消毒剂：次氯酸和次氯酸盐的解释

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家庭消毒具有重大但经常被忽视的风险。2020年1月至3月，在严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型疫情开始时，美国有45550个中毒中心接到电话，比前两年同期的平均值增加了15.5%，39%的美国成年人使用高风险做法，如使用漂白剂清洗食物，或吸入、摄入或局部使用家用清洁剂/消毒剂。此外，尽管有有限的证据表明氯消毒通道抑制空气传播的严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型的效率或功效，但仍在几个国家建立了氯消毒通道。似乎没有考虑到吸入或皮肤吸附对人类的潜在危险影响，而且这些消毒通道中使用的化学物质也没有得到明确的报告。一些消毒通道使用含有次氯酸（HOCl）的溶液，而另一些消毒隧道则使用次氯酸盐（OCl-），通常以次氯酸钠[NaOCl]的形式存在，这通常被称为漂白剂。此外，直接向消费者推销消毒剂溶液的广告包括没有明确说明溶液中存在的化学成分或活性氯（HOCl或OCl-）的商品名，这加剧了混淆和潜在危害。文献中与氯基消毒剂相关的术语和同义词缺乏明确性，术语经常被滥用或废弃，这进一步突出了这一点。

考虑到使用OCl溶液代替HOCl作为空气中消毒剂对人类的真正风险，这种沟通的目的有三个。首先，强调pH在确定氯基消毒剂溶液中OCl-和HOCl物种比例方面的关键重要性。其次，澄清氯基消毒剂的术语，特别是次氯酸盐[OCl-]和次氯酸[HOCl]之间的区别。最后，总结氯溶液的常用同义词及其相关用途，特别是临床体内使用和表面去污之间的差异。

临床应用和背景

自1847年Semmelweis强调洗手的重要性以来，氯消毒已被用作临床实践的一部分。氯溶液继续在医疗保健环境中频繁使用，无论是用于表面或仪器消毒，还是作为通过伤口护理改善患者结果的一部分，次氯酸（HOCl），一种酸性氯消毒剂，在外科中心的表面应用、通过皮肤应用治疗睑缘炎和手部消毒中都有显著的用途。次氯酸盐（OCl-）（碱性氯或漂白剂）用于表面消毒，但对皮肤有刺激性，限制了临床使用。尽管它们的名称相似，氯基消毒剂之间存在重大差异，通常没有明确报告哪种氯是主要的，因为溶液通常被广泛标记为“氯溶液”。与主要氯物种（如次氯酸[HOCl]和次氯酸[OCl-]）相关的类似发音术语导致了出版物中术语的使用不准确，使其长期缺乏清晰度。术语“氯”和“漂白剂”经常被用作包罗万象的术语，并经常与次氯酸互换。如引言中所述，这可能导致氯消毒的危险应用，例如在消毒隧道中使用次氯酸盐（漂白剂）。全球医疗保健提供者有责任确保进行安全有效的消毒，从而保护患者/社区成员，因此了解化学消毒剂的特性至关重要。

氯溶液，即NaOCl，在全球范围内广泛用于水消毒和临床材料消毒，并在西非埃博拉疫情爆发期间使用。低收入和中等收入国家[LMICs]已经记录了使用次氯酸钠对手术设备进行消毒的情况。然而，这不是世界卫生组织推荐的消毒过程，但继续使用NaOCl对LMIC中的设备进行消毒可能是由于缺乏世界卫生组织建议的消毒过程所需的可靠能力，使用NaOCl溶液对尚未去除有机物（如血液和体液）的设备进行“消毒”可能会降低抗菌活性，甚至使其失活，或导致形成危险的消毒副产品，包括三氯甲烷。

pH值和溶液生成的重要性

氯基溶液中存在的主要物种OCl-或HOCl取决于溶液的pH值（图1），这会导致不同的作用模式、抗菌功效和毒性。次氯酸盐（OCl-）是主要氯物种的溶液通常与钠盐和钙盐（如NaOCl和Ca（OCl）2）有关，通常被称为pH>8的“漂白剂”产品（见图1）。OCl-的抗菌作用众所周知，由于其在碱性溶液中的稳定性，它被广泛使用，因此它在家用漂白剂和清洁产品中无处不在。国产产品含有3%至8%的次氯酸钠（NaOCl）和氢氧化钠（NaOH），以减缓分解。在工业环境中，溶液的浓度可以高得多（例如40%的NaOCl）。所有氯溶液都是强氧化剂，会对浓缩形式的材料（按重量计，次氯酸钠含量>40%）造成腐蚀，因此许多OCl溶液已被确定为不安全的临床（患者）使用，因为它们会导致皮肤烧伤、眼睛损伤，吸入时有害。HOCl（pH 3.0–6.5，见图1）也是强氧化剂，但它是一种弱酸性溶液，在水中不会分解，如果配制得当，可以安全使用，对皮肤、伤口、口腔、牙科和粘膜都有临床疗效。

在弱酸性pH（3.0-6.5）下，HOCl是主要的氯物种，具有最小的OCl-（此处表示为ClO-），并且没有游离氯。Cl2用虚线（-）表示，HOCl用粗实线（-）代表，OCl-/ClO-用实线（-）。

次氯酸离子和次氯酸之间的关系取决于pH值（图1）。因此，OCl-和HOCl两种物质都可以在同一消毒溶液中不同程度地存在，尤其是在pH值相对中性为6-8.5的溶液中。制造方法（化学或电化学）也是次氯酸和次氯酸溶液稳定性和组成的关键决定因素。例如，由于溶解而产生的化学溶液将产生特定pH的溶液。然而，OCl-和/或HOCl溶液的电化学产生取决于发生器的类型（例如，有或没有半透膜）、阳极电解液与阴极电解液的比例、经过电解的盐溶液的浓度以及电池中的电流。

在酸性/微酸性pH下，溶液中存在的大多数含水氯物质以HOCl的形式存在，OCl-含量最低，没有游离溶解氯（Cl2）（图1）。溶解氯（Cl2）是酸性溶液（pH<3）中的主要氯物种，而次氯酸盐（OCl-，在图1中表示为ClO-）在碱性溶液（pH>8）中占主导地位。中性溶液（pH 6.5–8）含有HOCl和OCl-的混合物。这突出表明，在使用消毒溶液时，需要对氯的种类和pH有深入的了解。

次氯酸盐（OCl-）是一种强效杀菌剂，但OCl-溶液存在一些问题，包括由于分解而迅速丧失功效，生产过程中产生有害消毒副产品，以及由于碱性pH值而造成的组织损伤。相反，基于HOCl的消毒溶液是弱酸性的，pH范围在3.0至6.5之间。作为中性粒细胞对人体免疫（抗菌）反应的一部分，HOCl在体内少量产生，在直接患者护理中使用时显示出增强的生物相容性。

为了解决OCl-的局限性，Smith指出，HOCl的有效性可能是OCl-溶液（NaOCl和Ca（ClO）2）的十倍，因此开发了爱丁堡大学EUSOL溶液，见等式1：

EUSOL（BCaCl2H3O5）是由氯化钙（CaCl2）和硼酸（H3BO3）结合而成，硼酸形成HOCl和OCl-的混合物，产生了一种强大的抗微生物溶液，可用于伤口。然而，EUSOL必须新鲜准确地制作；并且关于实现和监测最佳pH的指导是有限的。据报道，EUSOL的pH值为7.5-8.5，因此OCl-是主要的氯物种，而不是HOCl。

通过电解NaCl（盐）溶液形成HOCl的新方法能够在中性或微酸性pH（pH 3.0–6.5）下产生更稳定的溶液。所得电解溶液通常被称为电解水[EW]、电解氧化水[EOW]或电化学活化溶液（ECAS）。它们含有HOCl并具有高的正氧化还原电位，这两者都有助于抗菌功效。SterilOx（其中HOCl是主要的氯物种）通常用于医疗保健和临床环境，通过电解淡盐水溶液生产。

众所周知，OCl-溶液和HOCl都能杀死细菌和灭活病毒，包括冠状病毒。在美国，食品药品监督管理局负责监督消毒剂的验证，而在欧盟，欧洲化学消毒剂标准在欧洲标准[EN]测试制度下进行了描述。这些标准规定了根据产品的预期用途和应用，必须在标准化实验室测试条件下达到的最低抗菌效力水平。例如，医疗用途的要求与家庭或工业用途不同，化学消毒剂对细菌的效力与对病毒、酵母或真菌的效力不同。任何化学消毒剂的性能都因其预期应用而异，无论是在模拟有机条件下对溶液或表面进行消毒，还是作为洗手液。除此之外，还需要了解应用所需溶液的消毒浓度，以及消毒剂达到标准测试中规定的最低抗菌活性水平所需的最佳接触时间。滥用消毒产品可能会对最终用户或患者造成伤害。如果考虑到所有这些，这对最终用户来说是一个复杂的问题。

HOCl和OCl-之间缺乏清晰度的进一步可能性可能是由于两种氯物质如何存在于同一溶液中，如图1所示。二者的比例受溶液制备方法和溶液pH的影响，如图1所示，文献中通常没有规定这些参数。此外，图1有助于解释警告背后的理由，即漂白剂不应与其他家用清洁剂混合，这些清洁剂通常含有强酸，如乙酸（醋中的活性化合物）和磷酸。当所得混合物的pH值非常酸性（pH＜3）时，释放出游离的（有毒的）氯气，可能导致发病。类似地，将HOCl与洗涤剂混合，就像一些商用清洁剂的情况一样，当HOCl转化为OCl-时，抗菌效果会降低。所有氯基消毒剂溶液都会受到有机材料的严重影响，导致抗菌效果降低，因此应用于物理清洁表面。

术语和误用同义词

与氯基化学消毒剂相关的术语可能会导致混淆。表1总结了医疗保健和临床环境中常用的氯基消毒剂。漂白剂（次氯酸钠[NaOCl]）无疑是最知名和最广泛使用的氯消毒剂，并且含有次氯酸盐（OCl-）作为溶液中的主要氯物种。源自次氯酸钠和次氯酸钙的次氯酸盐溶液（OCl-）的消毒和除臭能力是在19世纪初由Antoine Germain Labarraque发现的。这项工作有助于推广漂白剂（Labarraque的解决方案）的使用，并最终彻底改变了医院、屠宰场和更广泛社会的医疗实践、公共卫生和卫生条件。Labarraque溶液被认为可以用于“子宫溃疡”，并建议那些接触传染病的人“吸入”和“用它湿润双手”。次氯酸[HOCl]也在19世纪初由Antoine Jérôme Balard发现，但它并不那么为人所知，因此作为消毒剂的使用也不那么广泛。次氯酸钠和次氯酸经常互换，尽管存在差异，但通常被称为氯溶液。重要的是，HOCl和NaOCl的主要活性物种出现在不同的pH值下，并表现出不同的作用模式。HOCl和OCl-溶液可以通过几种方法产生，包括溶解化学结合的HOCl，或通过电解弱盐水（如NaCl）进行电化学。消毒溶液制造商在详细说明综合消毒剂的使用时，经常使用相关的商品名（如Clorox、Sterilox）。这种不明确的情况加剧了终端用户之间已经存在的困惑。