UJS-LTP-MTT洗消系统对金黄色葡萄球菌沾染物和污染水的洗消净化效能研究

宣 佶，张剑峰，魏 玮，相 芳，姚佳新，张敏芬，汪 勇

（1.东部战区总医院秦淮医疗区消化科，南京 210002；2.东部战区总医院胸外科，南京 210002；3.东部战区总医院药学科，南京 210002；4.东部战区总医院秦淮医疗区医疗保障科，南京 210002；5.东部战区总医院采购管理科，南京 210002；6.东部战区总医院门诊部，南京 210002）

0 引言

地震、泥石流等自然灾害发生后产生生物污染的风险巨大[1-2]。在救灾过程中，对现场需要救治的人员、救灾设备等进行洗消，以及尽快净化被生物污染的废水十分重要。如洗消净化及时有效，不但能有效保护救援人员的生命安全，而且能快速控制污染传播，为进一步救灾赢得时间[3]。而目前的国内外洗消装备尚有一些不足[4-5]：一是多使用普通淋浴头，既浪费水，又没有很好的洗消效果；二是对被污染的水净化能力不好；三是洗消时多为净化和消毒分离，没有将二者有机地结合到一起。以上情况既导致在紧急情况下水资源的浪费，又常使洗消不彻底，不符合卫生要求，更会导致洗消后废水对环境的二次污染。

为解决上述问题，课题组从实际需求出发，成功研制出了一种UJS-LTP-MTT洗消系统，该系统包括超薄射流（ultrathin jet stream，UJS）模块、低温等离子体（low temperature plasma，LTP）模块与膜处理技术（membrane treatment technology，MTT）模块。其中UJS模块是一种新型的喷头，相较传统喷头所喷出的水，具有压力高、速度快、扇面大的特点，既有很好的节水效果，又有很好的洗消效能；LTP模块有很好的灭菌效果；MTT模块有很好的滤过效果。3个模块既可独立使用，也可组合使用[6]，方便灵活。之前的研究已证实，该系统既节水，又能迅速净化多种化学毒物[7]。金黄色葡萄球菌是常见致病菌，在自然灾害或事故发生时，这种细菌很容易导致水体污染，并容易沾染人体导致感染[8-9]。以下研究该系统对金黄色葡萄球菌多种沾染物的洗消效果，以及对被此细菌污染的水的净化能力。

1 材料和方法

1.1 实验材料

UJS-LTP-MTT洗消系统（如图1所示）由中船重工海博威科技发展有限公司按设计图装配，含UJS喷头（水流速0.8 L/min）和普通淋浴喷头（水流速2.4 L/min）各1套（如图2所示）。其他材料包括金黄色葡萄球菌菌液（浓度1×105cfu/100 mL，南京中医药大学微生物教研室提供）、2块表面积为100 cm2的覆漆钢板、2块面积为100 cm2的生猪皮、2只背部去毛100 cm2的成年家兔（南京青龙山动物养殖场）、细菌培养皿（美国Corning公司）、牛肉膏蛋白胨培养基（南京中医药大学微生物教研室提供）、煮沸后的自来水。

图1 UJS-LTP-MTT洗消系统示意图

图2 2种不同的喷头示意图

1.2 实验方法

1.2.1 金黄色葡萄球菌洗消实验

卫生部《消毒技术规范》（2002年版）规定实验用水的含菌量为5×104～5×105cfu/100 mL，因此本实验将实验用水的含菌量定为1×105cfu/100 mL。在正式实验之前，使用0.5%洗必泰溶液分别对钢板、生猪皮和家兔进行消毒，消毒后使用无菌生理盐水进行清洗，清洗后分别取样进行培养，结果均未见细菌生长。之后取2个装满冷开水的2 L无菌水槽和1个装满冷开水的60 L无菌水槽，分别加入金黄色葡萄球菌菌液，将浓度调整至1×105cfu/100 mL。将2块清洁的覆漆钢板及生猪皮分别放入2 L水槽中，在菌液中充分浸泡2 min。将2只背部脱毛的家兔放入60 L水槽中，在菌液中充分浸泡2 min。

洗消实验共分为2组，UJS组：用UJS喷头洗消沾染菌液的覆漆钢板、猪皮和背部脱毛家兔；普通喷淋组：用普通淋浴喷头洗消沾染菌液的覆漆钢板、猪皮和背部脱毛家兔。洗消过程中，分别在0、30、60和90 s进行取样。取样时用无菌棉签充分擦拭取样区域（取样区域为随机选择的每块钢板、猪皮和家兔的3个不相邻的1 cm2正方形区域），并将样本放入含细菌培养基的圆形培养皿中（培养皿直径为9 cm）。在恒温37℃环境中培养48 h，培养结束后对各培养皿中的金黄色葡萄球菌菌落进行计数，当菌落数超过300 cfu/cm2时，视为菌落极多，难以计数。重复试验，取均值。

1.2.2 污水净化实验

利用UJS-LTP-MTT洗消系统中的LTP模块和MTT模块对被金黄色葡萄球菌污染的水进行净化处理。依据卫生部《消毒技术规范》（2002年版），将金黄色葡萄球菌菌液浓度设定为1×105cfu/100 mL。取1个60 L无菌水槽，装满煮沸后自然冷却的自来水，再加入金黄色葡萄球菌菌液，使浓度达到1×105cfu/100 mL，然后经LTP模块和MTT模块净化处理。取处理前和处理后的菌液水样各3 mL，分别加入含固体无菌培养基的培养皿中。另取3 mL煮沸后自然冷却的自来水加入另外的含固体无菌培养基的培养皿中，作空白对照。在恒温37℃环境中培养48 h，培养结束后对各培养皿中的金黄色葡萄球菌菌落进行计数。

1.3 统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。2组间统计分析采用t检验，多组之间的统计分析采用χ2检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 金黄色葡萄球菌洗消效果

2.1.1 对沾染金黄色葡萄球菌的覆漆钢板的洗消效果

UJS组在30 s时即有显著的洗消效果，60 s时的洗消效果明显优于普通淋浴组90 s时的洗消效果。在各时间点，2组洗消效果对比有统计学差异（P＜0.05）（见表1、图3）。

图3 UJS组和普通淋浴组对沾染金黄色葡萄球菌的覆漆钢板的洗消效果

表1 UJS组和普通淋浴组对沾染金黄色葡萄球菌的覆漆钢板的洗消效果统计单位：cfu/cm2

2.1.2 对沾染金黄色葡萄球菌的生猪皮的洗消效果

UJS组与普通淋浴组在30 s时检测到的菌落数均多不可计，2组洗消效果对比没有统计学差异；UJS组在洗消60 s时可检测到的菌落数相较普通淋浴组显著下降，90 s时下降更为明显，而普通淋浴组在90 s时可检测到的菌落数仍然多不可计，2组洗消效果对比有统计学差异（P＜0.05）（见表2、图4）。

表2 UJS组和普通淋浴组对沾染金黄色葡萄球菌的生猪皮的洗消效果统计单位：cfu/cm2

图4 UJS组和普通淋浴组对沾染金黄色葡萄球菌的生猪皮的洗消效果

2.1.3 对沾染金黄色葡萄球菌的背部脱毛家兔的洗消效果

UJS组在30 s时可检测到的菌落数已经明显下降，90 s时已近检测不出，而普通淋浴组90 s时仍有明显菌落生长。在各时间点，2组洗消效果对比有统计学差异（P＜0.05）（见表3、图5）。

图5 UJS组和普通淋浴组对沾染金黄色葡萄球菌的背部脱毛家兔的洗消效果

表3 UJS组和普通淋浴组对沾染金黄色葡萄球菌的背部脱毛家兔的洗消效果统计单位：cfu/cm2

2.2 污水净化效果

经LTP模块和MTT模块处理后的样本与空白对照中均无细菌生长，而未经处理的菌液样本中菌落数显著多于处理后的样本和空白对照中的菌落数（见表4、图6）。

图6 LTP模块和MTT模块对金黄色葡萄球菌菌液的净化效果

表4 LTP模块和MTT模块对金黄色葡萄球菌菌液的净化效果统计单位：cfu/cm2

3 讨论

目前自然灾害和生产安全事故发生仍很频繁，在救灾过程中及时快速地对受灾人员、救援人员和救援设备进行洗消处理，并迅速净化污水，对控制灾后疾病等的流行有积极意义[10-11]。因此，人们对如何有力应对灾后的清洁卫生问题日渐关注。而我国的灾后洗消和净化设备的研发较发达国家仍很欠缺，故亟须加强研发投入。金黄色葡萄球菌是自然界常见致病菌，灾后容易导致人体、水体污染，如不能及时控制，可导致大范围疾病流行[12-15]。因此本课题组从实际出发，检验自主研发的UJS-LTP-MTT洗消系统对多种金黄色葡萄球菌沾染物的洗消效果和对被金黄色葡萄球菌污染的水的净化效果。

从洗消能力方面来看，对于覆漆钢板以及背部脱毛的家兔，UJS组在洗消30 s时均已开始起效，60 s时效果明显，90 s时洗消效果更为显著，在各时间点UJS组的洗消效果明显优于普通淋浴组；对于生猪皮，UJS组在洗消60 s时的菌落数相较普通淋浴组已显著下降，90 s时下降更为明显，在洗消60和90 s时UJS组的洗消效果明显优于普通淋浴组。因此，虽然UJS喷头与所选用普通淋浴喷头在外形上存在一定差异，但是其结构和功能优势明显，在同等冲洗时间下，UJS喷头对不同金黄色葡萄球菌沾染物的洗消效果、节水性能均明显高于普通淋浴喷头。从净化能力方面来看，LTP模块与MTT模块联用后，可很好地净化被金黄色葡萄球菌污染的水。其中LTP模块的作用原理为LTP所产生的大量自由基等活性物质能与细菌等结合，从而起到良好的灭菌作用[16]；而MTT模块则主要利用膜的选择透过性过滤去除悬浮物、细菌、病毒等，从而使水净化消毒[17]。实验结果显示，被金黄色葡萄球菌污染的水经过这2个模块的处理，几乎能完全去除病原菌。因此，在恶劣条件下，该系统能迅速处理被金黄色葡萄球菌污染的水，从而快速地提供清洁净化水以供使用，这对缓解灾后缺水有重要意义。

综上所述，UJS-LTP-MTT洗消系统是一种既能高效对人员、设备进行节水洗消，又能快速净化处理被污染的水的新型洗消设备。尽管该系统具有新型、高效、节能、环保的特点，但是目前样机尚未实际应用于人员洗消，效果有待进一步验证。