHP的浓度。消毒过程中使用数值型压力计（ATE-100, Ashcroft Instruments Canada Inc. Mississauga, Ontario）监测房间的压力，监测数据用OM-CP处理；实验室的温度和湿度同样被监测和记录；同时使用VHP化学指示剂（NB305, Steris, Mentor, Ohio）来监测房间内的VHP气体的分布情况。

消毒结果的验证

为了验证VHP用于实验室空间消毒的有效性，嗜热性脂肪杆菌孢子指示剂（10⁶）被固定在不锈钢金属盘上，之后将不锈钢金属盘固定在同化学指示剂相同的位置（如顶板、墙壁、地板、角落、橱柜或工作台等设备的后面、下面以及内部区域），N＝50。三批生物指示剂被使用，数量和D值分别是H1535（1.6min），H0635（1.6min），H0035（1.4min）。在消毒结束后，把这些装有孢子的不锈钢金属盘拿到无菌培养盒内，温度56℃，一个没有暴露在VHP中的生物指示剂也被作为参照品同时培养。这些培养物被观察7天，所有的培养物都没有生长，除了参照品外。

3．结果和讨论

笔者相信该研究是正式颁布的关于使用VHP去除负压实验室的生物污染文章，VHP已经被作为甲醛气体消毒的替代物应用于空间生物消毒。美国9.11之后的炭蛆信事件导致邮政局SA32（体积为1,400,000立方英尺）遭受污染，该大楼使用了VHP进行消毒。在消毒期间，为防止VHP的逸出污染，整个大楼被保持负压。如图2所示，平均负压值被维持在11.28Pa，为了保持负压，在消毒过程中，需要保持2.97ft3/min的速率向外排气，如图3所示。但是这样做会使一部分VHP通过排气管排走，不过直到过氧化氢开始注射后的6个小时后才在排气管道中检测到VHP，分析滞后的原因可能如下：

1. 在含VHP的空气到达传感器之前，先要排除先前存在于排气管道中的空气（大约60ft3）；
2. 可能是处于传感器上游的24×24的过滤器具有吸收和阻滞VHP的原因（Jones et al., 2004）造成；
3. 镀锌钢板可能将过氧化氢分解成水和氧气，因此减少了通过传感器的VHP的量。

嗜热性脂肪杆菌已经被*为是VHP难杀死的孢子（kokubo et al., 1998; Meszaros, 2005; Rickloff & Orelski, 1989）。因此，选取了该菌种作为检测VHP的杀菌性能的生物指示剂。生物指示剂通常被放置在VHP难以到达的地方，比如在容器或者是设备的后面、下面以及里面等位置。在实验室的中央，VHP的峰值浓度达到了517ppm，如图4所示，该浓度高于近期在医院病房消毒研究中的报导数据（French et al., 2004）。通过对生物指示剂进行为期一周的培养，结果证明所有的微生物都被*杀死。这并不奇怪，即使VHP浓度低于100ppm，对于嗜热性脂肪杆菌来说也是具有杀死能力的（National Homeland Security Research Center, 2005）。笔者并没有对该消毒前后进行菌种的培养计数，是因为该实验室没有消毒过，没有配备过滤器。

笔者实时拍摄了放置在实验室内的化学指示剂，观察到的结果为：在过氧化氢开始注射的几分钟之内，化学指示剂就发生了颜色的变化，从蓝色变成了米色，这表明VHP已经到达了指示剂的位置。放置的50个指示剂在实验的后都发生了颜色的改变，这也就表明了VHP可以到达实验室的任何位置。

在通风阶段开始之前，室内的VHP浓度保持持续的上升，通风开始后，VHP浓度出现了缓慢的降低。在VHP消毒的循环周期中，费时的就是通风阶段，借助于HVAC，共用了24个小时才将VHP的浓度降低到1ppm（职业暴露限）以下，而实际上的去除污染的过程才用了3个小时20分钟。值得注意的是：所有的设备和电子产品在消毒期间并没有搬出实验室，而事后证明其功能良好。

相对湿度的高低会直接影响到VHP是否会发生冷凝，因此，将所要消毒空间的相对湿度降低到40％是必要的，这样可以防止VHP的冷凝，否则会成为“湿”过程。在循环程序设定时将相对湿度设定在30％，但是笔者发现在除湿阶段结束后相对湿度仅从初始的47％降低到了36.5%。因为对于如此大空间进行消毒是非常罕见的。当调节阶段开始时，相对湿度开始增加，峰值浓度达到了39.5%，到通风阶段结束时相对湿度跌到了32％，如图5所示。实验室的温度为21.3℃，在整个过程中温度持续增加，峰值温度为24.5℃，如图5所示。即使温度不属于VHP消毒的关键控制参数，图中也给出了温度的变化范围。

4．结论

VHP能被安全地用于负压实验室的污染去除，维持负压的目的实质上是将实验室从周围的环境中隔离出来，保证其它区域的人可以正常工作。VHP去除污染的过程是可验证的，具有重复性，并且对于实验室的常用设备以及电子产品而言都是兼容的。这种去除污染的过程是迅速的，仅仅需要3个小时。总之，该研究表明了VHP产品是一种有效的，可以替代甲醛的消毒产品。