二氧化氯在醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)中的應用
摘 要：二氧化氯是一優(yōu)良消毒劑和強氧化劑，又是一種含氯制劑，繼第一代消毒劑液氯（含Cl2、次氯酸鹽和漂白粉）、第二代消毒劑優(yōu)氯劑（二氯異氰尿酸鈉）、 第三代消毒劑氯精（三氯異氰尿酸）后，二氧化氯被推崇為第四代消毒劑，是世界衛(wèi)生組織（WHO）和世界糧農組織(FAO)向全世界推薦的A1級廣譜、安全和高效消毒劑。自ClO2問世以來，已經先后被用于紙漿和纖維漂白、飲用水消毒、食品加工、肉類水果蔬菜和水產品滅菌與保鮮、工業(yè)冷卻水和廢水處理、食品包裝紙消毒和漂白、注水采油和油井解堵、臨床醫(yī)療中的消毒滅菌、衛(wèi)生防疫消毒、油脂脫色及面粉和大米加工中的漂白和殺菌、水產養(yǎng)殖中的水體消毒和防病治病以及水廠殺藻和控制生物污染和管道淤塞等諸多方面。二氧化氯正在被用戶接受和認可，是一種很有前途的消毒劑。
科學技術的發(fā)展帶來了人類文明，社會進步和經濟騰飛，但也給人類帶來一些憂慮。例如：飲用水氯消毒已有近百年歷史，它在殺滅腸道傳染病等方面發(fā)揮了重要作用，但自上世紀70年代中期以來，發(fā)現氯消毒產生了對人類有潛在危害的氯仿(CHCl3)等有機鹵代物，已引起世界各國強烈關注和無限憂慮。自那時起，各國學者積極探求和研究其它替代消毒劑，包括O3、氯胺、UV和ClO2等，其中二氧化氯(ClO2)已被USEPA列為水消毒的首選消毒劑，是世界衛(wèi)生組織(WHO)和世界糧農組織(FAO)向全世界推薦的A1級廣譜、安全和高效消毒劑。
1. 水消毒劑
當選擇消毒方法時，必須考慮被處理水的水質和靶子微生物兩方面。其他的重要因素是溫度、pH、濁度、色度、有機和無機物以及接觸時間。還必須考慮有毒副產物的發(fā)生、試劑安全性以及易操作等。目前，作為飲用水的消毒劑主要有液氯(Cl2)、臭氧(O3)、氯胺(NH2Cl和NHCl2等)和二氧化氯(ClO2)等，其中液氯消毒在全球仍很普遍，但是液氯消毒產生三鹵甲烷等有機鹵代物的潛在危險已成為共識。
1.1 氯消毒
飲用水氯消毒產生鹵仿已引起國內外學者的強烈關注，美國國會已通過了安全飲用水條例1996年修正案，其中1998年9月生效的第一階段飲用水規(guī)定中三鹵甲烷THMS為80μg/L，我國規(guī)定氯仿小于60μg/L。多年來，我們對全國24個大中城市自來水廠的鹵仿進行了全面調查和研究，同時進行了游離性和化合性有效氯對氯仿形成的影響，腐殖質等THMS前驅物質對氯仿形成的影響，氯化黃腐酸形成氯仿的反應歷程，飲用水氯消毒中氯仿形成的預測模型和三鹵甲烷形成潛力THMFP的預測模型以及反應動力學等多項研究。這些研究對減少和控制飲用水氯消毒中氯仿的形成具有重要理論意義和實用價值。但是，欲徹底控制飲用水消毒中氯仿等有機鹵代物的形成，則必須使用新型消毒劑。
含氯制劑，包括氯（液氯(Cl2)、NaClO和Ca(OCl)2•3H2O等）、二氯異氰尿酸鈉和三氰異氰尿酸及二氧化氯ClO2。前3種含氯制劑分別稱為第一、第二和第三代消毒劑，而ClO2稱為第四代消毒劑。前3種含氯制劑溶于水后均產生HOCl，例如：
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產生的HOCl與液氯消毒中一樣，均會與水中THMS前驅物質發(fā)生氯取代反應而產生對人體有害的三鹵甲烷等有機鹵代物。而ClO2與前3種氯制劑的性質截然不同，與水中有機物反應幾乎不產生氯仿CHCl3等有機鹵代物。
1.2 臭氧O3消毒
O3是一種優(yōu)良的消毒劑和強氧化劑，不僅能殺滅水中的許多微生物，而且還能將水中的大分子有機物轉化為易生物降解和易被活性炭吸附的小分子有機物。自O3出現以來，相續(xù)有臭氧/活性炭(GAC)、臭氧/生物活性炭(O3/BAC)、臭氧/固定化生物活性炭等聯合工藝用于飲用水深度處理，使臭氧在消毒和凈水中的應用更有廣泛前景。應該指出，O3在自來水中的半衰期約為20min (20℃)，因此在這些工藝的最后仍然需要采用其他消毒劑消毒，以維持管網中的持續(xù)消毒作用。
1.3 紫外線消毒
紫外線消毒是醫(yī)院中常用的空間消毒方式，也開始用于水消毒。紫外線消毒的優(yōu)點是消毒后水中不增加化學添加物，也不產生任何新的化學合成物，更不能去除水中有益的礦物質。但是，紫外線消毒不能實現管網中的持續(xù)消毒作用，還會引起微生物的繁殖。因此，采用其他化學消毒劑仍是十分必要的。
1.4 氯胺消毒
氯胺又稱化合性有效氯(CAC)，它實際上是一種復雜的無機氯胺NHXClY和有機氯胺(RNClZ)的混合物：
CAC＝NHXClY + RNClZ
式中，x,y, z為0-3的數值。
其中無機氯胺，當pH為7~10時，氯和氨的稀溶液很快化合成氯胺。按其結構氯胺是氨分子中的氫原子被氯原子取代的產物，這些產物有一氯胺NH2Cl、二氯胺NHCl2和三氯胺NCl3。
NH3 + HOCl ＝ NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl ＝ NHCl 2+ H2O
NHCl2 + HOCl ＝ NCl 3+ H2O
氯胺是廢水和低質量冷卻水的較好消毒劑。研究表明：氯胺消毒飲用水可達到比較滿意的消毒效果，且與游離性有效氯(Cl2)較之，可降低三鹵甲烷的生成量，一般可減少50%~70%，但仍然沒有從根本上解決不產氯仿等有機鹵代物問題。
1.5 ClO2消毒
二氧化氯ClO2是自然界中完全或幾乎完全以單體游離原子團型體存在的少數化合物之一，常溫下是黃綠色或橘紅色氣體，ClO2蒸氣在外觀和味道上酷似氯氣，有窒息性臭味；ClO2的電子分布雖然呈不飽和狀態(tài)（有順磁性），但沒有明顯的二聚或多聚的傾向，ClO2易溶于水，溶解中形成黃綠色的溶液，在水溶液中以ClO2分子型體存在，有利于在水中擴散。ClO2的濃蒸氣超過大氣壓強41kPa時爆炸，即在40kPa壓強時爆炸；當溶液中ClO2濃度高于10%(Wt/V)或空氣中大于10%(V/V)時，易發(fā)生低水平爆炸，在有機蒸氣存在下，這種爆炸可能變得強烈。壓縮或貯存二氧化氯的一切嘗試，無論是單獨或同其他氣體結合，在商業(yè)上均未成功。因為它的爆炸危險，二氧化氯必須在使用地點制造。應該指出，氣體ClO2用空氣沖稀到10%(V/V)以下的濃度時較為安全，ClO2水溶液的濃度低于大約8~10g/L，將不產生足夠引起爆炸危險的高壓蒸氣。在水處理的實踐中，ClO2濃度很少超過4g/L，處理水平一般在0.1到5.0mg/L這樣的范圍內。ClO2水溶液如果保存在陰涼處、嚴格密封而且避光，水溶液是非常穩(wěn)定的。二氧化氯溶液稍微酸化(pH=6)，即由于抑制了它的歧化而加強了穩(wěn)定性。ClO2水溶液的紫外吸收光譜有寬闊的譜帶，在360nm處有一吸收峰，摩爾吸收系數ε為1230L/(mol•cm)。紫外吸收光譜法已被用于分析單獨存在或同其他氯氧化物的混合物中的二氧化氯。連續(xù)碘量法和電流滴定法等也被用于測量單獨存在或同其他氯氧化物混合存在情況下的二氧化氯。二氧化氯消毒具有優(yōu)良性能。
2 二氧化氯的優(yōu)良性能
2.1 ClO2消毒幾乎不產生CHCl3等有機鹵代物
ClO2與水中黃腐酸FA以及模擬化合物包括間苯二酚、間苯三酚、3,5-甲苯二酚、間羥基苯甲酸(2,4-和3,5-二羥基苯甲酸)、對羥基苯甲、鄰苯二酚、對苯二酚、間甲酚、對甲酚、鄰甲酚、鄰硝基酚、2,4-二氯苯酚和對氯苯酚以及4-羥基-3,5-甲氧基苯甲酸（丁香酸）、4-羥基-3-甲氧基苯甲酸、對羥基肉桂酸、3,4,5和2,4,6-三羥基苯甲酸等的反應，幾乎只檢出很低的CHCl3量(1.5~7.0μg/L) (見表1)。
ClO2與水中FA及其模擬化合物的反應是以氧化還原反應為主，將有機物氧化成以含氧基團為主的產物，ClO2被還原為亞氯酸鹽ClO2－。當ClO2過量時，反應中沒有氯代物的生成。
表1 ClO2對模擬化合物形成CHCl3的影響 (μg / L)
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①ClO2和Cl2均為20.0mg / L，pH＝7，25℃，反應4h！
②0.0均指生成CHCl3量＜0.1μg / L。
2.2 ClO2具有良好的殺菌效果
(1) ClO2消毒劑鑒定：
我們按國家消毒劑規(guī)范（國家衛(wèi)生部，消毒技術規(guī)范，1991.12公布）中規(guī)定選用葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等純菌種進行鑒定，ClO2對鑒定菌種的滅菌效果是顯著和高效的（見表2），明顯優(yōu)于Cl2。例如：消毒劑投量為1.0mg/L時，ClO2對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的致死率均已達100%，而Cl2分別為99.16%（還有1960CFU/ml細菌存活）和99.98% （殘留大腸桿菌數40CFU/L）。消毒劑投量為6.0mg/L時，ClO2對枯草芽孢桿菌的致死率為100%，而Cl2只有99,82%（尚有480CFU/ml未被殺死）。
(2) ClO2對水中細菌的殺滅效果
我們研究了ClO2對水中細菌的殺滅效果，結果表明：ClO2對水中金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、枯草芽孢桿菌、藤黃八迭球菌、痢疾桿菌、沙門氏菌和志賀氏菌等多種致病菌具有優(yōu)良的殺滅效果（如ClO2對綠膿桿菌的滅菌效果見圖1），并明顯好于Cl2。
表2 ClO2與Cl2對三種純菌種的滅菌效果 (滅菌40min，pH=7.2)
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注：細菌數單位：CFU/ml，致死率單位：%
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2.3 ClO2對病毒的失活效果
(1) ClO2對水中病毒的失活效果
我們研究了ClO2不同投量、接觸時間和pH值等條件下對水中主要病毒的失活效果，結果表明ClO2對病毒的失活效果明顯優(yōu)于液氯（見表3）。
表3 pH值對病毒的失活效果的影響
（消毒劑投量：3.0mg / L，接觸時間：30min）
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注：“＋”表示病毒未被失活，使細胞發(fā)生病變；“－”表示病毒被失活。
(2) ClO2對乙肝病毒的失活效果
乙型肝炎是病毒性肝炎中最具有特殊性的一種傳染病，它具有感染率高、攜帶率高，流行面廣、合并癥多和慢性傾向嚴重的特點，已成為嚴重威協人類健康的重要疾病。
我們研究了ClO2對乙肝病毒的失活效果，結果表明：ClO2對乙肝病毒的失活率遠遠好于Cl2。
(3) ClO2對水中流感病毒的消毒效果
研究了ClO2對呼吸道病毒，包括流感病毒Ⅰ型、流感病毒Ⅱ型和流感病毒Ⅲ型的消毒效果，并與液氯進行了比較。結果表明：ClO2投加量40mg/L，作用20min，ClO2對試驗的流感病毒具有很好的滅活效果，同樣好于Cl2！
2.4 ClO2及消毒水的毒性
(1) ClO2、ClO2－和ClO3－及其消毒水的致突變性(包括Ames試驗和微核試驗)結果均為陰性。
(2) ClO2、ClO2－和ClO3－的一般毒性
①小鼠急性毒性試驗：實際無毒水溶液；
②小鼠蓄積性試驗：無明顯著蓄積作用；
③ 亞慢性毒性試驗(90d喂養(yǎng))：大鼠體重增長、食物利用率、血液學指標和病理組織檢查等未見有任何副作用
2.5 ClO2對水中無機污染的去除效果
ClO2對水中Fe2＋、Mn2＋、S2－和CN－及NO2－等有良好的去除效果。
2.6 ClO2對水中有機污染物的去除效果
ClO2對水中酚類等有機化合物具有較好的去除效果。
2.7 ClO2作為飲用水消毒劑的優(yōu)點
(1) ClO2在失活病毒、隱孢子蟲和賈第蟲方面比Cl2更有效；
(2) ClO2不形成氯仿等有機鹵代物；
(3) ClO2殺菌特性幾乎不受pH影響，且殺菌效果明顯好于Cl2；
(4) ClO2可用于控制藻類、腐敗植物和酚類化合物產生的嗅和味問題；
(5) ClO2氧化鐵、錳、硫化物、氰化物和亞硝酸鹽以及許多有機物；
(6) ClO2在水中的剩余量，將延長或保證管網水中的消毒作用；
(7) ClO2不與氨反應，也不與溴化物反應形成溴或溴酸鹽；
(8) ClO2在減少殺滅斑貽貝方面是有效的。
3. 二氧化氯在國內外應用現狀
今天，在歐洲和北美市政當局已廣泛地使用NaClO2發(fā)生ClO2，在歐洲有成千家設施使用ClO2，美國和加拿大也有600家以上水廠使用ClO2。例如，比利時的布魯塞爾、瑞士的蘇黎士和伯爾尼、德國的柏林和杜塞爾多夫、法國的巴黎和圖盧茲、英國的利物浦以及奧地利的維也納等歐洲許多大城市將ClO2用于飲用水預氧化和后消毒；其中意大利是用ClO2處理飲用水的主要用戶，不僅將ClO2用于水消毒，而且在意大利南部鋼廠(海水)、中部電廠(海水)、北部鋼廠(海水)、南部紙漿廠(湖泊水)和地中海島嶼上的石油化工廠(海水)等用水和冷卻水系統中用ClO2作為控制生物污染的藥劑；德國有超過70%的飲用水使用ClO2作為后消毒劑處理；還有美國賓夕法尼亞州的費拉德爾菲亞（費城）、加利福尼亞州的亞特蘭大、俄亥俄州的哈密爾頓、科羅拉多州的丹佛、印第安那州的埃文斯維爾和辛辛那提、德克薩斯州的加爾維斯頓和埃爾帕索、亞拉巴馬州的莫比爾和堪薩斯州的堪薩斯城以及路易斯安那州的新奧爾良市等北美約有600多座水廠用ClO2進行預消毒和廢水處理，其中美國就有約500座左右。我國也有崑山水廠、深水集團梅林一村直飲水凈水站、賓縣水廠等幾十家水廠應用ClO2消毒。
50年前就發(fā)現ClO2是紡織和木紙漿漂白非常有效和可選用的氧化劑，尤其應用于木紙漿漂白時，生產制造出的紙張潔白、牢固和光滑；目前，還沒有能達到ClO2這樣高質量效果相匹敵的工藝或技術，F在，二氧化氯以2000t / d的消耗量用于紙漿漂白領域中。在北美和歐洲紙漿/造紙行業(yè)中用ClO2進行漂白已很普遍。在我國許多紡織行業(yè)中用NaClO2在酸化條件下發(fā)生ClO2進行漂白(俗稱亞漂)，例如哈爾濱亞麻廠、青島針織一廠、泰州彈力衫總廠、上海第一印染廠、上海第七印染廠、邯鄲針織廠、泰安棉紡織廠、濟寧針織廠、廣州索裕興針織廠和秦皇島針織內衣總廠等已應用近20年了。在紙漿/造紙行業(yè)中，我國有柳江紙漿廠、廣西河澗紙漿廠和福建召武竹漿廠以及臺灣紙漿造紙公司和重華紙漿廠等許多企業(yè)采用ClO2進行漂白也已多年了。
二氧化氯作為消毒劑、漂白劑、脫味劑、清潔劑在其相關領域中正得到非常普遍的應用。例如，在肉類、水果和疏菜加工、牛奶及乳品業(yè)、造紙業(yè)、制革和紡織業(yè)、循環(huán)冷卻水和廢水處理、油類和燃氣工業(yè)、水產養(yǎng)殖業(yè)以及醫(yī)療場所等領域中的應用在逐年增加。
近20年來，ClO2應用日益增長，主要是因為ClO2已被證明做為一種替代包括從常規(guī)的液氯Cl2到臭氧O3等其它消毒工藝的消毒劑以及漂白劑是可行和有效的。
美國環(huán)保局USEPA1977年就提出用O3、ClO2和氯胺替代氯Cl2對飲用水進行消毒，1997年提出國家初級飲用水規(guī)則——消毒劑和消毒副產物，1998年對消毒劑/消毒副產物進行了風險評估。20多年來USEPA對飲用水ClO2消毒一直密切關注。
4 ClO2在醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)中的應用
4.1 二氧化氯處理醫(yī)院污水
我們采用的二氧化氯（ClO2）消毒劑，經過鑒定，完全符合國家規(guī)定的《消毒劑規(guī)范》要求。通過大量有效的試驗，全面系統地研究了ClO2對醫(yī)院污水中含細菌、大腸菌群的殺滅效果以及對污水中有機物的去除效果，還對醫(yī)院污水中的細菌進行了分離鑒定，并做了ClO2的殺菌效果試驗。結果表明：不僅ClO2的殺菌結果明顯好于Cl2，而且ClO2對醫(yī)院污水的處理效果完全符合國家排放標準。證明了ClO2用于醫(yī)院污水處理是可行的，并提出了相應的用于醫(yī)院污水消毒的ClO2的工程運行參數和建議。
4.1.1 ClO2消毒劑鑒定和研究方法
(1) 試劑和菌種
ClO2水溶液：自制化學法ClO2發(fā)生器，產生ClO2純度98%以上，溶于蒸餾水中，貯于棕色瓶內，低溫、密封、避光保存。使用時配成需要濃度。
純菌種：金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、志賀氏菌和沙門氏菌等，均由沈陽市衛(wèi)生防疫站提供。
(2) 分析方法
ClO2與Cl2的測定：碘量法；細菌總數：平板法；大腸菌群數：發(fā)酵法；COD：密封法測定COD；BOD520，O3：碘量法。細菌分離鑒定：平板分離，斜面培養(yǎng)；顯微鏡觀察（個體形態(tài)特征）；平板培養(yǎng)（觀察菌落特征）；生理生化反應試驗等[22~26]。
(3) 消毒劑鑒定
消毒劑鑒定：按國家消毒劑規(guī)范 (國家衛(wèi)生部，消毒技術規(guī)范，1991, 12公布) 中規(guī)定選用葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等純菌種，在試管中用蒸餾水制成菌懸液，然后進行ClO2消毒劑鑒定試驗。
醫(yī)院污水：以哈爾濱鐵路中心醫(yī)院的污水為處理對象。該醫(yī)院污水處理站消毒前污水的特點是：不含放射性物質；無不可過濾殘渣（已在沉淀井內沉淀）；細菌總數通常在105~106CFU/ml，大腸菌群數在104~105CFU/L；含部分有機物，其BOD520 20~121mgO2/L，COD約為BOD520的兩倍；水質水量不均勻。該醫(yī)院的污水量平均為900L/d•床，共700張床。本研究用污水是經化糞池、沉淀池之后、進入污水處理間之前的污水，用ClO2和Cl2進行消毒處理試驗。
4.1.2 ClO2對“消毒劑鑒定”規(guī)定細菌的滅菌效果
由表2可見，對三種純菌種的滅菌效果隨消毒劑投量的增加而增加，且ClO2的效果明顯好于Cl2。可見，ClO2對國家規(guī)定的消毒劑鑒定菌種的滅菌效果是顯著和高效的。
4.1.3 ClO2對醫(yī)院污水的滅菌效果
(1) 醫(yī)院污水中致病菌的分離鑒定及滅菌效果
我們對醫(yī)院污水最常見的三種致病菌——志賀氏菌屬、沙門氏菌屬和大腸桿菌屬進行了分離鑒定和殺菌效果試驗（見表6）。由表6可見，ClO2投量為10.0mg/L時，滅菌40min，上述3種致病菌全部被殺死；而Cl2為25.0mg/L時，才全部殺死？梢奀lO2對醫(yī)院污水中致病菌的殺滅效果明顯優(yōu)于Cl2。
表6 消毒劑對醫(yī)院污水中致病菌的滅菌效果
（滅菌：40min pH=7.2）
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(2)ClO2對醫(yī)院污水中細菌的滅菌效果
將濃度為0.0，5.0，10.0，15.0，20.0和30.0mg/L ClO2或Cl2分別加入到一定量醫(yī)院污水中，滅菌60min，分別測定細菌總數和大腸菌群數。結果表明，隨消毒劑投量的增加，滅菌效果越來越好，且ClO2的效果明顯好于Cl2。例如：原水中細菌總數為1.62×105CFU/ml，當消毒劑投量為20mg/L，滅菌60min后，ClO2的致死率達99.98%（存活36CFU/ml），Cl2為99.73%（仍有435CFU/ml存活）。又如，原水中大腸菌群數為9.4×104CFU/L，消毒劑投量為10mg/L，滅菌60min后，ClO2的致死率已達100%，而Cl2只有97.45%（尚有2400CFU/L存活）。當ClO2和Cl2分別投加5mg/L和15mg/L時，對大腸菌群細菌的致死率達99.57%（還有400CFU/L存活），已達排放標準（大腸菌群數≤500CFU/L）(國家衛(wèi)生部GBJ48-88，醫(yī)院污水排放標準)。
當消毒劑投量分別為30mg/L和10mg/L，pH=7.0，與原水接觸20，40，60，80，100和120min后，其滅菌效果隨滅菌時間的增加而加強（數據略）。且達到同樣效果，ClO2滅菌時間明顯短于Cl2。例如，ClO2對大腸菌群（原水中3.3×104CFU/L）全部致死，需60min，而Cl2則需90min或更長。
(3) ClO2和O3對醫(yī)院污水中細菌的滅菌效果比較
由表7可見，隨ClO2和O3投量增加，其滅菌效果漸強，且ClO2的效果略強于O3。例如，消毒劑投加25ml/L時，ClO2對細菌或大腸菌群的致死率已近或已達100%；而O3的致死率也達到了99.99% (還有細菌650CFU/ml)和99.73%（尚有大腸菌群數940CFU/L），尚未達到排放標準。
表7 ClO2和O3對醫(yī)院污水中細菌的滅菌效果比較
（滅菌時間60min，pH=8.0）
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注：細菌總數單位：CFU/ml，致死率單位：%。
4.1.4 ClO2對醫(yī)院污水中有機物的處理效果
隨消毒劑投量的增加，其COD和BOD520的去除效果也增加，且ClO2的效果好于Cl2。例如，原水中COD為115.2mg O2/L，ClO2投量10mg/L，處理后水中COD 為89.6mg O2/L，已小于國家污水綜合排放標準（≤100mg O2/L）；而Cl2達到同樣效果需投加15mg/L。又如，原水中BOD520為68.0mg O2/L時，ClO2投加20mg/L，BOD520降至29.5mg O2/L，已達排放標準（≤30mg O2/L）（國家污水綜合排放標準，GB8978-88）；而Cl2達到同樣效果，則需30mg/L。
4.1.5ClO2處理醫(yī)院污水的工程運行參數及運行費用估算
通過上述研究可見，如該醫(yī)院污水中細菌總數多達7.25×106CFU/ml ，大腸菌群數多至3.5×105CFU/L ，COD 為192mg O2/L 和BOD5 為121mg O2/L 時，投加ClO2 25mg/L，作用60min，處理后均可達到排放標準，且ClO2的效果明顯優(yōu)于Cl2，稍好于O3。因此，建議工程運行參數為ClO2投量25mg/L，接觸60min，處理后水即可達滿意效果。ClO2的運行費用與O3相當，是Cl2的3倍多（數據略）。從消毒效果以及不產生有潛在危害的CHCl3等有機鹵代物、尤其ClO2對病毒的失活效果明顯優(yōu)于Cl2等方面考慮，上述價格是可以接受的。
4.1.6結 語
(1) ClO2對國家規(guī)定的消毒劑鑒定菌種的殺滅效果是顯著和高效的，符合國家衛(wèi)生部的規(guī)范要求。
(2) ClO2對醫(yī)院污水中分離鑒定出來的非致病菌和致病菌的消毒效果明顯好于液氯。
(3) ClO2可在pH3.0~9.0范圍有效殺滅醫(yī)院污水中的細菌（含大腸菌群），而Cl2只有在中性條件下才達到滿意效果。
(4) ClO2對醫(yī)院污水中COD和BOD5的去除效果優(yōu)于液氯。
(5) 建議ClO2處理醫(yī)院污水的運行參數是：投量25mg/L，作用60min；在此條件下，處理后污水均可達到GB48—83國家醫(yī)院污水排放標準和GB8978-88國家污水綜合排放標準。
5 ClO2在醫(yī)療上的應用
二氧化氯作為漂白劑、消毒劑已廣泛應用在工、農、牧、畜、漁業(yè)生產上，并涉及人們日常生活的方方面面。田為成等對二氧化氯在醫(yī)院里的應用和二氧化氯對人體的藥用價值等方面進行了大量研究和評述，現介紹如下。
上世紀末，人們已用ClO2除臭、凈水，并開始注意它的消毒作用。其確鑿的殺菌數據，多是在研究出“穩(wěn)定二氧化氯溶液”（S. ClO2）之后(US. Pat. 3271242. 1966-9和US. Pat. 3278447. 1966-10)才獲得。1~2mg/L的ClO2可在1~2min內殺滅多種微生物（如病毒、細菌、霉菌和酵母等），其效率明顯高于醛類和碘劑；它還可殺滅人、畜及魚體上的寄生物(WO 95/18534. 1995-7和EP 0544950. 1991-11)。
ClO2用途廣泛，可用于紙漿、纖維漂白，工業(yè)三廢處理，石油開采；禽、畜生產，水產養(yǎng)殖，植保；果蔬、肉制品、水產品保鮮；循環(huán)水、飲用水消毒和醫(yī)院污水消毒等。而直接用于人體也已有20多年了。
5.1在臨床醫(yī)療中的應用
(1)用于皮膚保護液、清潔劑和消毒劑
ClO2直接用于人體開始于皮膚病，在國外已獲得多項專利：作皮膚清潔的有Bunyan的US. Pat. 4035483 (1997-7)和Alliger的US. Pat. 4737307；治療皮膚損傷和座瘡的有Alliger的US. Pat. 4084747 (1978)；治療皰疹、真菌感染的有Krossr 的US. Pat. 4956184 (1990-9)。這些專利對疥瘡、牛皮癬、銀屑病、濕疹、頭皮屑、痔瘡、靜脈曲張潰瘍、傷口、粉刺、生殖器皰疹、腿部潰瘍 (US. Pat. 902575) 等甚至對結腸、肌肉、骨、腱損傷感染治療防交叉和合并感染都取得良好效果。
一般以200mg/L ClO2以下的濃度作噴、涂、洗，或者制成膏劑(US. pat. 6114398)，膏劑含二氧化氯1000mg/L。有的要內服其他抗生藥，如中草藥中的解毒化淤藥，加外用ClO2效果好，如牛皮癬。
(2)用于婦科消毒
對陰道炎、陰道臭、子宮內膜異位、外陰道干皺、細菌及酵母菌感染引起的粘膜白斑病、發(fā)狀癬等都可以50mg/LClO2作直接沖洗、擦、敷。
在產科的產房和嬰兒室可用ClO2進行環(huán)境消毒。
Ratcliff將ClO2治療用于人體的陰道、子宮內膜異位、外陰干皺等婦科病，他指出，凡是人體的孔道如有細菌、醇母菌感染或粘膜白斑病，發(fā)狀癬都可納入ClO2的治療范圍(US. Pat. 590575，1000-5)。其中最有趣的例子是，一位女秘書患了陰道炎，奇癢難忍，試用含ClO2漱口水沖洗陰道，并濕敷外陰。不到3d，奇跡出現了，陰道炎治好子，因為人的陰道粘膜與口腔有相似之處，可因細菌裂解蛋白質而產生硫化物（如甲硫醇等）引起惡臭，故可用ClO2治療陰道炎。
Kross曾用5~1000mg/L中性、等滲的ClO2溶液由乳頭擴散到乳腺治療乳房炎。此法不僅療效好，還避免了因抗生素治療牛乳中殘留抗生素對人體帶來的不良影響(US. Pat. 5252575)。
(3) 用于口腔消毒
有人曾用丙烯酸（類）樹脂做成一定厚度的帶條，模擬牙床，浸染大腸菌、金黃色葡萄菌和白色念株用ClO2和次氯酸鈉作殺菌對比試驗。結果ClO2在2min殺滅上述3種細菌，而次氯酸鈉則需4min，顯示ClO2在口腔中的殺菌優(yōu)勢。
后來Ratcliff用詳細材料說明ClO2在口腔上的應用(US. Pat. 46968111987-9)。現已公認，口臭是由于微生物使口腔中的含硫氨基酸、蛋白質、蛋白胨及死亡表皮細胞等物質分解產生硫化物而引起的，以0.005~0.2mg/L ClO2洗漱液沖洗口腔或漱口，立即使口腔中揮發(fā)性硫化物的量減少50%~60%，并維持3h以上。
體內外測定證明S. ClO2可在10s內殺滅齲牙主要病原菌即變異鏈球菌(S. mutans)達99%以上。
Ratcliff用相差顯微鏡和暗視野顯微鏡觀察了29例病人的39個牙周袋內病菌及螺旋體的密度和運動，并對使用ClO2治療前后作了比較，證明ClO2對厭氧微生物的殺滅作用也很強。他用事實證明ClO2對引起牙齦炎的放線菌(包括尹色列放線菌屬(Actinomyces Israeli)、球菌)，引起急性壞死潰瘍性牙齦炎的螺旋體、中間型類桿菌、核粒梭桿菌，引發(fā)青少年牙周炎的放線性共性桿菌、癬苔病菌（炭酸菌，Capnocytophagia）和成人牙周炎的厭氧球菌等都有強大的殺滅作用。因此ClO2是牙齒的良好抗斑劑、防齲牙劑，可有效治療牙齦炎、牙周炎、牙齦出血等病癥；是假牙浸泡劑和清潔劑，也是一種良好的冷滅菌劑。
有人用NaClO2和S. ClO2作為牙膏成分，這使牙膏真正具有了抗菌消炎作用。已有不少廠家用有機聚合物制成牙膏皮，將含ClO2的母體—S. ClO2和NaClO2加入牙膏，近年又出現了美容牙齒的時髦產品：ClO2牙齒潔白劑（世界專利98/04235，1998）。不過我們認為，該產品加入牙膏中更為經濟、方便，適于持久使用。
一患鵝口瘡男孩，用酮唑類藥（Ketonideozole）治療2周未見效、后用0.1%ClO2的漱口水漱口，獲得奇效；艾滋病（AIDS）病人的舌頭上患了發(fā)狀白斑病，用ClO2的漱口水和牙膏，在14d，白斑病消失，停藥14d復發(fā)時，再次用藥，白斑又消失。
常漱口可防牙菌斑形成，防牙齲；也可以沖洗牙齦炎和牙周炎病人的牙周袋，并以此液一日3次漱口，一般1~3d能治愈牙周炎。也可治鵝口瘡和口腔皰疹
1981年和1989年國內先后有人在雜志上介紹ClO2的殺菌作用，1993年有人介紹ClO2在口腔科的應用，到目前為止，可以概略地說，國外應用ClO2防治人體疾病的方法，國內都有人用。牙齦炎、牙周膿腫用稀ClO2溶液沖洗1~2次就可治愈；有例多年頭癬患者被ClO2治好了；某口腔醫(yī)院預防人類疾病的不同劑型和包裝的ClO2產品正在陸續(xù)上市。
(4) 用于眼科消毒和治療眼疾
隱形眼鏡原用硼砂類藥消毒，繼而用過氧化氫，現逐漸改用ClO2來消毒隱形眼鏡，并獲得專利 (US. Pat 4997626、US. Pat.5276673、US. Pat 5078908和US. Pat. 5129999等)。由于微量ClO2對眼睛無毒、無害，眼睛可以耐受，所以Ripley就將ClO2直接用到眼睛上(WO 9602264, 1996-2)。以前眼科所用藥物藥效低，效期短。Ripley利用S. ClO2的穩(wěn)定性將其裝在不透光的瓶內，瓶頸部含有過渡金屬鈀或鉑的聚乙烯微珠，使用時將瓶倒立，當瓶內S. ClO2溶液流過多孔聚乙烯微珠時，被鈀催化活成ClO2單體。這種控制離子濃度（200~400mOsmol/kg）即等滲中性（pH7.0±0.2）的含有ClO2單體5mg/L的溶液便可以治療眼疾。如治結膜炎，每天3次，每次3滴，一般3~5d治愈。以3~5mg/L ClO2的中性等滲的鹽水，可直接用于結膜炎、皰疹、紅眼病等治療；用這種等滲、中性、低濃度ClO2單體溶液代替無菌生理鹽水當然效果更好。它既可當沖洗液沖去血塊、碎組織等雜物便于手術，同時又有殺菌、消毒，防術后感染等功效。這種沖洗液也可用于其他外科手術。
(5) 用于骨科消毒
中性等滲低濃度5~15mg/L ClO2，通過鉆孔反復灌洗慢性骨髓炎病人病部位，直至病灶清除。
(6) 用于外科消毒和傷面沖洗
可代替碘伏和抗菌素生理鹽水及普通生理鹽水作消毒液和傷面沖洗液，防術后感染。濃度以5~20mg/L ClO2等滲中性液為宜。
(7)用于哺乳動物消毒
ClO2同樣適用于牛、馬、羊、驢、狗、貓等哺乳動物。
有專利（U S. Pat. 5252343）用5~1000mg/L pH6.0~7.5的300mOsmol/L ClO2作乳房腺擴散治療臨床及亞臨床型牛的乳腺炎，使美國奶業(yè)減少損失1/10；若用抗菌素療期長，而且因抗菌素殘留奶中會引起不良反應，不可食用；ClO2也廣泛應用到獸醫(yī)院、獸醫(yī)站及畜牧場中。
5.2防止皮膚組織紅腫
ClO2的強氧化作用只有在單體形態(tài)下能充分表現出來，在常溫下ClO2單體很難保存和運輸。目前除現場生產ClO2外，市場銷售的多為它的前驅物 (即亞氯酸鹽（鉀、鈉）和S. ClO2溶液)，在使用前需加酸化劑（如有機酸、無機酸、還原劑或釋放氧化的物質）或加激活劑（如過渡金屬鉑或鈀），使它成為ClO2單體供使用。
應該指出，ClO2在人體使用已有多年，實踐表明在使用24h后，須再重復使用，盡管感染控制了，感染灶縮小了，但在局部往往會出現紅腫、疼痛現象。為了減輕和消除ClO2使用中出現的組織紅腫炎癥，人們篩選過多種添加劑。如凡士林、羊毛脂、蓖麻油、卵磷脂、甘油硬脂酸脂、衣草油、二氧化鈦等常用的皮膚可接受的、又與ClO2相容的美容添加劑。其結果是有的無效，有的則使情況變得更糟，使紅腫加劇。功夫不負有心人，Alliger在1997年的專利（U.S. Pat. 5616347, 1997-4）中公布了他所找到的3種炎癥減輕物質：尿囊素（allantoin）、甘油（glycerin）和蘆薈薇拉（aloe vera）。據稱不僅可減輕或消除ClO2引起的炎癥，而且還改善了ClO2對皮膚的穿透性，使療效更好，F摘錄兩組配方，供參考！
應該指出，ClO2用于局部感染治療、外科手術包括眼外科手術沖洗，即利用手術進行，又可防術后感染；對哺乳動物尤其是人的體孔的損傷感染治療、對皮膚和粘膜感染的治療都有較好的效果。
5.3ClO2在醫(yī)院其它方面的應用
(1)ClO2用于醫(yī)院污水的消毒
ClO2用于醫(yī)院污水消毒的效果是另人滿意的，這里不再贅述。
(2) ClO2用于醫(yī)院廢物處理
ClO2處理醫(yī)療廢物的專利已見不少，如JP 0824324，JP08309099，JP06039004, JO08308888等。國外有一項ClO2專利裝備，將要回收的被褥、衣物敷料和不回收敷料、廢紙等分開，將要粉碎的和不粉碎的分開收集，然后分別放入一個耐ClO2腐蝕的樹脂密閉容器中并向此容器注入ClO2前驅物(NaClO2)和酸等同時攪拌或粉碎10min，然后該洗的洗，該丟的丟了了事。對于玻璃、塑料、金屬器具甚至嬰兒尸體也可用ClO2處理。國外已有用ClO2保存尸體的專利。總之國外有不少基本一樣的專利，處理醫(yī)用廢舊物。這樣，醫(yī)院自身只要基本掌握ClO2的制法和用法就行了。
(3)醫(yī)療器械的即時消毒
隨著ClO2的使用逐漸推廣，使用劑型也不斷出現，一元包裝的粉劑、膏劑、絡合劑相繼出現，F在可以根據不同消毒目的和要求，進行選擇。目前，國內已有用ClO2消毒胃鏡的臨床報道，國外也有用ClO2在30s內有效地殺死牙鉆頭上的致病微生物的代表菌株—鍺霍亂沙氏菌、鏈球菌等(US. Pat. 5933864)，這為用ClO2在30s內消毒某種器械提供了參考依據。應該強調，使用ClO2對胃鏡等精密醫(yī)療儀器或設備消毒時，必須謹慎行事，嚴格控制ClO2的量，否則會造成銹蝕而損壞。
(4)醫(yī)院環(huán)境及空氣消毒
醫(yī)院中門診室、手術室、病房、產房和嬰兒室的空氣、墻壁、地面、桌椅、臺面和衛(wèi)生間、盥洗室及有關器具必須定時或定期實施有效消毒措施，以防繼發(fā)感染和交叉感染。對醫(yī)院環(huán)境和空氣均可用ClO2水溶液噴灑消毒。
總之ClO2在醫(yī)院中具有廣泛的用途，但在應用中必須適量、得法和及時，否則會適得其反；ClO2消毒效果是好的，但也要具體問題具體分析，例如，注射前皮膚消毒仍可用碘酒、碘伏，它在2~4min內足以殺死致病菌；又如戊二醛對金屬腐蝕很微，有些醫(yī)療器械浸泡還是用它為好。還有國外雖已有ClO2保存尸體的專利，但目前還是用福爾馬林保存為妥；另外對醫(yī)療器械尤其精密醫(yī)療儀器的消毒，應謹慎處理。
6. 二氧化氯正在被認可
在全球Cl2仍然是最普遍采用的飲用水消毒劑。但是，二氧化氯ClO2作為飲用水氧化劑和消毒劑正在被人們認可。美國環(huán)境保護局“國家臨時初級飲用水章程”曾規(guī)定三鹵甲烷（TTHMS）總含量最大污染水平（MCL）為0.10mg/L，1983年又對三鹵甲烷（TTHMS）的規(guī)定做了修正，將二氧化氯ClO2做為替代的或補充的氧化消毒劑列為控制三鹵甲烷最適宜的處理技術之一。做出這一建議主要是因為二氧化氯ClO2同腐殖質的反應，不引起三鹵甲烷的生成；此外，ClO2不與氨反應生成氯氨，成本也適中，二氧化氯系統在操作上非常類似于氯化系統，而且在工藝控制中剩余二氧化氯容易監(jiān)測。誠然，傳染病傳播的預防仍然是一關注問題，食品和飲料制造區(qū)域、飲用水和制藥設備接觸的表面均需保持衛(wèi)生，以控制微生物的生長。ClO2是一高效消毒的試劑，能殺滅細菌、真菌（包括霉菌、酵母菌、須發(fā)病菌、煙曲菌等）、病毒和孢子；最近研究表明，ClO2可失活隱孢子蟲和賈第蟲，也可殺滅成熟斑貽貝，并已被證明它好于最常用的消毒劑。
目前，在ClO2的研究與應用中，人們除考慮發(fā)生ClO2的成本外，尤其關心和憂慮ClO2副產物的健康影響；因此，當提出用于公眾的安全和有效的水消毒技術時，必須權衡微生物和試劑的風險，為了這一目的，世界各國學者已積累了大量研究數據。美國化學品制造協會（USCMA）二氧化氯專家小組在EPA水辦公室和環(huán)境利益集團資助下，發(fā)起了亞氯酸鈉NaClO2對小鼠兩代發(fā)育與繁殖影響的研究，以便提出補充的關于NaClO2的健康影響數據，并建立以健康風險為基礎的飲用水中最大污染水平(MCL)。經毒理學家和其它衛(wèi)生學專家嚴格復審后批準的這項研究，并未證明對小鼠的繁殖與發(fā)育有任何有意義的不利影響。根據這一研究結果，USEPA增加了飲用水中NaClO2的最大污染水平（MCL）和最大污染水平目標值（MCLGS）以及飲用水中ClO2的最大剩余消毒水平（MRDL）和最大剩余消毒水平目標值（MRDLGS）。飲用水中NaClO2新的MCLG為0.8ppm（從0.08ppm升至0.8ppm），而NaClO2的MCL仍為1.0ppm；飲用水中ClO2的MRDL和MRDLG從0.3ppm升至0.8ppm。
美國食品與藥品管理局（FDA）已對國家食品加工協會（NFPA）的申請批復：允許加工水果和蔬菜洗滌水中使用ClO2。美國聯邦政府控制法規(guī)的修正案允許在洗滌水果和蔬菜的水中使用ClO2做為殺微生物試劑，用ClO2處理的水果和蔬菜必須用自來水沖洗或用熱水漂洗，然后烹調或制作罐頭食品。
二氧化氯是一優(yōu)良消毒劑和強氧化劑，又是一種含氯制劑，繼第一代消毒劑液氯（含Cl2、次氯酸鹽和漂白粉）、第二代消毒劑優(yōu)氯劑（二氯異氰尿酸鈉）、 第三代消毒劑氯精（三氯異氰尿酸）后，二氧化氯被推崇為第四代消毒劑，是世界衛(wèi)生組織（WHO）和世界糧農組織(FAO)向全世界推薦的A1級廣譜、安全和高效消毒劑。自ClO2問世以來，已經先后被用于紙漿和纖維漂白、飲用水消毒、食品加工、肉類水果蔬菜和水產品滅菌與保鮮、工業(yè)冷卻水和廢水處理、食品包裝紙消毒和漂白、注水采油和油井解堵、臨床醫(yī)療中的消毒滅菌、衛(wèi)生防疫消毒、油脂脫色及面粉和大米加工中的漂白和殺菌、水產養(yǎng)殖中的水體消毒和防病治病以及水廠殺藻和控制生物污染和管道淤塞等諸多方面。二氧化氯正在被用戶接受和認可，是一種很有前途的消毒劑。
主要參考文獻
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