CREST | 臭氧如何杀死新冠病毒？

导 读

英国斯旺西大学Chedly Tizaoui团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“臭氧对表面附着的和空气传播的SARS-CoV-2病毒灭活研究进展（A critical review on the inactivation of surface and airborne SARS-CoV-2 virus by ozone gas; DOI: 10.1080/10643389.2022.2043094; Published online: 27 Feb 2022）”的综述。

COVID-19（新型冠状病毒肺炎）的流行几乎对各行各业都造成了影响。该疾病的恶劣影响主要归因于SARS-CoV-2病毒容易通过空气和粪便途径快速传播。因此，对被污染的表面和空气进行消毒是阻止COVID-19疾病传播的重要途径。臭氧是一种有效的气体消毒剂，已被用来灭活各种病毒，最近在灭活SARS-CoV-2方面引起了关注。这篇文章回顾了目前臭氧对表面附着和空气传播的SARS-CoV-2灭活的研究进展，并总结了SARS-CoV-2的传播和生存特征以及臭氧灭活过程的特点。然后，重点综述了臭氧对SARS-CoV-2的灭活情况，包括实验性研究、动力学过程以及操作因素对灭活过程的影响。并且，将臭氧对SARS-CoV-2的灭活与其他包膜病毒进行了比较（图1），同时还讨论了臭氧对SARS-CoV-2灭活的挑战和未来前景。

图1 图文摘要（Graphic abstract）

主要内容

臭氧具有广泛和强效的氧化能力，可以灭活几乎所有种类的微生物，如：病毒、细菌、真菌、孢子、原生动物和藻类。病毒的失活是因为其成分发生了过氧化反应，臭氧可以与病毒直接反应或通过各种初级活性氧自由基（ROS）的间接反应而发生（图2）。臭氧主要攻击脂质、抗氧化剂、糖蛋白、氨基酸、碳水化合物，其中由于脂质对臭氧高度敏感，使得包膜病毒对臭氧的抵抗力最差。

图2 (a) 臭氧对SARS-CoV-2病毒灭活的氧化作用目标；(b) 臭氧杀毒作用的可能机制

研究指出，臭氧通过氧化病毒的脂质包膜、蛋白质包膜，破坏了病毒与宿主的结合能力。由于病毒缺乏像活细胞那样的自我修复机制，受损的病毒最终变成了失活的病毒。针对冠状病毒（SARS-CoV-1/SARS-CoV-2）的研究也证实了这一点。冠状病毒的包膜结构富含氨基酸和脂质，这两种物质都极易受到臭氧的攻击。研究还表明，臭氧对SARS-CoV-2的灭活是通过针对病毒结构，而不是其基因组。

世界上第一次成功地利用臭氧对SARS-COV-2病毒的灭活发生在2020年，Yana等人报道了表面附着SARS-COV-2的灭活情况，强调SARS-COV-2的扩散随着实验室中臭氧浓度的增加而减少，减少率最高可达99.95%。随后，根据更详细的调查，在50~70%的相对湿度下功效最佳，并且在此相对湿度下，升高环境温度，能在更短时间内引起病毒灭活。

关于臭氧对空气传播和气溶胶SARS-COV-2的灭活研究很少。在大多数情况下，CTgas值<200 mg min/m³才能使气溶胶病毒减少99%。而在较高的相对湿度下，20 mg min/m³的CTgas足以使SARS-CoV-2灭活。环境臭氧浓度每增加1 μg/m³，就会减少lg0.0623的确认病例。液滴尺寸的缩小会增强液体对臭氧的吸收，因此臭氧对小飞沫非常有效，例如那些来自人类咳嗽、打喷嚏或呼吸的飞沫（<5 μm）。这样，无需高浓度的臭氧就可以实现对空气中SARS-CoV-2的迅速灭活。

当然，臭氧作为消毒剂和杀菌剂也存在一些缺陷，使其使用受到限制，包括（1）与臭氧接触可能引发健康风险；（2）臭氧对物体表面和材料成分会产生有害影响；（3）臭氧易与非目标物发生氧化反应。因此，气态臭氧的杀毒应用不应该在有人居住的地方进行。必须确保待处理的房间没有人、宠物、室内植物或易受影响的表面。此外，在灭活期间，工作场所应密封或隔离，以防止臭氧暴露在附近的环境中，同时应根据每个空间的特点进行具体的风险评估。

总结与展望

无论是在实验室还是在现场（实时），臭氧都被证明是一种高效的消毒剂，与传统的物理和化学消毒剂相比，具有广泛的优势。作为气体，它在渗透性方面优于液体消毒剂，不需要储存，并且可以使用发电机从空气中就地生成，成本低廉，同时它可以在短时间内使用催化剂转化为氧气。因此，在湿度、暴露时间和臭氧气体浓度可控的条件下，臭氧消毒是一种强大的、可扩展的、灵活的和可控制的方法，用于减少空气传播和表面传播的SARS-CoV-2。将来，我们需要了解影响灭活动力学的影响因素以及如何控制这些因素，并且需要对不同环境下的灭活程序的试验方法进行标准化，以便在不同的研究之间进行比较。

作者简介

第一作者简介：

Saima Farooq，阿曼尼兹瓦大学助理教授，英国斯旺西大学博士后。2012年获得巴基斯坦Quaid-i-Azam大学物理化学博士学位。致力于利用纳米材料光催化技术处理废水、环境修复和可再生能源的应用、磁性氧化物纳米材料的合成和表征及半导体光催化等方向的研究。

通讯作者简介：

Chedly Tizaoui，英国斯旺西大学教授，化学工程系和环境工程系联合主任。研究领域涉及化学工程、水和废水处理过程、臭氧系统、光催化、催化氧化、紫外线、高级氧化过程、微污染物、新污染物、内分泌干扰物、无化学品水处理、混合臭氧/膜系统和等离子水处理。担任化学工程师协会会员（FIChemE），特许工程师，高等教育学院会员（FHEA），以及国际臭氧协会会员（IOA）。在Cri Rev Environ Sci Technol、Water Res、Chem Eng J等知名期刊发表论文约五十篇。

|撰稿：李哲泳

|编排：曾镜羽

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