臭氧消毒在冷鏈包裝運(yùn)輸中應(yīng)用的可行性分析

黃平印 奧宗尼亞環(huán)保技術(shù)（天津）有限公司

冷鏈包裹外包裝陽(yáng)性檢出案例接連發(fā)生，國(guó)務(wù)院于2020年11月9日印發(fā)《進(jìn)口冷鏈?zhǔn)称奉A(yù)防性全面消毒工作方案》，要求全面消殺，嚴(yán)防輸入，實(shí)現(xiàn)全流程閉環(huán)管控可追溯，最大程度降低新冠病毒通過(guò)進(jìn)口冷鏈?zhǔn)称份斎腼L(fēng)險(xiǎn)[1]。

目前業(yè)內(nèi)常用的消毒方式有紫外線消毒，高溫消毒，消毒劑噴淋消毒等。而其中高溫消毒不適用與冷鏈包裝消毒作業(yè)。紫外線消毒受限于光照強(qiáng)度，輻照面積，堆碼貨物遮擋，消毒時(shí)間長(zhǎng)，誤操作（未關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行人工作業(yè)）等方面存在應(yīng)用難度。

本文重點(diǎn)橫向?qū)Ρ认緞﹪娏芊ㄒ约俺粞跸緫?yīng)用層面的優(yōu)點(diǎn)與難點(diǎn)，探討臭氧消毒應(yīng)用于冷鏈包裝消毒作業(yè)的可行性。

表1 消毒劑噴淋法與臭氧消毒法的對(duì)比

一、獲取難度方面

消毒劑主要為含氯消毒劑如次氯酸、二氧化氯等，為常用消毒劑，獲取難度及成本較低。

臭氧是一種不穩(wěn)定的氣體，不能儲(chǔ)存運(yùn)輸，因而臭氧必須在使用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生制備。本文重點(diǎn)討論以電暈放電法原理制備的臭氧發(fā)生器的應(yīng)用可行性。

二、低溫應(yīng)用難度

目前含氯消毒劑在低溫環(huán)境應(yīng)用效果較差。中國(guó)疾控中心自 2020 年 6 月 17 日啟動(dòng)了低溫消毒新技術(shù)研究?；诩夹g(shù)可行、安全可靠、應(yīng)用便捷、成本經(jīng)濟(jì)等方面考慮，歷經(jīng) 5 個(gè)多月的反復(fù)探索和研究，從幾十種配方中篩選出兩種低溫消毒劑配方，并完成了實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)消毒效果評(píng)價(jià)。但專(zhuān)利的量產(chǎn)化以及市場(chǎng)化收益等存在較大分歧，尚未廣泛應(yīng)用。

圖1 臭氧的半衰期[2]

臭氧的不穩(wěn)定性質(zhì)與溫度有直接關(guān)系，隨溫度升高存在時(shí)間急速降低。但在低溫（冷鏈通常為零下二十?dāng)z氏度）環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)證明可存在12小時(shí)以上。臭氧可穩(wěn)定存在于冷鏈環(huán)境，但需要考慮廢氣處理工序（見(jiàn)圖1）。

三、自動(dòng)化應(yīng)用難度

消毒劑噴淋系統(tǒng)已有成熟的自動(dòng)化設(shè)備，但應(yīng)用于冷鏈包裹消毒遇到了運(yùn)維方面的問(wèn)題。如對(duì)冷鏈集裝箱進(jìn)行掏箱操作后，單包裝或整托盤(pán)送入消毒傳送裝置，勞動(dòng)強(qiáng)度加大。包裹表面污垢或沖刷下來(lái)的雜質(zhì)較多，極易堵塞噴霧系統(tǒng)。包裹從零下二十?dāng)z氏度的冷凍庫(kù)取出，接觸到室溫環(huán)境的消毒間，會(huì)因?yàn)闇夭顣?huì)形成一層冰霜，而且短時(shí)間不會(huì)自行退去。此時(shí)若趕時(shí)間進(jìn)行消毒處理，則會(huì)造成消毒效果大打折扣。

臭氧可直接將投加管道介入冷鏈集裝箱的進(jìn)氣口，利用冷鏈集裝箱的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行換氣，實(shí)現(xiàn)密閉環(huán)境的臭氧氣體填充。

四、掏箱時(shí)間對(duì)比

在自動(dòng)化應(yīng)用篇章中提及，消毒劑消毒系統(tǒng)需將包裹單獨(dú)送入消毒傳送帶，或由人員手工對(duì)包裹六個(gè)表面進(jìn)行噴淋消毒。而臭氧可在消毒環(huán)節(jié)免除掏箱作業(yè)，與常規(guī)作業(yè)工時(shí)相同。

請(qǐng)參考表2工時(shí)的成本對(duì)比，可直觀看出，消毒作業(yè)致使掏箱作業(yè)時(shí)長(zhǎng)及成本有大幅度增長(zhǎng)，此成本將由冷鏈企業(yè)與終端消費(fèi)者共同承擔(dān)。

五、殘留效果與環(huán)境友好

含氯消毒劑其機(jī)理是通過(guò)氧化還原電位來(lái)破壞細(xì)胞膜，消毒效果較為徹底。所謂的有效氯的消毒中有效氯是致癌的，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生氯代有機(jī)物。如果在很低的溫度下能夠產(chǎn)生那么高濃度的有效氯，那么氯代反應(yīng)應(yīng)該更激烈，致癌物質(zhì)的濃度更高。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明臭氧能夠在低溫零下二十?dāng)z氏度環(huán)境中將新型冠狀病毒滅活，將核酸檢測(cè)陽(yáng)性新冠病毒樣本變?yōu)殛幮裕粞跹趸蟮漠a(chǎn)物為氧氣，是綠色環(huán)保的強(qiáng)氧化劑，對(duì)環(huán)境沒(méi)有二次污染。

六、消毒后處理難度

消毒劑噴淋法在消毒后，需對(duì)污水進(jìn)行收集，其中，含氯污水屬于工業(yè)污水范疇，需處理后排放至污水管網(wǎng)。

表2 天津?yàn)I海新區(qū)某冷庫(kù)疫情前后掏箱工時(shí)的成本對(duì)比

臭氧由于具備一定的毒性，在充分反應(yīng)后，分解為氧氣，但低溫環(huán)境無(wú)法靠臭氧半衰期的自我分解，仍會(huì)有殘留臭氧存在的風(fēng)險(xiǎn)。所以，冷鏈集裝箱進(jìn)行臭氧消毒后，需經(jīng)集裝箱排風(fēng)系統(tǒng)將內(nèi)部密閉空間氣體進(jìn)行換氣，氣體收集并經(jīng)由管道通入廢氣回收裝置。廢氣回收裝置為配備有過(guò)氧化金屬催化劑的反應(yīng)釜，將殘留臭氧分解后，經(jīng)由冷庫(kù)排風(fēng)管排入高空，參考圖2。

請(qǐng)參考表3，在臭氧操作過(guò)程中需按流程進(jìn)行臭氧投加，箱體密封，箱體換氣，廢氣回收。免除因不當(dāng)操作造成的人員傷害。

臭氧消毒對(duì)絕大多數(shù)致病微生物，包括本次新型冠狀病毒（2019-nCoV）均有廣譜高效的滅殺作用。其對(duì)病毒等微生物的滅殺原理為：

1.臭氧能氧化分解細(xì)菌內(nèi)部葡萄糖所需的酶，使細(xì)菌滅活死亡。

2.直接與細(xì)菌、病毒作用，破壞它們的細(xì)胞器和DNA、RNA，使細(xì)菌的新陳代謝受到破壞，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。

3.透過(guò)細(xì)胞膜組織，侵入細(xì)胞內(nèi)，作用于外膜的脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖，使細(xì)菌發(fā)生通透性畸變而溶解死亡。

根據(jù)本人相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于冷鏈集裝箱式密閉空間的臭氧投加計(jì)量選擇為1～2.5ppm。

請(qǐng)參考表4中的計(jì)算結(jié)果，分析得出可有效降低表2中因疫情消毒要求產(chǎn)生的時(shí)長(zhǎng)增長(zhǎng)。

注：本次測(cè)試方案以?shī)W宗尼亞品牌小型臭氧發(fā)生器為參考[3]。其產(chǎn)量為37g/h@3%wt，空氣為氣源，外形尺寸為 720×370×800， 70kg。

調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分冷庫(kù)企業(yè)在建設(shè)時(shí)配備有臭氧消毒庫(kù)位，但未投入使用，可配合新型臭氧發(fā)生器整合工藝流程，實(shí)現(xiàn)整庫(kù)位消毒，將消毒作業(yè)移至倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)。對(duì)進(jìn)出庫(kù)及海關(guān)清關(guān)時(shí)間均有有效的提升。

綜上所述，臭氧制備及消毒工藝應(yīng)用于冷鏈包裝的消毒作業(yè)中，前景廣闊，有益于常態(tài)化疫情防控要求和貿(mào)易日趨開(kāi)放的國(guó)際環(huán)境的需求。

圖2 臭氧制備與廢氣回收工藝流程圖

表3 臭氧濃度對(duì)人體的傷害效果

表4 冷鏈集裝箱應(yīng)用臭氧消毒的時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)