Úvod

Dezinfekcia ozónom – zóny (priestory) kontaminované SARS

Celosvetové prepuknutie SARS v marci 2003 zvýšilo povedomie ľudí o prenose respiračných ochorení v uzavretom prostredí. Fakty poukazujú na to, že vírus SARS, by mohol prežívať na vydychovaných kvapôčkach, až niekoľko dní a ľudia, ktorí dýchajú vzduch obsahujúci tieto kvapôčky, budú vo vysokom riziku nakazenia sa touto chorobou. Preto je tu, vzniká , potreba spoľahlivej a efektívnej metódy dezinfekcie vzduchu, aby sa tieto vysoko rizikové priestory dekontaminovali.

Technológie na dezinfekcia vzduchu:

Najbežnejšou metódou na dezinfekciu vzduchu je využitie ultrafialového (UV) žiarenia. UV žiarenie (UV-C) zabíja baktérie a vírusy zničením  DNA/RNA  buniek v mikroorganizmoch, avšak UV žiarenie môže dezinfikovať vzduch len v bízkosti UV lámp, pretože majú obmedzenú penetračnú kapacitu. V prípade SARS kontaminovanej miestnosti je dezinfekcia, len UV svetlom, neadekvátna na to, aby nám poskytla prostredie bez vírusov.

Ďalšou dobre známou metódou na čistenie vzduchu je použitie HEPA filtra - High Efficiency Particulate Air (HEPA) filter. HEPA filter dokáže zachytiť častice o rozmeroch do 0,3 mikrónu , to znamená, že  baktérie väčšie ako 0,3 mikrónu môžu byť zachytené filtrom. Hoci sú HEPA filtre efektívne  pri redukcii baktérií, ktoré sa šíria vzduchom, nie sú efektívne pri odstraňovaní vírusov s rozmermi v nanometroch   10-9 m.  Taktiež, aby bol  vzduch vyčistený, musí prejsť cez filter, teda HEPA filtre vedia čistiť vzduch len v rámci krátkej vzdialenosti od HEPA jednotky. Tieto nevýhody robia HEPA filtre neuspokojivými kandidátmi pre dezinfekciu priestorov, ktoré môžu byť kontaminované SARS vírusmi. 

Na dezinfekciu vzduchu sa tiež používajú chemické dezinfekčné prostriedky. Jedná sa zvyčajne o paru alebo postrek. Tieto chemické dezinfekčné prostriedky sú však ťažko rozložiteľné, zanechávajú chemické reziduá, a preto sú pre ľudské zdravie nebezpečné.

Ozón je dobre známy silný oxidant, ktorý dokáže efektívne ničiť mikroorganizmy.  Aplikácia ozónu do vody a pri úprave odpadových vôd je dobre zdokumentovaná a používaná v širokom rozsahu vo väčšine moderných miest. Hoci štúdie o využití ozónu pre dezinfekciu vzduchu sú pomerne obmedzené, výsledky experimentov indikujú, že ozón, by mohol  byť rovnako efektívna dezinfekcia pre vzduch, tak ako je pre vodu. Napríklad, Kowalski et al (2), skúmali baktericídne efekty vysokej koncentrácie ozónu na  E. coli a S. aureus, a prišli k záveru, že po ozonácii, došlo k usmrteniu  viac ako  99.99% u obidvoch druhov baktérií.

Okrem toho, oxidačná sila ozónu a vlastnosti ozónu napomáhajú tomu, aby bol ozón ideálnym dezinfikantom vzduchu. V kontraste s UV žiarením a HEPA filtrom, ozón je plyn, teda dokáže preniknúť do každého kúta miestnosti, a tak dokáže kompletne a efektívne dezinfikovať celú miestnosť. Tým, že ozón je nestabilný, ľahko sa konvertuje späť na kyslík a po dezinfekcii nezanecháva žiadne škodlivé zvyšky ozónu.

Hoci je ozón, v laboratórnych experimentoch, úspešný dezinfikant vzduchu (1), jeho efektivita v reálnych podmienkach potrebuje ďalší výskum.

V tomto článku bude diskutovaná a vyhodnotená  efektivita dezinfekcie zasadačky - konferenčnej miestnosti.

Dezinfekčná kapacita ozónu (O3) je založená na nestabilnom zlúčení troch atómov kyslíka. Zlúčenie je nestabilné, pretože plyn sa rýchlo degraduje – vracia späť do stabilnej formy, ktorou je dvojatómový kyslík (O2), pričom sa vyskytnú – formujú voľné atómy kyslíka alebo voľné radikály. Voľné atómy kyslíka alebo voľné radikály sú vysoko reaktívne a pri kontakte oxidujú takmer všetko (vrátane vírusov, baktérií, organických a anorganických zlúčenín - látok) . Toto robí z ozónu mimoriadne účinný dezinfikant a oxidant.

V skutočnosti je ozón oveľa silnejší oxidant ako ostatné bežné dezinfikanty, ako sú chlór a chlórnan. V mnohých krajinách veľmi výrazne pokleslo používanie chlóru a chlórnanu, z dôvodu možnej tvorby karcinogénnych vedľajších produktov, ako sú trihalometány (THM), pri dezinfekčnom procese.

Na rozdiel od horeuvedeného, ozónová dezinfekcia neprodukuje žiadne škodlivé zvyšky a zvyšok ozónu sa, v krátkom čase, konvertuje späť na kyslík. Ozón je preto považovaný za dezinfekčný prostriedok priateľský, šetrný pre životné prostredie. Keďže ozón má mimoriadnu intenzitu a efektivitu ako oxidant a biocid, stáva sa jedným z dominantných prostriedkov používaných pri úprave vôd v Európe a v Amerike. Jeho využitie pri dezinfekcii vzduchu nie je také populárne ako pri vode, z dôvodu toxicity ozónu.

Ozón pri koncentrácii vyššej ako 1 ppm (parts per million - 1 časť ozónu na 1 000 000 častí vzduchu) má škodlivé účinky na ľudské zdravie, a preto využívanie ozónu ako dezinfekcie sa zásadne neodporúča, ak sú nablízku ľudia. Z tohto dôvodu sa dezinfekcia ozónom obmedzuje, vyhradzuje na priestory bez prítomnosti (momentálnej) ľudí.

Pre účel testu využitia ozónu na dezinfekciu vzduchu a jeho efektivity pri redukcii vzdušných baktérií bola vybraná konferenčná miestnosť – kancelária s rozlohou 12m štvorcových. Z dôvodu vysokej koncentrácie ozónu, ktorá sa vyžaduje pri ničení vírusov, baktérií a spór neboli v miestnosti ľudia, zvieratá a rastliny.

Kvôli veľkosti miestnosti bol zvolený ozón generator  (PIE Ozonation) s výkonom 2g/hod. (Náš ozón generátor má výkon až 80g/hod.) Kapacita zvoleného  generátora má schopnosť zabezpečiť výšku koncentrácie ozónu  0.5 – 5 ppm . Ventilátor bol v miestnosti umiestnený tak, aby zabezpečil dobrú cirkuláciu ozónu.

Po uzatvorení všetkých okien a dverí bol zapnutý  ozón generator diaľkovým ovládačom. Zapol sa ozonizačný proces. Koncentrácia ozónu bola monitorovaná senzoricky, s použitím prístroja Ecosensor. Rozličné úrovne ozónu (0.5, 2.5 and 5 ppm) sa testovali kvôli tomu aby sa určila optimálna hodnota pre zničenie čím väčšieho množstva mikroorganizmov. Po vypnutí ozón generátora, úroveň ozónu začala klesať, pretože sa začal O3, sám od seba, meniť na O2(kyslík)

proces ozonizácie vzduchu

Z bezpečnostných dôvodov, nesmela do miestnosti vstúpiť žiadna osoba, kým úroveň zbytkového ozónu bola viac ako  0.02 ppm.

Všeobecne ,koncentrácia ozónu klesne pod  0.02 ppm do hodiny po ozonácii.  Človek, by mal počkať minimálne jednu hodinu, po vypnutí generátora, aby mohol vstúpiť do “ozónovanej” miestnosti.

Graf 1 ukazuje typickú krivku (koncentrácia oproti času) počas ozonačného procesu. Ako ukazujú hodnoty, koncentácia ozónu stúpa, zo začiatku, veľmi pomaly (iniciálna fáza – prvých pár minút).

Oneskorenie nástupu koncentrácie ozónu je, v počiatočnčj faze, pravdepodobne zapríčinené spotrebou ozónu na oxidáciu nečistôt (vrátane baktérií a vírusov).

Po oxidovaní väčšiny nečistôt sa  koncentrácia ozónu v priestore rapídne zvýši smerom k požadovanej úrovni. Pre uistenie, že je dezinfikovaná celá miestnosť sa vysoká koncentrácia ozónu udržiavala 30 minút. Keď sa ozón generator vypol, koncentrácia ozónu postupne klesla. Ozón sa konvertoval na kyslík. Graf 1 Proces ozonácie (0.5 ppm za 30 min.)

Efektivita ozónu pri redukcii vzdušných baktéri :

Celkové množstvo vzdušných baktérií v konferenčnej miestnosti sa meralo pred a po každej ozonizácii.Merania boli zabezpečené použitím Andersen N-6 single-stage samplerom s  Tryptone Soya Agar (Oxoid) v Petriho miske . Použilo sa 283 litrov vzduchu pre každú vzorku.

Petriho miska sa inkubovala pri  35°C , 48 hodín . Potom sa vyhodnotili počty.

Efektivita ozónovej dezinfekcie pri rôznej koncentrácii :

CFU je skratka anglického termínu " Colony Forming Units ", tj jednotky tvoriace kolónie .

Výsledky ukazujú, že ozón je efektívny pri redukcii vzdušných baktérií. Čím vyššia je koncentrácia ozónu, tým je efekt lepší. Viac ako  90% vzdušných baktérií sa zničí pri 2.5 ppm koncentrácii.       Ďalšie zvyšovanie koncentrácie na 5 ppm nezvyšuje redukciu baktérií.  Na rozdiel od laboratórnych experimentov vykonaných  Kowalski et al (1),  kde bolo možné odstrániť, po ozonácii, 99.99% vzdušných baktérií, v našom prípade bolo najlepšie percento redukcie len okolo 93 %. Vyššie % nemohlo byť dosiahnuté, pretože konferenčná miestnosť nebola  hermeticky uzavretá. Na krátko sa otvárali dvere, pretože sa menili misky s agarom a vniknutiu vzduchu zvonku sa nedalo zabrániť.

Z bezpečnostných dôvodov sme sa vyhli nadmernej koncentrácii ozónu a zvolili sme najnižšiu koncentráciu ozónu, ktorá zabíja väčšinu mikroorganizmov. Táto bola vybraná ako optimálna.

V závislosti od úrovne kontaminácie je úroveň ozónu 0.5 – 2.5 ppm postačujúca pre dezinfekciu vzduchu.

Záver :

Experimentálne údaje ukazujú, že v neobývanej (bez ľudí, zvierat, rastlín) miestnosti je ozón efektívny pri redukovaní baktérií. Ozonizáciou môže byť odstránených viac ako 90% vzdušných baktérií.

Keďže sú vírusy na ozón všeobecne citlivejšie ako baktérie , je možné predpokladať, že keď je zabité veľké percento vzdušných baktérií, sú zabité všetky vírusy.

Ozón je plyn, ktorý má dobrú penetračnú schopnosť a vysokú oxidačnú silu, teda dezinfekcia ozónom je lepšia, nadradená dezinfekcii UV žiarením a HEPA filtrom.

Keďže sa dezinfekcia ozónom v neobývaných priestoroch (bez ľudí, zvierat, rastlín) a zvyškový ozón sa po ošetrení priestoru rozloží (na kyslík – O2) , je preto toxicita na človeka bezpredmetná.

Uvedené výhody ozónu ako sú veľká oxidačná sila, dobrá penetráčná schopnosť a žiadne škodlivé zvyškové produkty po pôsobení je ozón odporúčaný na  použitie pri dezinfekcii prostredia kontaminovaného SARS.

Referencie:

1. Gérard V. Sunnen, SARS and Ozone Therapy: Theoretical Considerations, http://www.triroc.com/sunnen/topics/sars.html (2003).

2. WJ Kowalski, WP Bahnfleth, and TS Whittam, Ozone Sci. & Eng., 20, Page 5

205-221 (1998).

3. T. Masaoka; Y. Kubota, S. Namiuchi, T. Takubo, T. Ueda, H. Shibata, H. Nakamura, J. Yoshitaka, T. Yamayoshi, H. Doi, T. Kamik, Appl. & Environ. Microbe., 43, 509-513 (1982). Page 6

Preložil z originállu https://www.ozonetech.com/sites/default/files2/pdf/Ozone_disinfection_of... -  MVDr.Valér Orlovský