摘要

　　香港爆發致死流感，學校遂停課兩週避免擴大群聚傳染，突顯學校室內生物氣膠的感染風險在空氣品質管制上之重要性。本研究經19個採樣點監測結果顯示其生物氣膠濃度各區間排序為「活動中心」、「醫務所」、「學生寢舍」與「閱讀室」平均總細菌菌落數分別為1703、1597、980、745 CFU/m3；平均真菌菌落數為1517、1099、627、450 CFU/m3，顯示學校環境之細菌與真菌菌落數之參考比值約為1.12-1.65間。

　　續以濃度為115 – 500 mg/L的活化二氧化氯消毒液，進行「一次式手持噴霧」與「連續式超音波氣霧」之消毒效能比較，結果顯示在室溫20-25℃時，兩者皆能在30分鐘後有效降低菌落數24.1%-71.8%；若加強115mg/L活化二氧化氯超音波氣霧的釋放散播(2.4+0.2公尺/秒)，亦能在50分鐘後提升消毒效能至91.6%。本研究成果能作為學校環境室內生物氣膠中菌落風險評估與消毒規劃依據。

關鍵字：室內空氣品質、菌落、生物氣膠、二氧化氯、消毒。

一、前言

　　2008年3月間香港爆發流感疫情，導致至少四名兒童死亡，為避免學生因上課引發群聚傳染，香港政府下令所有小學、幼稚園與特殊教育學校停課兩週，試圖緩和外界對疫情擴大的疑慮，這也是香港自2002年11月傳出大規模ＳＡＲＳ疫情以來，首次因公衛威脅而停課[1]。

　　此外，2007年3月台灣發生有人於在密閉的室內游泳池游泳後，使用蒸氣浴消除疲勞，因吸入空氣中的黴菌與細菌，引發嚴重的過敏性肺炎[2]；2008年3月台灣出現九名超級抗藥性的肺結核病患。一旦感染，全球醫師將束手無策，而其中一人已經死亡 [3]；同月間，勞委會檢測台北捷運站與火車站，發現高人口密度與封閉性空間內，空氣中懸浮細菌數高於10000個/立方公尺，超過環保署建議值的10倍[4]。這些室內生物氣膠感染的相關訊息，更顯示室內空氣品質的管控，實為當務之急。

　　台灣地處亞熱帶，屬於長年潮濕高溫的氣候型態，黴菌及細菌尤其容易孳生，因此必須更注意空調通風系統的定期維護。空氣懸浮菌落過高將嚴重影響室內空氣品質(I.A.Q.)，導致疾病防疫與感控困難。學校環境人口密集度高、相處於室內空間時間長，屬於環保署公告第一類較嚴格標準的管制對象，更需加強室內空氣品質中生物氣膠(Aerosols)指標項目細菌(Bacteria) 與真菌(Fungi)總菌落數的監測掌控，釐清各區間環境可能存在感染風險。

　　我國環保署署並於94年12月30日公告「室內空氣品質建議值」，該建議值內容包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳(CO)、甲醛(HCHO)、總揮發性有機化合物(TVOC)、細菌、真菌、粒徑小於10微米之懸浮微粒(PM10) 、粒徑小於2.5微米之懸浮微粒(PM2.5)、臭氧（O3）及溫度等共10項，並根據民眾聚會特性分2類場所適用不同寬嚴程度數值，第1類係對於室內空氣品質有特別需求場所採用較嚴格數值，第2類則係指一般大眾聚集之公共場所及辦公大樓。學校文教與醫療機構皆歸屬於第1類管制場所[5]。此外，環保署更於97年2月公布「地方政府配合推動室內空氣品質管理執行成效之考評方式」，加強宣導與推動公共場所室內空氣品質標章制度。並預定於98年進行工作檢討修正調整，配合法制作業之完成，執行管制工作[6]。

　　改善室內空氣品質的核心技術為通風換氣技術，由環保署委託成大建築系江教授所執行的實場驗證研究中亦得知，無論是在北部或南部所抽測與施行改善技術的場所，均能有效改善除了細菌與真菌之外的其他指標[7]，突顯室內生物氣膠控制的困難度，恐難直接藉由通風換氣措施得以完全去除，因此搭配合適的空氣消毒技術，應是較為可行之法。

　　美國環保署(US.EPA.)為提昇飲用水品質，投入大量消毒劑系統的研究，而發現二氧化氯氣體的強大消毒能力，它對於細菌、病毒(Viruses)、真菌、黴菌(Mold) 孢子(Spores)及原生物，均具有強效殺滅能力。而其不產生致癌性三鹵甲烷(THMs)副產物的特質，也被推崇為第三級滅菌劑(Sterilant)與新一代綠色消毒劑[8]。此外，二氧化氯也是近年來在學術期刊與實場處理中最受矚目的空氣消毒技術之一 [9-12]。

　　2001年11月美國環保署即是選用濃度為500ppm的二氧化氯氣體為消毒劑，對於遭受炭疽桿菌污染的國會山莊哈特(Hart)參議員辦公室進行完全封閉氣密後的燻蒸消毒，成功去除建築物中的生物感染威脅[13]。

　　2006年3月起美國Sabre公司更將行動貨櫃車改裝為二氧化氯產生機，研發以不透水不透氣塑膠布包覆整座建築物，搭配二氧化氯氣體的全封閉式淨空消毒技術，成功地將紐奧良(New Orleans)的陸軍特種部隊的指揮中心、Bywater車站郵政中心與餐廳等建築物，消除真菌黴菌滋生的問題[14]，顯見二氧化氯氣體應用於室內空氣生物氣膠的消毒成效，確實十分良好。

　　本研究團隊投入二氧化氯空氣消毒技術研究多年，已完成許多相關之二氧化氯氣體與液體的消毒論文[15-17]，獲得一般室內環境生物氣膠1000個/立方公尺以下情況，30分鐘能殺滅九成懸浮總菌落數的用藥參考濃度與釋放量的參考乘積為625 mg/L．mL/m3，能作為室內空氣品質中生物氣膠消除技術的重要參考。

　　本篇論文是繼實驗室、醫院、會議室、室內游泳池、水療館與溫泉館等場所的空氣消毒研究之後[18-20]，以學校環境為主體研究對象，進行各區間生物氣膠中細菌與真菌的實場採樣調查，並以紫外光譜法建立檢量線，精確分析水溶液中所溶解之二氧化氯氣體濃度後，以濃度115 至 500 mg/L間的活化二氧化氯消毒液，比較「一次式手持噴霧」與「連續式超音波氣霧」兩種的消毒劑釋放方式，對於干擾嚴重的實場環境之消除效能，以及連續監測兩週同一環境生物氣膠，密閉消毒後的維持情形，所獲得研究成果能提供學校環境作為室內生物氣膠消毒策略與自主管理之重要參考。

二、實驗規劃

1. 儀器藥品

(a)微生物培養室(高溫高壓滅菌釜、無菌工作台、恆溫培養箱、菌落計數器)
(b)碘間接滴定設備及硫代硫酸鈉等試藥。
(c)電子微量天平(小數點下三位)。
(d)二氧化氯分光儀（ODYSSEY DR/2500）:直讀法、CRP及DPD法，HACH公司。
(e)紫外光譜儀：美商PE公司。
(f)培養皿計數培養基(Plate Count Agar)，頤樺公司。
(g) EP 828超音波氣霧機(17000次/秒高頻超音波分子霧化器)，東北棠公司。
(h) EP80超音波氣霧型消毒風扇(17000次/秒高頻超音波分子霧化器)，東北棠公司。
(i)空氣菌落採集機，MAS-100(100L/min)，Merck公司。
(j) EP DioxideR二氧化氯雙試劑型粉末，東北棠公司。

2. 實驗方法

(a)二氧化氯定量分析
係參照美國公共健康協會(APHA)等單位出版的「水和廢水標準測試方法」中的碘滴定法與分光光度計法(4500-ClO2 CHLORINE DIOXIDE) [21]，先以碘滴定定量出二氧化氯總氧化力含量，再以HACH/75紫外光光譜儀定量分析實際活化的二氧化氯分子濃度。
(b)碘滴定法含量計算：

二氧化氯含量=

(c)紫外光光譜儀定量分析：

　　a.按下Hach Programs選擇模式75 Chlor Diox HR，
　　b. 裝10ml的水到一個樣本試管裡面(空白對照組) ，
　　c.擦拭好後放入試管，
　　d. 按下Zero將會顯示：0 mg/L ClO2槽內，
　　e.校正完畢後，將待測樣品放入偵測座中，能讀取1000 mg/L以內的二氧化氯濃度。

(d)空氣菌落採樣培養：

　　本研究使用Merck MAS 100 的Andersen 400孔撞擊式空氣取樣器，配合環保署公告胰蛋白大豆瓊脂培養基(TSA)與麥芽抽出物培養基(MEA)採樣培養，採樣對象為消毒前後之室內空氣中懸浮菌落[22-23]。所使用之器皿設備均經滅菌處理後，操作空氣菌落收集機(MAS-100)於選定區域定點進行採樣收集，設定之流量為50-100L/min。將空氣採樣所得的培養樣品，直接放入恆溫培養箱進行培養(35±1℃下培養48小時)，培養後之樣品經菌落計數器計數，若菌落較為密集，則以四分法計數培養基上所長出的總菌落數。實驗作業參見圖一及圖二。

三、結果與討論

1.學校環境各區間生物氣膠監測結果

　　學校環境學生密集度高、相處於同一室內空間時間長，屬於環保署公告第一類較嚴格標準的管制對象，環保署公告的細菌與真菌總菌落數的建議管制限值分別為500個/立方公尺與1000個/立方公尺[5]。由表一學校醫務所檢測結果得知各區間細菌，皆超過管制限值，其中「內科診間」空間較小、平時問診人數較高，細菌與真菌數果然呈現最高，而男、女廁細菌數高於環保署公告限值5至6倍，真菌數高於1.5倍，其原因應在於清掃確實性與生物膜的滋生有關，本區間平均細菌數(1597個/立方公尺)與真菌數(1099個/立方公尺)參考比值為1.45。

圖一：無菌操作台內配製各式培養基	圖二：使用Merck MAS100空氣採樣器取樣

　　學生宿舍是學生住宿休憩最重要場所、室內空間溫濕度高，室內存在許多寢具，容易吸附生物氣膠，幸而每間寢室至多住宿4人，且平日窗戶均打開，棉被也定時予以曝曬，由表3. 檢測結果得知各區間細菌雖然皆超過管制限值，但是真菌數都合格，此區甚至顯示每日使用化學品加強打掃清潔、保持通風的浴室廁所，其生物氣膠菌落數竟還低於寢室，可知清潔化學品的使用的確有助於懸浮菌落控制。本區間七處場所平均細菌數(980個/立方公尺)與真菌數(627個/立方公尺)參考比值同樣為1.56。

　　綜上成果，經19個採樣點監測結果顯示其生物氣膠濃度各區間排序為「活動中心」、「醫務所」與「學生寢舍」平均總細菌菌落數分別為1703、1597、980、CFU/m3；平均真菌菌落數為1517、1099、627 CFU/m3，平均總細菌菌落數大於真菌菌落數，亦顯示學校環境之細菌與真菌菌落數之參考比值約為1.12-1.56間。

表三：學生寢舍各區室內空氣品質監測結果

2.「一次式手持噴霧」與「連續式超音波氣霧」之消毒效能比較

　　活化的二氧化氯溶液是兼具氣體與液體消毒能力的環保消毒劑，先前的研究成果顯示在一般環境下，活化二氧化氯溶液消除九成菌落之參考濃度與釋放量的參考乘積為625 mg/L．mL/m3[15]，將這項運用於學校各類進行實場環境消毒後，發現其乘積會因現場污染干擾度而提升。經由HACH/75紫外光光譜儀完成500 mg/L活化的EP DioxideR二氧化氯消毒液標準品的校正之後，以PE紫外光光譜儀進行全波段圖譜掃描發現在360 nm處有二氧化氯特性吸收峰，查閱Watanable等人文獻研究顯示波長430nm處，二氧化氯濃度的升高與紫外光譜訊號的增加，較不遭受次氯酸根離子(ClO-)與亞氯酸根離子(ClO2-)的干擾[24]，能使用PE紫外光光譜儀在濃度30-320 mg/L之間，建立一條高線性相關的檢量線(r2=0.996)，參見圖三。表四顯示使用活化二氧化氯溶液一次式噴霧消毒時(濃度劑量總乘積為1500 mg/L．mL/m3)，50分鐘後能降低總菌落數八成、真菌數五成，皆遠低於管制標準；表五顯示使用連續式超音波氣霧釋放消毒時(濃度劑量總乘積為1150 mg/L．mL/m3)，50分鐘後能降低總菌落數六成、真菌數兩成，菌落數已降低至環保署公告限值以內，此時空氣中的二氧化氯氣體濃度為0.00038mg/L；90分鐘後則能降低總菌落數八成、真菌數六成，則遠低於管制標準，此時空氣中的二氧化氯氣體濃度為0.00069mg/L，仍遠低於勞委會公告的二氧化氯氣體室內濃度恕限值0.29 mg/L，不影響人體健康[25]。

圖三：二氧化氯溶液的紫外光譜檢量線

　　表六 、表七 顯示連續式500 mg/L二氧化氯超音波氣霧的釋放，能在生物氣膠中、高程序污染的室內環境-隔離病房與跆拳道教室，70分鐘後產生約五成的消除率，表七跆拳道教室內空間體積約為隔離病房的6.1倍，在使用連續式氣霧消毒前，先以一次式手動噴霧100毫升，控制二氧化氯氣體濃度高於0.00069 mg/L，結果顯示55分鐘後，對於生物氣膠產生六成的消除率，能進入第二類的空氣品質管制標準中。

表四：一次式噴霧1消毒對閱覽室2室內空氣菌落消毒效能

註1：二氧化氯劑量為500mg/L, 3 mL/m3。註2：閱覽室室內體積為150m3。

表五：連續式氣霧1消毒對閱覽室2室內空氣菌落消毒效能

註1：二氧化氯劑量為500mg/L, 2.3 mL/min。註2：閱覽室室內體積為150m3。

表六：連續式氣霧1消毒對醫務所隔離病房2室內空氣菌落消毒效能

註1：二氧化氯劑量為500mg/L, 2.3 mL/min。註2：隔離病房室內體積為117m3。

　　表八顯示一次式噴霧消毒(濃度劑量總乘積為1000 mg/L．mL/m3)，對劍道教室空氣菌落1810 CFU/m3，能在30分鐘後產生七成的消毒效能，亦能進入第二類的空氣品質管制標準中，二氧化氯氣體濃度約為0.001 mg/L。由上述兩種消毒作為的研究比較得知，前者於30分鐘內的消毒效能優於後者，但後者於50分鐘後則能更持續穩定降低懸浮菌落數，二者消毒效能均隨著使用濃度、時間、劑量、懸浮菌落數與區間特性有所不同。

　　一次式噴霧消毒能快速地將室內空氣中二氧化氯氣體濃度提升至有效消除濃度，但也因釋放較早，二氧化氯可能殘留時間較短，持續消毒控制能力較弱，除非使用高於濃度劑量總乘積1000 mg/L．mL/m3的二氧化氯氣霧消毒，此時雖然氣體濃度0.001 mg/L仍低於管制值0.29 mg/L，但其微刺激性氣味將使人員不適合長時間滯留現場。

表七：連續式氣霧1消毒對跆拳道教室2室內空氣菌落消毒效能

註1：二氧化氯劑量為500mg/L, 2.3 mL/min。註2：跆拳道教室室內體積為718 m3。

表八：一次式噴霧1消毒對劍道教室2室內空氣菌落消毒效能

註1：二氧化氯劑量為500mg/L, 2 mL/m3。註2：劍道教室室內體積為698 m3。

　　 而連續式氣霧消毒對於室內空氣菌落消毒效能較為緩慢而穩定，在開機運轉一個小時後，能有效降低懸浮菌落數至第二類標準之中，二氧化氯氣體濃度約為0.0006 mg/L，不會令人產生不適的刺激性，遠低於勞委會管制限值。

3.同一室內環境以連續式超音波氣霧消毒效能監測比較

2003年美國疾病管制局(US.CDC.)曾於緊急傳染疾病期刊(Emerging infectious diseases journal)中刊載二氧化氯氣體40 mg/L能於60分鐘內，在溫度25-27℃、溼度60%-80%的環境下，殺滅測試紙條上的1.4×106/0.2mL芽孢桿菌(B. subtilis subsp. Niger) 100%；6-7 mg/L亦能於4.2分鐘內，在溫度23℃、溼度20%-40%的環境下，殺滅測試紙條上的106/0.2mL芽孢桿菌(B. subtilis subsp. Niger) 90%，消毒效能卓越，但很明顯的這些二氧化氯氣體濃度超過人員存在的管制值甚多[26]。表九顯示在較高菌落濃度的寢室環境中，若以兩種消毒作為達到二氧化氯氣體濃度為0.001 mg/L時相互比較，一次噴霧式於30分鐘能平均產生約35%的生物氣膠消除率；超音波連續氣霧式則於90分鐘後平均產生約52%的生物氣膠消除率，消毒效率較高，應與氣霧顆粒較細微、滯留室內時間較長、氣體能充份擴散有關。

　　風速吹送散佈氣霧，表十一結果顯示50分鐘後，即能消除九成總菌落，二氧化氯氣體濃度約為0.0001 mg/L，150分鐘後，能將生物氣膠兩項指標都控制於第一類管制值內，效能優異；因此，風扇的加強二氧化氯超音波氣霧對流擴散，確能有效提升消毒效能，參見圖六、圖七。

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