由于2002年我国发生了“非典”役情,在2003年5月1日国家疾控中心颁布了《公共场所、学校、托幼机构传染非典型肺炎预防性消毒措施指导原则(试行)》及《各种污染物的常用消毒方法(试行)》,引进了人们对化学消毒剂的广泛关注和重视。化学消毒剂是指对微生物具有杀灭或抑制作用的化学药物,广泛应用于卫生防疫消毒、医院消毒和工业消毒等。其实,在中学阶段化学课本中就已经介绍了很多种化学消毒剂,现按物质分类,对其作用机制、用途简要介绍如下:
一、氧化剂类:氧化剂可以使菌体酶的—SH氧化为—S—S—,从而使酶失去活性。机理如下:
1、高锰酸钾( KMnO4):纯净的KMnO4是深紫色晶体,是一个较稳定的化合物。其水溶液呈紫红色,颜色随着浓度的增大而加深,而且并不十分稳定,在酸性溶液中缓慢而明显地按下式进行分解:
4MnO4—+4H+=3O2↑+2H2O+4MnO2↓
高锰酸钾的氧化能力和还原能力随溶液的酸度有所不同,在酸性溶液中,MnO4—是很强的氧化剂,本身被还原为Mn2+,Ψ¢MnO4—/Mn2+=1.51V;在碱性、中性或微酸性溶液中,MnO4—是氧化剂,本身被还原为MnO2,Ψ¢MnO4—/MnO2=0.59V。0.1%的高锰酸钾可用于皮肤、口腔、蔬菜及水果的消毒。
2、过氧化氢(H2O2):纯过氧化氢上一种淡蓝色的粘稠液体,与水以任意比互溶。H2O2的特征化学性质是氧化性和不稳定性,在一定的条件下它可以表现出还原性,H2O2还是一种稍比水强的弱酸。H2O2在较低的温度和较高的纯度时还比较稳定,若受热到426K以上便猛烈依下式分解:
2H2O2=2H2O+O2↑ △H¢=-196.4KJ/mol-1
H2O2在碱性介质中分解速率大于在酸性介质中,杂质的存在,如Fe3+、Mn2+、Cu2+和Cr3+、及波长为320~380nm的光都能促进H2O2的分解。H2O2是通过分解成新生态氧和自由羟基而发挥杀菌作用。3%的过氧化氢溶液常用于伤口和口腔粘膜消毒。
3、过氧乙酸(CH3COOOH):CH3COOOH为无色透明液体,易溶于水,其氧化作用很强,对金属有腐蚀性。化学性质极不稳定,温度稍高即可分解放出氧气,加热可生爆炸。市售品为20%水溶液,用前稀释为0.2%一0.5%。过氧乙酸能迅速杀灭细菌及其芽胞、真菌和病毒。适用于皮肤、塑料、纤维制品的消毒。科学家最近认定过氧乙酸为杀灭“非典”冠状病毒的特效试剂,作为预防“非典”的首选化学消毒剂。
4、臭氧(O3):臭氧为淡蓝色液体,有鱼腥味:不稳定, 在常温下分解较慢,437K以上迅速分解:在 MnO2、PbO2、铂黑等催化剂存在下或经紫外线辐射都会使臭氧分解。
这个放热分解反应说明,O3比O2有更大的化学活性,它无论在酸性或碱性条件下都比氧气具有更强的氧化性;空气中臭氧含量在以1ppm以内,对人体健康是有益的,能刺激中枢神经,加速血液循环。因微量的臭氧能氧化细菌中的蛋白质,所以能启消毒杀菌作用。现在臭氧常作为消毒柜、饮水机及室内空气净化器中主要的杀菌剂。
二、卤素类:
氟、氯、溴、碘均有显著的杀菌效果,但以氯和碘常用。
1、氯气(Cl2):常温下氯气呈黄绿色,在293K时,超过6.7 ×105 Pa压强时,气态氯便转化为液态氯。氯的杀菌效应是由于氯与水结合产生次氯酸,次氯酸分解产生具有杀菌能力的新生态氧。
0.2—0.5mg/L氯气常用于饮水或游泳池的消毒。
2、漂白粉(有效成分 Ca(ClO)2):主要成分为次氯酸钙。次氯酸钙在水中分解为次氯酸,由此产生强烈的杀菌作用。10%一20%漂白粉液用于消毒地面、厕所、排泄物等,既能杀菌又能除臭。现在市售的 84消毒液便是次氯酸钠的溶液,常用于外环境、生活用品的消毒。因具有强氧化作用,使用时应注意的是不能用于衣物及
金属物品的消毒。
3、碘(I2):碘单质呈紫红色,易升化。杀菌作用强,能杀死各种微生物及一些芽胞。其作用机制是使蛋白质及酶的—SH氧化,使蛋白质变性,酶失去活性;卤化菌体蛋白,形成沉淀;同时碘具有渗透性能,能作用于菌体蛋白的深处使之更好的发挥杀菌作用。常用2.5%碘酊作皮肤和小伤口消毒。常用的碘剂有碘酊(俗称碘酒,是碘与碘化钾溶于乙醇而成的溶液)和碘伏(聚维酮碘,别名碘伏。是碘与表面活性剂的不定型结合物。表面活性剂起载体与助溶的作用,碘伏在溶液中能逐渐释放碘)。
三.重金属盐类:
所有的重金属(汞、银、砷)盐类对细菌都有毒性。重金属离子易和带负电的菌体蛋白质结合,使之变性沉淀。汞、银等与酶的巯基(—SH)结合,使以—SH为必要基团的酶类,如丙酮酸氧化酶、转氨酶等失去活性。机理如下:
同时还具有一定的氧化作用。常用的这类消毒剂有2%红汞(Hg2Cl2)、0.1%升汞(HgCl2)、及1%硝酸银(AgNO3)。
四、酚类:使蛋白质变性,损伤细胞膜,杀死细菌繁殖体,但对芽胞作用不大。
五、醇类:
乙醇(C2H5OH):俗名酒精,无色液体,能与水混溶,毒性小。70%~75%乙醇能迅速通过细胞膜,溶解膜中脂类,同时使细菌蛋白质变性,凝固,杀菌力强。高浓度及无水乙醇可使菌体表面蛋白质很快凝固,妨碍乙醇向深部渗入,影响杀菌能力。乙醇对芽胞无效,主要用于皮肤、手、体表等的消毒。
丙醇、丁醇、戊醇也有强杀菌作用,但不易溶于水,且价格昂贵。甲醇对组织有毒性。 因而这些醇类很少用于消毒。
六、醛类 : 醛类杀菌作用大于醇类,其中以甲醛和戊二醛作用最强。醛基能与细菌蛋白质的氨基结合,使蛋白质变性,因此有强大的杀菌作用。
甲醛(HCHO):甲醛是一种无色有强烈刺激性气体,沸点-21℃,溶于水为甲醛溶液。经久存放产生沉淀:
市售的甲醛溶液为37%一40%。 3%一8%的甲醛液可杀死细菌及其芽胞、病毒和真菌。但甲醛液有腐蚀性,刺激性强,不适于体表用。10%甲醛液可用于熏蒸厂房和无菌室等,但不适于药品、食品存放所空气消毒,当室内温度为22℃左右、湿度保持在60%~80%时,消毒效果较好。37%~40%甲醛液,亦称福尔马林,可用于保存解剖组织标本。
环氧乙烷对细菌及芽胞、病毒、真菌都有较强的杀菌作用,而且穿透力强,广泛应用于纸张、皮革、木材、金属、塑料、化纤制品等灭菌。但环氧乙烷易燃易爆,当空气混入达3.0%(V/V)时即爆炸。故在实际应用时,必须有耐压的密闭容器,将容器内的空气置换成环氧乙烷与C02混合的惰性气体,连续作用4小时,即可将其中物品彻底灭菌。此外,环氧乙烷对人体有一定毒性,严禁直接接触。
八、酸碱类 微生物生长需要适宜的pH,过酸或过碱都会导致微生物代谢障碍甚至死亡,其机理为破坏细胞膜和细胞辟,使蛋白质变性。但强酸强碱具有腐蚀性,使它们的应用受到限制。
1、硼酸(H3BO3):硼酸晶体呈片状,有解理性,可作润滑剂。硼酸是一元弱酸,可用作洗眼剂。
2、苯甲酸(C6H5COOH):苯甲酸是无味的白色结晶,熔点121℃,稍溶于水,易挥发。苯甲酸具有抑菌、防腐作用,同时毒性较低,故广泛用于食品、药剂和日用品的防腐剂。
5、醋酸(CH3COOH):系统命名为乙酸,食醋中约含6%~10%的醋酸。纯醋酸为无色,并具有刺臭味的液体,沸点为118℃,冷却到16.6℃,即可凝结为冰状固体,所以叫冰醋酸。通常用00.5%~2%的稀溶液作为消毒剂,用于烫伤或灼伤感染的创面洗涤。近年来常用于“食醋消毒法”来预防流感。加热蒸发,可用于手术室、无菌室的空气消毒。
6、 碱类中常用生石灰(CaO)消毒地面、厕所排泄物等。生石灰加水使其成为具有杀菌作用的氢氧化钙。
影响消毒剂的作用的因素有很多,常与消毒剂的性质和作用方式,因为消毒剂由于化学结构和性质不同,对微生物作用方式。在选择消毒剂时,必须注意它的性质和作用方式、微生物种类。强力消毒剂对各种微生物可能都有杀伤作用,但各种微生物对消毒剂敏感性不同,消毒剂的浓度、作用时间 消毒剂的杀菌需一定的浓度和作用时间。低浓度仅起抑菌作用;在规定的浓度下,作用时间愈长,杀菌效果愈好。但人们常常认为浓度越高其杀菌效果越好,这是一个误区。