疫情防控與化學


一、口罩作用及使用後處理方式

近期,新型冠狀病毒感染肺炎席捲祖國大地,面對這場惡疾,眾人逃竄奔波,全國上下人心惶惶。新型冠狀病毒可以通過大噴嚏和咳嗽等方式,藉著飛沫傳播,接觸被病毒汙染的物品也可能引發感染,越來越多的人意識到了口罩的重要作用。其實在1910年鼠疫中人們意識到口罩的重要性,使用由棉花和醫用紗布組成“伍氏口罩”,棉花起過濾“毒霧”的作用,紗布起固定棉花的作用。

現代口罩從設計上,如果按照對佩戴者自身的防護能力優先級排名的話(從高到低):N95口罩>外科口罩>普通醫用口罩>普通棉口罩。而對於這次的新型冠狀病毒感染的肺炎有明顯阻隔作用的是醫用外科口罩和對非油性顆粒的過濾大於等於95%的口罩如N95、KN95、DS2、FFP2等。

我們通常說口罩是無紡布材料,無紡布是相對紡織布來說,就是非紡織的布,是由定向的或隨機的纖維而構成。具體到口罩上,其原料全部都是聚丙烯(Polypropylene,簡稱PP),醫療用口罩一般都是多層結構,一般簡稱為SMS結構。

這裡面的S表示紡粘層(Spunbond),其纖維直徑比較粗,在20微米(μm)左右,2層S紡粘層主要作用是支撐整個無紡布結構,對阻隔並沒有太大的作用。口罩裡面最重要的是阻隔層或則熔噴層M(Meltblown),熔噴層的纖維直徑比較細,在2微米(μm)左右,所以只有紡粘層直徑的十分之一,這個對防止細菌、血液滲透其至關重要的作用。

能起到病毒防護作用的口罩主要有醫用外科口罩和N95口罩。而給這兩種口罩帶來病毒過濾作用的主要材料就是極細密且帶靜電的內層過濾布——熔噴無紡布。熔噴無紡布主要材質是聚丙烯,是一種超細靜電纖維布,可以捕捉粉塵。含有肺炎病毒的飛沫靠近熔噴無紡布後,會被靜電吸附在無紡布表面,無法透過。

口罩用完後的處理方法:先扔進垃圾桶,然後用5%的84消毒液按照1:99配比後,灑在口罩上消毒。若無消毒液,可以用密封袋/保鮮袋,將口罩密封后丟進垃圾桶。另外,不推薦剪碎、開水燙、焚燒等處理方法,容易造成二次汙染。

二、常見的化學消毒劑的作用機理及其使用注意事項

為防止新型冠狀病毒疫情蔓延,除去戴口罩,勤洗手外,對生活環境消毒也是控制疫情非常有效的手段。新型冠狀病毒是一類具有包膜的RNA病毒,當其包膜被化學消毒劑如75%酒精、甲醛、含氯消毒劑、過氧乙酸等破壞後,RNA 就非常容易被降解,從而使病毒失活。

化學消毒劑是指用於殺滅傳播媒介上病原微生物,使其達到無害化要求的製劑,它不同於抗生素,它在防病中的主要作用是將病原微生物消滅於人體之外,切斷傳染病的傳播途徑,達到控制傳染病的目的。消毒劑本身是具有一定危險性的化學品,不是濃度越高越好,過度使用會帶來其他風險等等,必須嚴格按照說明選用。

常用的消毒劑按照成分可分為9種:醇類消毒劑、含氯消毒劑、過氧化物類消毒劑、含碘消毒劑、醛類消毒劑、酚類消毒劑、環氧乙烷、雙胍類消毒劑和季銨鹽類消毒劑。

1.醇類消毒劑

常見的醇類消毒劑是乙醇。醫用酒精是指醫學上使用的酒精,醫用酒精的純度有多種,常見的為95%和75%。  

75%的酒精用於消毒。這是因為,過高濃度的酒精會在細菌表面形成一層保護膜,阻止其進入細菌體內,難以將細菌徹底殺死。若酒精濃度過低,雖可進入細菌,但不能將其體內的蛋白質凝固,同樣也不能將細菌徹底殺死。  

要使蛋白質變性,就要讓蜷曲、螺旋的蛋白質分子長鏈舒展、鬆弛,其中關鍵是破壞形成蜷曲和螺旋的各種力。酒精分子有兩個末端,一端是憎水的(-C2H5),可以破壞蛋白質內部憎水基團之間的吸引力;一端是親水的(-OH),但它難以破壞蛋白質外部的親水基團之間的吸引力。另一方面,水分子雖然可以鬆弛蛋白質親水基團之間的吸引力,但它即使鑽進細菌內部,也無法破壞其蛋白質中憎水基團之間的吸引力。所以,純酒精或水都不足以使細菌內的蛋白質變性,只有酒精和水共同存在,同時使保持蛋白質幾何形狀的各種吸引力鬆弛,蛋白質才會失去生理活性。因此,只有一定濃度的酒精溶液,才能達到良好的消毒殺菌目的。

使用注意事項:

(1)酒精是易燃易揮發的液體,當空氣中的酒精含量達到 19%,溫度等於或大於13 ℃以上時,遇到火星就會閃燃,使用時切記遠離火種。使用前徹底清除周圍易燃及可燃物,使用時不得接觸明火或靠近明火;

(2)使用後必須將容器上蓋封閉,嚴禁敞開放置。使用過的毛巾等布料清潔工具,在使用完後應用大量清水清洗後密閉存放,或放通風處晾乾;

(3)家中需要酒精消毒時,可購買小瓶裝酒精(≤ 500 毫升)使用。家中不要囤積酒精。酒精容器必須有可靠的密封,嚴禁使用無蓋的容器。存放時遠離火種、熱源,溫度不宜超過30 ℃,防止陽光直射;

(4)酒精著火滅火簡易方法。溼布蓋火,斷氧是最靠譜撲滅酒精起火方法。在實際操作中,有條件時,最好事先將覆蓋物浸溼。最好使用覆蓋面較大的溼布,滅火時不能有快速拍打動作。一旦被燒傷,第一要緊的事情,當然是滅火。傷者正確的應對措施應當包括以下幾點:第一,立即脫去衣物。衣物沾上酒精,已經成為燃燒物,以最快速度去除衣物,脫離熱源,可以最大限度的減輕損傷和後果。第二,避免高聲喊叫。在頭面部已經被火焰包圍的情況下,喊叫會引起嚴重呼吸道燒傷。而呼吸道燒傷,是燒傷患者三大死亡原因之一。第三,設法滅火。應當就地打滾壓滅火焰或至少壓制火勢,減輕損傷。

2.84消毒液——次氯酸鈉溶液  

1984年,地壇醫院的前身北京第一傳染病醫院研製成功能迅速殺滅各類肝炎病毒的消毒液,經北京市衛生局組織專家鑑定,授予應用成果二等獎,定名為“84”肝炎洗消液,後更名為“84消毒液”。  

84消毒液是以次氯酸鈉(NaClO)為主要有效成分的消毒液,有效氯含量為1.1%-1.3%,其主要作用是殺滅腸道致病菌、化膿性球菌和細菌芽孢。適用於一般物體表面、白色衣物、醫院汙染物品的消毒。

NaClO具有強氧化性,作漂白劑,其漂白原理是NaClO水解生成具有漂白性的HClO(次氯酸)。HClO是一種較弱酸,其酸性比碳酸要弱。但其具有強氧化性,能夠使病原體的蛋白質氧化變性,而氯離子也能顯著改變細菌和病毒體的滲透壓,使之死亡,因而能夠起到消毒的作用。

空氣中的CO2溶解於NaClO溶液中可以與NaClO參加反應得到具有漂白性的HClO。化學反應方程式為:NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO

使用注意事項:

(1)84消毒液對皮膚有一定的刺激性與腐蝕性,必須稀釋以後才能使用(按照說明書),使用時應戴手套,避免接觸皮膚。  

(2)84消毒液的漂白作用與腐蝕性較強,可腐蝕金屬,對織物有漂白作用。必須用於衣物的消毒時濃度要低,浸泡的時間不要太長。

(3)84消毒液是一種含氯消毒劑,而氯是一種揮發性的氣體,因此盛消毒液的容器必須加蓋蓋好,否則會很快失效,達不到消毒的效果。

(4)不要把84消毒液與其他洗滌劑或消毒液混合使用,因為這樣會加大空氣中氯氣的濃度而引起氯氣中毒。尤其是不能與潔廁靈(一般都含有鹽酸)混合使用,否則會引起化學反應,產生氯氣有毒氣體。輕者可能引起咳嗽、胸悶等;重者可能出現呼吸困難,甚至死亡。NaClO+2HCl=Cl2↑+NaCl+H2O

(5)外用消毒液,不得口服。    

(6)本品宜現用現配,一次性使用,勿用50°以上熱水稀釋。

(7)不建議將酒精和84消毒液混合在一起使用。雖然不會得到氯氣,二者反應

生成的乙醛有可能會被過量的次氯酸鈉氧化成乙酸甚至會發生氯仿反應,

生成有毒的有機氯化物。


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3.過氧乙酸

過氧乙酸又名過醋酸,分子式C2H4O3,分子量76。無色透明液體,呈弱酸性,易揮發,有刺激性氣味,可溶於水或乙醇等有機溶劑。為強氧化劑,腐蝕性強,有漂白作用。性不穩定,易解,遇熱、強鹼、有機物或重金屬離子等分解加速。完全燃燒能生成二氧化碳和水,具有酸的通性,可分解為乙酸、氧氣。  

過氧乙酸的合成原料為冰醋酸、硫酸、過氧化氫。被硫酸處理過的冰醋與過氧化氫混合後,過氧化氫中的一個氫被冰醋酸中的乙酰基置換,形成過氧乙酸。   過氧乙酸不穩定,降解產物為冰醋酸和過氧化氫。因此,過氧乙酸為混合水溶液,除含主要成分過氧乙酸,另含過氧化氫、冰醋酸、硫酸等。市售過氧乙酸濃度一般為20%。製備的方程式:CH3COOH + H2O2=CH3COOOH + H2O  

使用注意事項:  

(1)確保使用濃度。因過氧乙酸溶液不穩定,應貯存於通風陰涼處,用前先測定有效含量;用蒸餾水或去離子水配製稀釋液,稀釋常溫下保存不宜超過

兩天。  

(2)過氧乙酸對金屬有腐蝕性,配製消毒液的容器最好用塑料製品;配製過氧乙酸時忌與鹼或有機物混合,以免產生劇烈分解,甚至發生爆炸。  

(3)高濃度藥液具有強腐蝕性、刺激性,使用時謹防濺到眼內,皮膚上。如不慎濺到應立即用水沖洗。  

(4)金屬器材與天然紡織品經浸泡消毒後,應儘快用清水將藥物沖洗乾淨。燻蒸消毒後,應將有關物品刷淨,或用溼布將沾有的藥物擦淨。

(5)不可用於地面消毒。過氧乙酸對大理石和水磨石等材料地面有明顯損壞作用,切忌用其水溶液擦拭地面。

4.含碘消毒劑

含碘消毒劑包括碘酊和聚伏酮碘等。碘酊工藝簡單,易於製作,是早期主要的消毒劑,但由於其刺激性與腐蝕性,已逐漸被穩定性好、刺激性小的碘伏替代。碘伏是碘與表面活性劑的不穩定絡合物,當其與細胞、細菌接觸時可以釋放遊離的碘元素,遊離的碘能迅速穿透細胞壁,依靠元素碘的沉澱作用和鹵化作用,與蛋白質氨基酸上的羥基、氨基、烴基結合導致蛋白質變性沉澱,發生鹵化,從而失去生物活性。

碘酊的常用濃度為2%,聚伏酮碘的使用濃度為0.3%~0.5%,它們可鹵化病原體蛋白並導致其死亡。含碘消毒劑可殺滅細菌的繁殖體、真菌和部分病毒,多用於皮膚與黏膜的消毒,醫院常用於手部皮膚的消毒,但是與含醇的消毒劑一樣,它無法殺死病菌或者細菌芽孢。

5.醛類消毒劑

醛類消毒劑主要包括甲醛(40%甲醛溶液稱福爾馬林)和戊二醛等。此類消毒劑為一種活潑的烷化劑,可作用於病原體蛋白質中的氨基、羧基、羥基和巰基,從而破壞蛋白質分子並導致其死亡。

甲醛和戊二醛可殺滅各種病原體,由於它們對人體皮膚與黏膜有刺激、固化作用並可使人致敏,所以不可用於空氣、食具的消毒。製藥企業常採用甲醛燻蒸法來進行潔淨區的環境消毒。因其對人體有致癌作用,易造成皮膚上皮細胞死亡而導致麻痺死亡,近年來,有些企業已採用過氧化氫蒸汽 ( VHP ) 消毒法來代替甲醛燻蒸法。

6.酚類消毒劑

酚類化合物是芳烴的含羥基衍生物,在高濃度下,酚類可裂解並穿透細胞壁,使菌體蛋白凝集沉澱,快速殺滅細胞;在低濃度下,可使細菌的酶系統失去活性,導致細胞死亡。

酚類消毒劑是酸類化合物,呈弱酸性,一般都具有特殊的芳香氣味,在環境中易被氧化,因此在使用過程中應注意避免與鹼性物質接觸。其代表產品有苯酚、煤酚皂溶液(主要成分為甲基苯酚)、 六氯酚、對氯間二甲苯酚(具有殺菌功能的洗手液成分之一)等。鹵化苯酚可增強苯酚的殺菌作用,例如三氯羥基二苯醚作為防腐劑已廣泛用於臨床消毒、防腐。

7.環氧乙烷

環氧乙烷又名氧化乙烯,屬於高效消毒劑,對金屬不腐蝕,無殘留氣味,可殺滅細菌(及其內孢子)、黴菌及真菌。它的穿透力強,常將其用於皮革、塑料、醫療器械、醫療用品包裝後進行消毒或滅菌,而且對大多數物品無損害。如用於精密儀器、貴重物品的消毒,尤其因為對紙張色彩無影響,常被用於書籍、文字檔案材料的消毒。

環氧乙烷具有毒性、致癌性、刺激性和致敏性,屬於易燃易爆化學品,因此並不常見於日常生活消毒。一旦意外與人體接觸需立即處理。

皮膚接觸:應立即脫去汙染的衣著,用大量流動清水沖洗至少 15 分鐘,就醫。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少 15 分鐘,就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術。

8.雙胍類和季銨鹽類消毒劑

雙胍類和季銨鹽類消毒劑都屬於陽離子表面活性劑,這類化合物可以改變細菌細胞膜的通透性,使菌體胞漿物質外滲,阻礙其代謝而起到殺滅作用。雙胍類是一類低效消毒藥物,對細菌的繁殖體殺菌作用強大,但不能殺滅細菌的芽孢、分枝桿菌和病毒。用於皮膚和黏膜消毒,也可用於物體表面消毒。常用的有氯己定(洗必泰)、皮可洗定。

雙胍類和季銨鹽類消毒劑常與其他消毒劑復配以提高其殺菌效果和殺菌速度,將其溶於乙醇中增強殺菌效果,用於醫院裡非關鍵物品與手部皮膚的消毒。如氯己定—醇消毒藥物是一種常用的皮膚、黏膜消毒藥物,因具有殺菌範圍廣、合成簡單、毒性小、成本低、性能穩定、加熱不易分解、使用方便等特點,現得到廣泛的應用。

三、肺炎疫情化學考點

新型冠狀病毒席捲而來,作為全國公共衛生事件,很可能被納入2020年中高考的命題範圍。


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