醫(yī)用空氣凈化器：空氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

一．我國醫(yī)院空氣凈化技術(shù)和空氣凈化器的現(xiàn)狀                                    

    為防止空氣生物性、物理性和化學(xué)性污染可能造成的院內(nèi)感染和健康問題，不同空氣凈化原理和方法的多樣性的空氣凈化技術(shù)，越來越多地被應(yīng)用到醫(yī)院環(huán)境的空氣衛(wèi)生控制。區(qū)別于工業(yè)領(lǐng)域的空氣凈化概念和室內(nèi)空氣品質(zhì)的通用概念，醫(yī)院空氣凈化的核心概念是消毒殺菌，嚴(yán)格控制微生物污染。2002年我國頒發(fā)了二個關(guān)聯(lián)醫(yī)院空氣凈化的標(biāo)準(zhǔn)：1）國標(biāo)《潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》[1]；2）部標(biāo)《消毒技術(shù)規(guī)范》[2]。由于國標(biāo)的強制性行政影響力，三甲醫(yī)院評審對層流凈化手術(shù)室硬件的規(guī)定，導(dǎo)致這10年來，我國醫(yī)院室空氣凈化技術(shù)的應(yīng)用趨勢實際上是工業(yè)空氣凈化技術(shù)占了上風(fēng)，醫(yī)用消毒殺菌空氣凈化技術(shù)處于弱勢。一個典型的實例是醫(yī)院原本普遍熟悉的按空氣細(xì)菌數(shù)劃分的國標(biāo)一類環(huán)境、二類環(huán)境的空氣衛(wèi)生指標(biāo)和消毒殺菌衛(wèi)生概念被潛移默化地改變成了以灰塵數(shù)目劃分的百級、千級和萬級的指標(biāo)和工業(yè)凈化概念。搞了凈化為什么還要消毒殺菌？空氣細(xì)菌數(shù)達標(biāo)，塵粒數(shù)也必須達標(biāo)嗎？成為醫(yī)院院感部門困惑和爭論的話題。錯誤的基本概念將導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)系統(tǒng)的系列錯誤，將給國家的醫(yī)院建設(shè)投資和預(yù)防感染帶來難以估計的巨大損失。  

    我們在選擇不同的醫(yī)用空氣凈化技術(shù)前，首先需要弄清楚究竟是空氣中的微生物還是塵?；蚧瘜W(xué)污染引發(fā)了疾病和感染，弄清楚引起疾病和感染的微生物的繁殖和傳播特性，危害程度，有針對性地選擇恰當(dāng)?shù)目諝庀練⒕鷥艋夹g(shù)。2012年衛(wèi)生部頒發(fā)了《醫(yī)院空氣凈化管理規(guī)范》[3]，提出了多樣性空氣消毒殺菌凈化技術(shù)，不同醫(yī)院部門的不同空氣凈化方法和空氣凈化消毒主要指標(biāo)，并把凈化消毒技術(shù)作為《醫(yī)院空氣凈化管理規(guī)范》的最主要的無菌凈化技術(shù)，三級過濾的潔凈技術(shù)退為其次，明確了醫(yī)院空氣凈化的目的，糾正了醫(yī)院空氣凈化技術(shù)就是高效過濾凈化技術(shù)的錯誤理念，改變了只過濾不消毒殺菌的單一工業(yè)空氣凈化模式，為我國醫(yī)院空氣凈化技術(shù)的科學(xué)發(fā)展奠定了標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。

    源自于以控制塵埃為目的的電子工業(yè)的三級過濾潔凈技術(shù)是實現(xiàn)醫(yī)院空氣無菌衛(wèi)生多樣性空氣凈化技術(shù)的其中一項空氣凈化技術(shù)，由于該技術(shù)沒有包含醫(yī)用空氣凈化技術(shù)所包含的消毒殺菌技術(shù)，其缺點和問題在這十年中越來越多地暴露出來。三級過濾潔凈技術(shù)也是最昂貴的空氣凈化技術(shù)。十年來我國手術(shù)部單一采用空氣潔凈技術(shù)的實踐證明：它的建設(shè)的高投入，設(shè)備的大空間，管理的高能耗和效果的不確定，使得我國大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)建不了（建筑層高和空間限制），建不起（投資大），用不起（運行成本高）和用不好（防止感染效果差）。2008年和2011年德國和新西蘭的大樣本醫(yī)學(xué)統(tǒng)計研究[4，5]發(fā)現(xiàn)越是高級別層流凈化，手術(shù)感染率越高，引起了世界醫(yī)學(xué)界和凈化界的深刻反思和質(zhì)疑凈化的效果。2009年德國政府主管部門就此發(fā)表4點公告[6] ，否定了層流凈化對預(yù)防手術(shù)感染的效果。  


    單純采用工業(yè)凈化標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的制藥領(lǐng)域存在與醫(yī)院相同的凈化目的和概念究竟是為什么的問題，10年來走了相同的彎路。許多制藥企業(yè)，盡管已經(jīng)采用A級空氣凈化（100級），但仍然無法解決無菌生產(chǎn)線合格率低的問題，不得不引進消毒系統(tǒng)，對各級凈化區(qū)天天數(shù)小時消毒殺菌。


    由于三級過濾空氣潔凈技術(shù)對建筑空間的特殊要求，昂貴造價，我國90多萬個醫(yī)療機構(gòu)的絕大多數(shù)病房、診所、治療室和手術(shù)室?guī)缀鯖]有可能采用這一技術(shù)來實現(xiàn)空氣衛(wèi)生品質(zhì)，甚至有的醫(yī)院對已經(jīng)建成的凈化手術(shù)室和ICU，取消了空氣三級過濾凈化，重新開窗，安裝空氣消毒機和分體空調(diào)。醫(yī)療機構(gòu)對空氣凈化市場的需求是巨大的，客觀存在的，結(jié)果近10年來世界上涌現(xiàn)出的以消毒殺菌技術(shù)為核心的新的多樣性醫(yī)用空氣衛(wèi)生凈化技術(shù)，包括2002年《消毒技術(shù)規(guī)范》推薦的紫外燈照射、循環(huán)風(fēng)紫外線和靜電吸附凈化技術(shù)，以及近幾年出現(xiàn)的光催化殺菌凈化技術(shù)，復(fù)合凈化技術(shù)和低溫等離子殺菌凈化技術(shù)與均已被廣泛地應(yīng)用到我國醫(yī)療機構(gòu)的空氣衛(wèi)生控制。這些凈化技術(shù)被商家衍生出五花八門的空氣凈化產(chǎn)品和工程裝置，另人眼花繚亂，由于缺乏產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生工程標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管，目前處于無序發(fā)展?fàn)顟B(tài)，醫(yī)院使用部門難以適當(dāng)選配。

    有的省級醫(yī)院的新建病房大樓，在所有的病房均設(shè)置靜電吸附空氣凈化器，如河南省人民醫(yī)院。有的醫(yī)院在重點科室全部采用紫外線循環(huán)風(fēng)殺菌裝置，如南京八一醫(yī)院肝移植病區(qū)。但是非三級過濾空氣凈化技術(shù)產(chǎn)品的空氣凈化性能不同廠家差別很大，甚至有的空氣凈化器幾乎完全無效，并危害健康。有的存在安全隱患和氣體污染，已有報道因室內(nèi)空氣凈化器失火引起病人死亡。國家目前還沒有可有效指導(dǎo)市場走向的空氣凈化產(chǎn)品設(shè)計、制造和應(yīng)用的規(guī)范與指南。

    凈化是手段，衛(wèi)生是目的。三級過濾空氣潔凈技術(shù)只是空氣衛(wèi)生凈化技術(shù)的一項技術(shù)，以衛(wèi)生為目的的適合不同醫(yī)療環(huán)境的多樣性的空氣衛(wèi)生技術(shù)才是我國醫(yī)療保健機構(gòu)空氣凈化技術(shù)的正確發(fā)展方向。本文依據(jù)筆者和國外的研究，特別是美國環(huán)保署的《家用空氣凈化器指南》[7，8]，就我國目前市場上的各種凈化技術(shù)和產(chǎn)品的基本原理，效果和適用場所做一個資料性介紹與探討，希望有助于正確設(shè)計和選擇醫(yī)院空氣凈化工程系統(tǒng)和產(chǎn)品。

二．減少醫(yī)院空氣污染的三種方法


減少室內(nèi)空氣污染濃度的三種基本方法是污染源控制、通風(fēng)和凈化空氣。


污染源控制


指消除個別污染物的源頭，或減少其排放。這通常是減少污染物最有效最經(jīng)濟的方法。引起醫(yī)院院內(nèi)感染和呼吸道疾病擴散的空氣微生物污染源，通?？梢栽谠搭^被控制。例如，手術(shù)室的空氣微生物污染源主要是手術(shù)組人員散發(fā)的微生物，可以通過使用隔離微生物擴散的隔離手術(shù)服和局部動態(tài)空氣殺菌凈化裝置有效控制（圖1和圖2）。傳染病房的來自病人自身的呼吸道和接觸性傳染微生物，可以通過病房無菌環(huán)境建筑隔離、氣流組織通風(fēng)設(shè)計和動態(tài)消毒系統(tǒng)使微生物傳染源被控制在床位和房間局部范圍內(nèi)。

通風(fēng)

   通常應(yīng)對生物和化學(xué)污染風(fēng)險的最佳方式是控制、消滅污染源，并引入室外清潔空氣，保持通風(fēng)。但天氣條件、或室外空氣受污染，可能會限制通風(fēng)。

   通過滲透、自然通風(fēng)、或機械通風(fēng)的方式（圖3），將室外空氣帶入室內(nèi)，使整個建筑換氣，并將受污染的空氣排出室外。盡管會受限于天氣狀況，但這種方法可以有效去除或稀釋室內(nèi)氣載污染物，從而降低污染水平，改善室內(nèi)空氣衛(wèi)生質(zhì)量（IAHQ）。在2003年SARS期間，最有效的預(yù)防SARS擴散的方法就是通風(fēng)。廣東地區(qū)的醫(yī)院建筑風(fēng)格注重自然通風(fēng)，結(jié)果SARS傳染病的控制效果比采用密閉中央空調(diào)的香港醫(yī)院和注重密閉保溫的北京醫(yī)院好得多，沒有發(fā)生SARS傳染病在醫(yī)院大規(guī)模爆發(fā)，甚至廣州的一些收治SARS病人的醫(yī)院的醫(yī)護人員感染率為“零”。

    反到是鐘南山教授所在的廣州醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院的新建萬級凈化ICU，收治了SARS病人，由于密閉循環(huán)通風(fēng)和高效過濾器對直徑只有0.1微米的SARS病毒濾除效果有限，結(jié)果幾乎全部醫(yī)護人員均被感染。而廣東省人民醫(yī)院的傳染科病房，也收治了許多SARS病人，但采用開窗自然通風(fēng)和負(fù)壓氣流控制，無一例感染。SARS傳染病爆發(fā)過后，鐘南山教授總結(jié)治療，提出我們應(yīng)該反思這種凈化模式。

   對用于通風(fēng)的室外空氣應(yīng)給予衛(wèi)生評估。這些室外空氣的質(zhì)量應(yīng)在可以接受的范圍內(nèi)，且包含的污染物和濃度不得超過在室內(nèi)條件下被認(rèn)為不可接受或有害的水平。如果室外存在污染源或存在氣候問題，使用通風(fēng)減少室內(nèi)的污染物時，應(yīng)進行細(xì)致的評估。

空氣凈化

       在通風(fēng)方法無法充分處理室內(nèi)空氣污染時，空氣凈化裝置就有了用武之地?？諝膺^濾器和其它空氣凈化裝置就是用于清除室內(nèi)空氣中的污染物的。這些裝置有些可裝于醫(yī)院中央暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)的管道中或送回風(fēng)末端，清潔整所房子的空氣。壁掛式和便攜式房間空氣凈化器可用于清潔一間房間的局部區(qū)域，但不能有效地凈化整個房間的空氣。此外，這類房間空氣凈化器受到風(fēng)機噪聲的限制，凈化空氣輸出率有限。


2012年衛(wèi)生部頒發(fā)的《醫(yī)院空氣凈化管理規(guī)范》提出了六種非自然通風(fēng)醫(yī)院環(huán)境空氣凈化方法：


1）集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)（含凈化消毒裝置）；


2）空氣潔凈技術(shù)；


3）循環(huán)風(fēng)紫外線消毒器；


4）靜電吸附式空氣消毒器；


5）紫外燈照射消毒；


6）能使消毒后空氣中的細(xì)菌總數(shù)≤4/15 CFU /5min.直徑9cm平皿)其他空氣消毒產(chǎn)品;


     《醫(yī)院空氣凈化管理規(guī)范》的頒發(fā)，是我國醫(yī)院空氣凈化技術(shù)發(fā)展的重要里程碑，將規(guī)范和指導(dǎo)我國醫(yī)療保健市場空氣衛(wèi)生技術(shù)的科學(xué)發(fā)展。目前，凈化界的大多數(shù)工程技術(shù)人員，還不太了解除三級過濾空氣潔凈技術(shù)外的其它5項醫(yī)院常用的多樣性的以消毒殺菌為核心的空氣衛(wèi)生凈化技術(shù)。暖通和凈化界需要學(xué)習(xí)《醫(yī)院空氣凈化管理規(guī)范》，了解和掌握以消毒殺菌為核心的空氣衛(wèi)生工程凈化技術(shù)。凈化是手段，衛(wèi)生是目的。將多樣性空氣消毒殺菌技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c建筑工程結(jié)合的衛(wèi)生工程技術(shù)，是我國醫(yī)療保健機構(gòu)建設(shè)發(fā)展的時代需要。


三．空氣凈化技術(shù)和空氣凈化器信息


    空氣凈化裝置可按其設(shè)計用于清除的污染物的種類（顆粒、氣態(tài)污染物）分類。    


    按所需控制空氣污染物的種類，可將空氣凈化器分類為：


1）空氣顆粒凈化器；


2）空氣化學(xué)和氣味凈化器；


3）空氣生物凈化器。


   按空氣凈化裝置的凈化原理可將空氣凈化器分為二類：


1）稀釋法空氣凈化器，即通過空氣凈化器輸出一定量的凈化空氣，稀釋房間污染空氣，達到一定空氣凈化效果。高流量的空氣凈化器對應(yīng)高潔凈的室內(nèi)空氣環(huán)境。如層流技術(shù)是最高標(biāo)準(zhǔn)的稀釋法凈化技術(shù)，通過幾百次換氣和定向氣流流動稀釋空氣污染，達到稀釋法最高的空氣凈化效果。


2）濃度法空氣凈化器，即使所控制環(huán)境空氣中具有凈化空氣效果的物理或化學(xué)因子達到一定濃度，以實現(xiàn)空氣凈化。如臭氧空氣凈化器和離子空氣凈化器。濃度法空氣凈化器的凈化效果與空氣凈化因子的濃度有關(guān)，與流量關(guān)聯(lián)小，高濃度的室內(nèi)空氣凈化因子對應(yīng)高凈化的房間空氣。如高濃度的負(fù)離子空氣環(huán)境，對應(yīng)高度無菌和清新的室內(nèi)空氣環(huán)境。顯然，采用空氣凈化濃度法比稀釋法可以顯著減少運行能耗和建設(shè)投資，并且對目標(biāo)環(huán)境的建筑空間（層高，機房）幾乎沒有要求。


有兩種空氣凈化裝置可以清除空氣中的顆粒：機械空氣過濾器和電子空氣凈化器。


機械空氣過濾器


    如高效微?？諝膺^濾器（HEPA），其過濾材料可以捕獲顆粒，從而將之從空氣中清除。大多數(shù)機械空氣過濾器長于捕獲尺寸較大的氣載顆粒，如灰塵、花粉、某些霉菌孢子、動物毛屑，以及含有塵螨、蟑螂過敏原的顆粒。但是因為這些顆粒沉積速度較快，機械空氣過濾器并不能很好地將它們從室內(nèi)完全清除出去。對于可能引起醫(yī)院呼吸道傳染病爆發(fā)的病毒微粒，由于其尺寸微?。?.003~0.06微米），高效過濾器（≥0.3um,99.997%過濾效率）難以有效地濾除病毒氣溶膠。國標(biāo)《潔凈室級相關(guān)受控環(huán)境》（ISO14644國際標(biāo)準(zhǔn)）[9]（表1）給出的5級潔凈空氣環(huán)境（100級）的≥0.3微米顆粒的允許數(shù)目為≤3500個/m3;但對于0.1微米顆粒的允許數(shù)量高達≤100000個/m3。對應(yīng)1000級，≤0.1微米的允許顆粒數(shù)為1000000個/m3。由此可見,對于比0.1微米尺寸更小的病毒,高效過濾器的濾除效率非常有限,需要采取消毒殺菌凈化技術(shù)才能有效控制。

    美國已經(jīng)開發(fā)出數(shù)種標(biāo)準(zhǔn)方法用于測量安裝在暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的不同類型的空氣過濾器的過濾效率。應(yīng)用這些方法可以比較不同公司生產(chǎn)的空氣過濾的性能。美國采暖制冷與空調(diào)工程師協(xié)會（ASHRAE）與美國環(huán)境科學(xué)和技術(shù)學(xué)會（IEST）已經(jīng)發(fā)布了數(shù)項空氣過濾器評級推薦性標(biāo)準(zhǔn)。


   評估顆粒去除效率有4種標(biāo)準(zhǔn)方法：計重法、大氣塵比色效率法、鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）穿透率法、和粒度過濾效率（PSE）法


計重法（定義見ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)52.1-1992）[10]，


   一般用于評估過濾最大、最重顆粒的低效過濾器。這些過濾器通常用于風(fēng)道和空調(diào)系統(tǒng)中，保護受控環(huán)境內(nèi)的裝置，或用作上游過濾器保護效率更高的過濾器。運用該方法時，將人造塵埃送入空氣凈化器中，按過濾器濾掉（“阻擋”）的塵埃重量計算比例。計重法在評估對較小的可吸入顆粒物的過濾效率時作用有限，因為測試所用的顆粒一般大于可被吸入肺部深處的顆粒，如PM2.5。


大氣塵比色效率法（定義亦見ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)52.1-1992）[11]


   一般用于評測中效過濾器過濾能玷污墻壁及其它室內(nèi)表面的細(xì)微氣載塵埃顆粒的效率。將自然產(chǎn)生的大氣塵埃送入空氣凈化器中，檢測其降低干凈的目標(biāo)紙受玷污情況的能力，以此確定凈化器過濾空氣中顆粒的能力。


DOP滲透率法[12]


   見IEST-RP CC001.4檢測方法，用于評估真正的高效微?？諝膺^濾器。由均一直徑0.3pm的顆粒形成的DOP氣溶膠送入過濾器。通過檢測過濾器的上流和下流測得的濃度決定過濾器的效率，或者說是檢測由過濾器濾掉的顆粒的百分比。


PSE法[13]


   見ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)52.2-2007，是通過逐步加大人造塵埃的量，檢查過濾器過濾特定粒度的顆粒的綜合最小效率。PSE法并不排除使用DOP滲透率法和計重法。初效過濾器之類極低效的空氣過濾器仍必須按計重法檢測。綜合最小效率值的平均值用于確定空氣凈化器的最低效率報告值（MERV）。MERV值最低為1,最高為20。 


   ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)52.1.1992《全面通風(fēng)中過濾顆粒物的空氣凈化裝置檢測方法中的重量與比色分析程序》已于2009年撤銷。該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容現(xiàn)已并入ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)52.2《全面通風(fēng)用空氣凈化裝置過濾效率粒度檢測法》附錄B中。該 附錄規(guī)定計算過濾器的計重效率時，應(yīng)使用最低效率報告值（MERV）1-4，計算過濾器的大氣塵比色效率時，使用MERV值為5-16。表2為美國環(huán)保署《》ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)的過濾器最低效率報告值（MERV）和應(yīng)用范圍。工程界選擇過濾器，應(yīng)根據(jù)使用目的和能效比選擇不同效率的過濾器。


   例如，使用目的是控制微生物，所選擇的終過濾器可以是MERV14-MERV16，既中效到高中效過濾器。

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