高校化學實驗室精確消毒技術實踐

陳黎艷，趙娟娟

(1.華中師范大學 化學學院，湖北 武漢 430079；2.華中師范大學實驗室與設備管理處，湖北 武漢 430079)

0 引言

高校實驗室是高等院校開展實驗教學、科學研究及社會公共服務的重要場所[1]。近年來，隨著實驗教學學分比重的加大和科學研究項目的增多，實驗室建設在黨和國家的大力支持下有了突飛猛進的發展。以物理、化學為代表的實驗性學科在實驗室開展的教學科研活動更加頻繁[2-3]。近年來，全球公共衛生事件不斷爆發，2003 年的“非典”事件、2009 年的甲型H1N1 流感、2014 年流行的埃博拉病毒均給實驗室安全管理工作帶來了極大的挑戰。2019 年底爆發并持續蔓延的“新冠”大流行事件[4]更是給實驗室安全管理帶來了前所未有的沖擊，而更強大的病毒也隨時可能再次襲擊人類引發更致命的健康危機。這無疑使高校實驗室的安全管理面臨著疫情防控及實驗安全監管的雙重挑戰，實驗室管理者須盡快確立嚴密的管理策略，以應對隨時可能偷襲的病毒[5-8]。

高校化學實驗室一直存在人員密集、空氣流動性差、污染物堆積及實驗器材無序存放等問題，這給化學實驗室的公共衛生事件防控及化學實驗安全管理增加了難度[9-10]。近年來人們對“非典”“新冠”等病毒的了解逐漸深入，已有越來越多的證據表明精確消毒是控制傳染源、防止交叉感染的重要措施[11]。因此，發展精確的實驗室消毒技術是化學實驗室管理者們面臨的當務之急。本文通過疫情沖擊后化學實驗室在恢復正常秩序的過程中所遇到的安全管理挑戰，介紹了一系列適用于高校化學實驗室使用的消毒措施，也為今后進一步加強和完善高校化學實驗室應對重大突發公共衛生事件的應急預案提供參考。

1 化學實驗室消毒技術要求分析

1.1 化學實驗室消毒劑的選擇

病毒沒有細胞結構，是一種由核酸和包裹在外面的衣殼構成的特殊微生物[12]。目前大多數病毒的主要傳播方式為飛沫傳播和接觸傳播，因此化學實驗室應重點圍繞空氣消毒、表面消毒及個人防護消毒三方面展開。常見的化學消毒劑主要包括醛類消毒劑、醇類消毒劑、氧化劑類消毒劑、季銨鹽類消毒劑、雜環類消毒劑[13]。由于大多數病毒抵抗力差、對消毒劑的敏感程度較高，大多數消毒劑在精確使用的基礎上都可以實現病毒的消殺[14]。然而，與常規的公共場所消毒方式不同的是化學實驗室因其學科特異性而對消毒劑有特殊要求。

大型儀器實驗室存放有很多精密儀器及配件，因此具有腐蝕性的消毒劑不適用于大型儀器實驗室。經研究表明，以次氯酸鈉為主要成分的消毒劑對碳鋼及鋁制材料有明顯的腐蝕性；過氧化物類尤其是含有二氧化氯的消毒劑對不銹鋼、碳鋼、鋁、銅均有不同程度的腐蝕。因此大型儀器實驗室內要盡量避開這些具有腐蝕特性的消毒劑[15]。化學合成實驗室在實驗活動過程中經常會產生廢液、廢固，且存在失效的化學試劑亂扔亂擺的情況，其中難免會有易燃易爆的化學物存在。因此，化學合成實驗室消毒則需避開有助燃性質的消毒劑。已有研究表明，醇類消毒劑能與空氣形成爆炸性混合物，因此不適合在化學實驗室內大面積使用[16]。除此之外，化學實驗室還包含用于飼養不同品系動物及微生物的細胞培養室和動物飼養室，對這類實驗室要挑選毒性較小的消毒劑以免造成實驗動物的不正常死亡。季銨鹽類消毒劑容易造成小鼠等動物的肺損傷，因此不可用于細胞培養室及動物飼養室[17]。

1.2 化學實驗室內消毒方式的選擇

化學實驗室內消毒可從空氣消毒、表面接觸消毒及人員防護消毒三個方面入手。空氣是病原微生物傳播的重要途徑，病原微生物主要以氣溶膠的方式在空氣中懸浮并通過呼吸系統進入人體。因此空氣的消毒和凈化是控制傳染源、防止交叉感染的重要措施[18]。飛沫和接觸傳播是病毒的另一種主要傳播途徑。化學實驗室內空間狹小，實驗區與學習區劃分不明顯，雜物過多，衛生條件差，因此以擦拭為主的表面接觸消毒也是化學實驗室內必不可少的消毒方式[19]。人員防護消毒主要指實驗室人員隨身穿戴的工作服、防護用具的消毒及手部消毒等等。

這三種消毒措施在化學實驗室的消毒工作中相輔相成、缺一不可，同時要根據不同類型化學實驗室的具體特點制定相對應的消毒措施。例如，大型儀器實驗室為了控制實驗室內溫、濕度，經常為密閉環境。而進行實驗教學的示范教學實驗室因承擔了大部分本科生及研究生的教學任務而導致了人員密集程度高，通風困難。因此在大型儀器及示范教學實驗室進行空氣消毒的時候要注意毒物殘留，以免發生因消毒不當導致的人員傷亡。在進行個人防護消毒的時候，要考慮化學實驗室工作人員經常會接觸不同類型的化學試劑，因此在選擇手部消毒劑的時候，要避免選擇易與化學藥品反應的消毒試劑。

2 化學實驗室消毒技術分析

化學實驗室主要消毒試劑及消毒方式如圖1所示。

圖1 化學實驗室主要消毒試劑及消毒方式

2.1 空氣消毒

目前常用的空氣消毒技術主要包括以空氣凈化機過濾除菌、紫外線照射消毒為主要手段的物理消毒法，用醛類、含氯制劑或過氧化物類等液體化學消毒劑進行霧化噴淋的化學消毒法，以及近年來興起的中草藥熏蒸消毒法[20-22]。

三種消毒方法中化學消毒法的消毒效果最好也最常見。臭氧類消毒劑為一種常見的空氣消毒劑，但其對機體、電器元件、塑料制品等會有不同程度的腐蝕，因此并不適用于化學實驗室中，尤其不適合在通風條件差且放置有大型精密儀器的實驗室中使用。過氧乙酸及過氧化氫類空氣消毒劑是一類廣譜、高效、廉價的消毒劑，但此類消毒試劑對人體黏膜有刺激，易導致過敏反應。化學實驗室內人員擁擠且化學實驗通常具有連續性，幾乎所有時間都有科研人員堅守實驗崗位，難以實現人員完全離開的無人環境，因此過氧化物類消毒劑同樣不適用于化學實驗室。戊二醛類消毒劑相比于上述幾種化學類空氣消毒劑毒性會弱很多，目前暫時沒有發現明顯的致敏和突變作用，雖有輕微的細胞毒性，但使用得當并不會對化學實驗室內的人員或儀器設備造成明顯損傷，因此戊二醛類的消毒液可以作為化學實驗室內的一類普適性空氣消毒試劑。然而，該類消毒劑的價格普遍偏高，高頻率、大面積的空氣消毒對經費不充足的實驗室來說將是額外的經濟壓力，而近幾年興起的中草藥消毒法剛好彌補了這一缺陷。中藥空氣消毒的機理是藥物成分隨煙霧與高熱的產生直接作用于蛋白質上巰基、氨基等部位使得病毒新陳代謝發生障礙而死亡。此類消毒方式更加綠色、安全，且中草藥的單次使用量較小，這大大節約了實驗室消毒的經濟成本[23]。除了細胞培養室這種特殊的化學實驗室之外，中藥消毒可以廣譜地應用于其他常見的化學實驗室內。

相比于化學消毒法和中藥消毒法，以空氣循環機為主要消毒設備的物理消毒法就簡單得多，并在消毒過程中可以實現人機共存的需求，基本可以應用在所有的化學實驗室中。然而，這種消毒方式是一種被動式空氣吸入的消毒方法，如需將空間環境內各個角落的病原體全部彌散，所需的空氣循環量為適用房屋面積的8 倍以上，這在空間嚴重受限的化學實驗室是極難達到的，因此物理消毒法只建議作為化學消毒及中藥消毒法的補充，不能作為化學實驗室內的主要消毒方式[24]。

2.2 表面接觸消毒

化學實驗室類型眾多，所存放的設施也較為繁雜，難以有統一通用的消毒試劑，因此可根據不同的硬件設施及接觸頻率選擇不同的消毒方法。如實驗室內的地板、門窗及電腦操作臺屬于高頻率接觸位置且通常為耐腐蝕材質，因此可以使用殺毒活力較強的季銨鹽類消毒劑進行擦拭消毒。放置攪拌器的合成實驗臺及烘箱、干燥箱等加熱設備，在進行表面接觸消毒的過程中要當心金屬腐蝕而導致的電線短路，更須避開具有助燃性質的醇類消毒劑，因此選用環氧乙烷類消毒劑做表面擦拭則更為安全可靠。對超凈工作臺、動物飼養籠及大型儀器設備表面的消毒，以不影響實驗動物的正常飼養和儀器的正常運轉為原則，建議在定時用清水擦拭的同時，每周用含有75% 酒精的衛生濕巾進行1～2 次的消毒擦拭即可。

2.3 人員個人防護消毒

化學實驗室對實驗室內參與人員有明確的防護規定，如進出實驗室必須穿工作服；進行危害物質、揮發性有機溶劑或其他特定的危險化學物質的操作實驗時，要戴防護口罩、防護手套及防護眼鏡，必要的時候要佩戴防毒面罩。這一系列措施在保證實驗室人員實驗安全的同時，對病毒的傳播也起到了一定的阻斷作用。但是在傳播性較高、隱匿性較強的病毒面前也是遠遠不夠的。因此，建議確立化學實驗室工作人員的個人防護消毒措施。例如，在實驗室參與人員手無外傷的情況下，除了用洗手液和清水進行沖洗消毒外，建議每天至少兩次用0.2%的過氧乙酸溶液進行3～4 min 的浸泡消毒。所穿戴的工作服、護目鏡等防護裝置也建議至少每周一次用含氯消毒液進行浸泡消毒，再用大量清水進行淋洗除去殘留藥劑后再烘干使用；而一次性防護手套則建議隨時更換，廢棄的防護手套及時處理，避免在實驗室內長期存放而導致病毒傳播的加速。

除了上述這些化學實驗室內部主要設施及人員消毒外，實驗室周圍環境的消殺、空調的清洗消毒也尤為重要，這些位置的消毒方式與其他場所普適性的消毒措施無太大差別。

3 結語

一個安全、舒適的實驗室環境是青年科學家和學生探索高風險課題、進行創新性研究的重要支撐。近年來，“非典”、埃博拉、“新冠”等公共衛生事件的不斷襲擊提醒著高校實驗室管理者在監管化學實驗安全的同時，也急需探索出公共衛生事件的防控策略。本文針對高校化學實驗室特有的實驗環境及實驗設施，依照學校及學院對實驗室安全管理的要求，將目前流行的最新消毒技術細化到了化學實驗室的日常消毒工作中，期待實現公共衛生事件與化學實驗室安全的“雙防控”，為營造安全衛生、健康有序的化學實驗室環境提出了新思路。