بررسی روش های تصفیه/ضدعفونی هوا

عمده جمعیت انسانی در مراکز پرجمیعت زندگی و کار می کنند. و این تراکم جمیعت ریسک ابتلا به بیماریهای عفونی را افزایش می دهد. بیماریها به دلیل ایجاد عوارض جسمی و روانی که منجر به ناتوانی شخص در انجام وظایفش می شود، اثر سو اقتصادی دارند. در تاریخ موارد متعددی از همه گیری و متعاقب آن، مرگ دسته جمعی را می توان دید. دنیاگیری(پاندمی) ۱۹۱۸ آنفلوآنزا یا آنفلوآنزای اسپانیایی پاندمی مرگباری بود که بین مارس ۱۹۱۹ تا ژوئن ۱۹۲۰ طول کشید. هر چند شروع این پاندمی قلب آمریکا بود اما به آنفلوآنزای اسپانیایی شهرت پیدا کرد. بر اثر این پاندمی تا ۴۰ درصد از جمعیت جهان آلوده شدند که باعث مرگ حدود ۵۰ تا 100 میلیون نفر در سراسر جهان شد.

افزایش مسافرتها در نتیجه پیشرفت تکنولوژی منجر به افزایش انتقال بیماریها  و درنتیجه امکان پاندمی آن در جهان شده است. که از آنجمله می توان به شیوع سندرم حاد تنفسی حاد (SARS)اشاره نمود.

همه این عوامل، اهمیت ایجاد یک محیط مناسب و ایمن که باعث محافظت شخص در برابر عوامل عفونی بیماریزا شوند را دو چندان می کند. متأسفانه در طراحی ساختمانها برای جلوگیری از گسترش پاتوژن های هوائی(هوابرد) تدابیر لازم اندیشیده نشده است و متاسفانه گاهی اوقات سیستم توزیع هوا می تواند این انتقال را افزایش دهد. بنابراین برای حل این مشکل نیاز به شناخت در زمینه های مختلف می باشد که از آنجمله می توان عواملی همچون: ماهیت پاتوژن (قدرت بیماریزایی)، بقا و تکثیر آن قبل از ورود به میزبان و بعد از ورود به میزبان، روش های ضد عفونی و نحوه انتقال آن نام برد.

با استفاده از دانش مهندسی می توان راههایی برای کاهش انتقال عوامل بیماریزا عفونی هوابرد و در نهایت محیطی ایمن برای افراد پیشنهاد نمود. روش های مورد استفاده نباید تهدید کننده زندگی و سلامت افراد باشند و از طرفی نیز کیفیت و دمای هوا را تغییر ندهند و عواملی همچون کاربری آسان، صدای کم، ارگونومی و زیبایی و هماهنگی با محیط در نظر گرفته شود.

پاتوژن های هوابرد عوامل بیماریزایی هستند که در سیستم تنفسی تکثیر می شوند و برای انتشار از هوا استفاده می کنند. بیماری هوابرد می تواند از طریق سرفه، عطسه یا گفت و گو، ترشح بینی و گلو در هوا پخش شوند.  بعضی از ویروس ها یا باکتری ها در هوا معلق می مانند و پس از طی مسافت طولانی در هوا به دیگران منتقل یا بر سطوح می نشینند. هنگامی که شخص در معرض پاتوژن های هوا قرار می گیرد، آنها ایجاد بیماری می کنند. هنگام لمس یک سطح آلوده، میکروب از دست شما می تواند به چشم، بینی و دهان منتقل و ایجاد بیماری کند.


از پاتوژن های هوابرد می توان  از ویروس سرما خوردگی، آنفلوآنزا، آبله مرغان، اوریون،سرخک، سل و دیفتری نام برد.

راه دیگر آلوده شدن با عوامل هوابرد از طریق اسهال و استفراغ است. طی یک بررسی نشان داده شد که در یک میلی لیتر استفراغ یک فرد بیمار حداقل دارای 000000/10عدد و 00000000000/10 در هر گرم مدفوع ویروس می باشد. بنابراین برخی از پاتوژن هایی که باعث استفراغ میزبان یا اسهال می شوند مانند (سارس، اشرشیاکلی، Neisseria meningitidis  و غیره) می شوند، خطر بالایی در گسترش این بیماری وجود دارد.

برای زنده ماندن عامل عفونی در هوا نیاز به رطوبت و دمای مناسب می باشد. به طور کلی رطوبت بالای 14درصد و دمای بین 20 تا 42 درجه بهترین شرایط برای رشد میکروارگانیسمها می باشد.

روش های رایج ضدعفونی هوا:

1-فیلتراسیون: روشی است که بطور گسترده در سیستم های HVAC مورد استفاده قرار می گیرد. طبقه بندی و دستورالعمل های  فیلتراسیون شامل ANSI/ASHRAE Standard 52.2& ISO 14644-1 می باشد. سیستم فیلتراسیون با استفاده از فیلتر HEPA قادر به حذف و نه ازبین بردن میکروارگانیسمها می باشد، این سیستم در بهترین حالت قادر به حذف 99.97٪ از ذرات 0.3 میکرو متر می باشد.

از جمله معایب فیلتر هپا، امکان رشد میکروارگانیسمهای حذف شده از هوا بر روی این فیلترها در صورت فراهم شدن دما و رطوبت لازم می باشد. همچنین در صورت عدم رعایت نکات لازم در بهره برداری مانند عدم تعویض به موقع فیلتر، میکروارگانیسمهای حذف شده مجددا وارد هوا می شوند. همچنین در هنگام تغییرات ناگهانی سرعت هوا در تهویه و هنگام خاموش و روشن شدن سیستم تهویه، احتمال ورود میکروارگانیسمها به هوای بیمارستان وجود دارد.

2- اشعه ماورا بنفش (UVGI):

نور UVGI توسط لامپ های بخار جیوه با طول موج 7/253 نانومتر تولید می شود UVGI باعث آسیب DNA / RNA پاتوژن می شود و آنها را از بین می برد. اشعه ماورا بنفش باعث ایجاد دایمر تیمین در DNA / RNA و از بین رفتن روند رونویسی و در نهایت مرگ سلولی می شود. برای عملکرد مطلوب اشعه ماورا بنفش دو عامل شدت نور و مدت زمان در معرض قرار گرفتن را باید مد نظر داشت.

این لامپ ها فقط به میزان 25 تا 30 % در کاهش عفونتهای هوابرد موثرند. روش استانداردی برای بررسی عملکرد لامپ ماورابنفش وجود ندارد و این لامپ در از بین بردن اسپورها و ویروس های پوشش دار به نظر ناتوان می باشد اشعه ماورا بنفش به طور کلی بر روی فرم رویشی قارچ و باکتری موثر می باشد. رطوبت بالای 70% و اختلاط نامناسب هوا بازده اثر لامپ را کم می کند.

3- اکسیداسیون فتوکاتالیسیتی:

در این روش از لامپ ماورابنفش همراه با کاتالیزور اکسیدتیتانیوم استفاده می شود. طول موج استفاده شده بین 300 تا 400 نانومتر بوده و ایجاد (ROS) رادیکال آزاد اکسیژن می کند.این روش بیشتر در مورد از بین بردن گازها و تبدیل آنها به دی اکسید کربن و آب نقش دارد و در حذف ذرات کارایی نداشته و در بیمارستان قابلیت استفاده ندارد.

4- ازن ژنراتور:

ازون گازی است بی رنگ و با بوی تند با فرمول O3  که به طور طبیعی در لایه استراتوسفر  ( Stratospher ) می باشد. مولکول های تازه اوزن مدام با واکنشهای شیمیایی و دریافت انرژی لازم از پرتوهای خورشید، به مولکول و اتم اکسیژن تجزیه می شوند. این اتمهای اکسیژن که بسیار فعالند، طی مدت زمان کوتاهی کمتر از کسر ثانیه از هم جدا و به مولکولهای اکسیژن متصل و تشکیل مولکول های 3 اتمی اکسیژن یا ازون را می دهد.

در صنعت ازون توسط روش تخلیه کرونا، اشعه ماورا بنفش(VUV) و الکترو استاتیک تولید می شود.ازون یک اکسید کننده قوی می باشد که اثر عمده آن روی چشم و سیستم تنفسی است بطوریکه غلظت کم آن هم خطرناک می باشد. مرکز ایمنی و بهداشت کانادا

تاکید دارد که حتی غلظت بسیار پایین ازون می تواند اثرات مخربی بر روی سیستم دستگاه تنفس فوقانی و ریه ها بگذارد. شدت آسیب به غلظت ازون و مدت زمان در معرض قرار گرفتن بستگی دارد. آسیب شدید و دائمی ریه یا حتی مرگ از عوارض در معرض قرار گرفتن ازون باشد.

اداره ایمنی و بهداشت حرفه ای ایالات متحده آمریکا برای محافظت افرادی که در معرض ازون هستند را μmol/mol  0.1 در طی 8 ساعت اعلام نموده است.سازمان مهندسی گرما، سرما و تهویه مطبوع آمریکا، در کتاب استاندارد اشری ASHRAE نیز بر آسیب زا بودن ازون تاکید نموده و حداکثر مقدار ایمن آنرا به میزان کمتر از 10 قسمت در میلیارد می داند. و پیشنهاد چشم پوشی از این سیستم را در بیمارستانها دارد.

5-یونیزاسیون:

آلاینده های موجود در هوا در این روش باردار می شوند و این ذرات باردار می توانند به سطوحی نظیر دیوار،تجهیزات و اسباب اتاق چسبیده  و به محض از دست دادن بار دوباره معلق شوند.یک دستگاه یون‌ساز با استفاده از بار الکترومغناطیسی، الکترون‌ها را از اتم اکسیژن گرفته یا به آن الکترون می‌دهد و به این ترتیب اکسیژن بار منفی و مثبت یافته و سپس از دستگاه یون‌ساز خارج می‌شود. مشکل اصلی در استفاده از دستگاه تصفیه هوا یون‌ساز این است که انسان معمولا هوای یونیزه شده را تنفس نمی‌کند. پژوهش‌های علمی متعدد نشان داده‌اند که ذراتی که به صورت الکترومغناطیسی باردار شده‌اند می‌توانند به ریه انسان آسیب بزنند. افزون بر این، اگر مولکول اکسیژن با دو مولکول دیگر اکسیژن پیوند برقرار کند، تبدیل به گاز ازن می‌شود. گاز ازن سبب تحریک مجاری تنفسی شده و می‌تواند به تشدید مشکلات تنفسی بیانجامد.

6- یون پلاسما کلاستر:

در این تکنولوژی(PCI) مولکول‌های آب معلق در هوا را تجزیه و به یون هیدورژن با بار مثبت (H+) و یون اکسیژن با بار منفی (O2-) تبدیل می‌کند این یونها با ایجاد واحد هیدروکسیل(OH) در سطح خارجی دیواره سلولی میکروارگانیسمها شامل پروتیین ها و پلی ساکاریدها واکنش داده و منجر به از بین رفتن آنها می شوند.

بررسی‌ها نشان می‌دهد که فناوری یون پلاسما کلاستر از توانایی و قدرت لازم برای نابود کردن ۹۰ درصدی هاگ قارچ موجود در هوای اتاق در طی یک ساعت برخوردار است. مطالعه‌ای دیگر نشان داده که 7/99 درصد از ویروس‌هایی که در معرض یون‌ها قرار می‌گیرند طی ۴۰ دقیقه از بین می‌روند.

7-پلاسمای سرد: Cold plasma

پلاسما شکل چهارم یک ماده پس از اشکال جامد، مایع و گاز می باشد و حالتی از ماده است که دارای مجموعه ایی از یونها، اتم های خنثی و رادیکالهای آزاد است. این تکنولوژی ابتدا در سال 1995 میلادی در سفینه فضایی MIR به کار گرفته شد و از سال 2002 این فناوری در تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گرفت و در سال 2004 اولین نسل دستگاه پرتابل PLASMAIR به بازار عرضه و توسط  FDA مورد تایید واقع گردید.

پلاسما یک روش استریلزاسیون غیرحرارتی است. هنگامیکه میکروارگانیسم وارد فضای پلاسمای سرد می شود ابتدا تحت اثر میدان الکتریکی بار الکتریکی سطحی خود را از دست داده و سپس بار الکتریکی درون سلول قطبی می شود و درنهایت گاز مورد استفاده در پلاسما (اکسیژن) در معرض اختلاف ولتاژ بالا قرار گرفته، الکترون ها از اتم ها جدا و با ایجاد رادیکال های آزاد اکسیژن Reactive oxygen species  شامل( O,OH,H2O2,O- )همانند Natural killer cell در سیستم ایمنی بدن این متابولیتها را تولید می نماید، در نتیجه اثر آنتی میکروبیال خود را از طریق اکسیداسیون دیواره سلولی و محتویات داخل سلولی شامل لیپید، پروتئین، آنزیمها و DNA  انجام می دهند، که در نتیجه آن پیوند بین مولکول های کربن تخریب شده و موجب حذف سلول میکروبی می گردد.

از مزایای این روش می توان به مواردی چون دوستدارمحیط زیست، غیر حرارتی و روشی سریع و انجام فرایند در فشار و دمای محیط اشاره نمود.