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三论臭氧抗疫之三:实证臭氧灭活新冠病毒
周牧之
2021年08月05日

文丨周牧之 东京经济大学教授

编者按:《三论臭氧抗疫系列》是周牧之教授将在新冠疫情爆发初期的2020年2月18号发表的论文《这个“神器”能绝杀新冠病毒》 (以下简称《2月周论文》) 分解成三个假说,对臭氧与地球生态平衡之间的迷雾和臭氧灭活新冠病毒的机理进行详细论说的系列文章。在最终回将着重介绍最新实验成果如何实证“假说3”的“低浓度臭氧能够灭活新冠病毒”,并且展望应用臭氧抗击新冠疫情的前景和课题。

低浓度臭氧真正能够像《2月周论文》“假说3” 所说的那样灭活新冠病毒吗?

实验的验证

假说需要实验的佐证,回答这个问题必须从三步入手来证实,一是推断臭氧可能灭活新冠病毒;二是证实臭氧能够真正灭活新冠病毒;三是实证低浓度臭氧能够灭活新冠病毒。

臭氧杀菌灭毒的效果不仅与臭氧本身的浓度,温度和湿度、暴露时间有关,也与细菌的种类有一定关系。《2月周论文》发表之时,虽然还没有实验可以直接证实臭氧对新冠病毒是否有效,但是李泽琳教授主持的关于臭氧灭活SARS病毒的实验给出了宝贵的判断材料。

早在2003年,北京工业大学教授、中国臭氧产业联合会技术委员会专家李泽琳教授主持了在国家P3实验室针对臭氧杀灭SARS病毒的实验。实验结果证明,臭氧对于绿猴肾细胞接种的SARS病毒有着良好的灭活效果,综合灭活率高达99.22%(以下简称“李实验”)。

基于新型冠状病毒与SARS病毒同属冠状病毒,而且两种冠状病毒有80%的基因组序列一致,因此《2月周论文》大胆推断:臭氧对于灭活新冠病毒,防控新冠疫情应该也具备相当功效。

在“自然界臭氧抑制微生物过度繁殖,守护地球生态平衡”的“假说1”和“臭氧才是真正的上帝之手”的“假说2”的基础之上,再佐以“李实验”的结果,《2月周论文》提出了“与自然界同等的低浓度臭氧能够灭活新冠病毒”的“假说3”,并且极力倡导利用臭氧灭菌杀毒净化空气,在有人环境中进行广泛应用。

《2月周论文》发表3个月后的2020年5月14日,由日本奈良县立医科大学的矢野寿一教授等联合组成的研究小组用实验在全球首次证实:臭氧能够灭活新冠病毒(以下简称为“矢野·笠原实验”)。

“矢野·笠原实验”为“2月周论文”“假设3”的前提提供了“臭氧能灭活新冠病毒”的证据。但是,“矢野·笠原实验”使用的臭氧浓度较高,分别为6ppm和1ppm。如此高浓度的臭氧只能在无人环境下应用。

《2月周论文》发表半年后的2020年8月26日,日本藤田医科大学的村田贵之教授等组成的研究小组用实验在全球首次证实:0.05ppm和0.1ppm的低浓度臭氧能够灭活新冠病毒(以下简称“村田实验”)。

“村田实验”为“2月周论文”的“假设3”提供了坚实的实证,用科学实验证实了 “低浓度臭氧能够灭活新冠病毒”的“假说3”。

更加难能可贵的是,“村田实验”还得出了提高湿度能提高臭氧灭活新冠病毒效果的实验结果,这又为“2月周论文”“假设2”中提出的“湿度升高能够提高臭氧的杀菌消毒能力,湿度是助攻臭氧灭活病毒的重要因素”的说法提供了实证。

基于“矢野·笠原实验”、“村田实验”提供的实证,笔者对《2月周论文》进行了增补,并于2020年12月在日本发表了长篇论文《オゾン利用で新型コロナウイルス対策を》。

危机也是转机

在研究应用臭氧灭活新冠病毒的过程中,与远大科技集团总裁张跃的交流受益匪浅。自2020年1月新型冠状病毒肺炎疫情暴发以来,笔者就一直高频率地与张跃隔空探讨如何利用臭氧消毒灭菌的问题。张跃是积极倡导臭氧利用的先行者,但社会上响应者却甚鲜。笔者在与国内外大气专家的交流和相关资料的翻阅中,也深感世人对臭氧的误解和戒备。因此决意对臭氧扑朔迷离的特性进行一次系统地梳理,为深受误解的臭氧平反正名。因为只有消除世人对臭氧认知的误解,才能真正促进臭氧的应用。

在武汉疫情最危急的时刻,远大科技集团给火神山医院、雷神山医院以及方舱医院在内的武汉医院捐赠了大批附带臭氧生成功能的空气净化机。笔者跟踪调研了武汉青山、武汉楠姆两座方舱医院的情况。远大在这两座方舱医院一共安装了由远大捐赠和医院购买的22台TB100(臭氧发生能力1g/h/台),35台TA2000(臭氧发生能力7g/h/台),12台TD5000(臭氧发生能力14g/h/台)具备生成臭氧功能的静电空气净化机。这批设备在医院开业的同时投入使用。由于患者和医护人员数量大、密度高,体育场馆改装的方舱医院是发生院内感染的高风险场景。然而根据现场远大员工的监测报告,在上述两家方舱医院从事医疗活动的医护人员中并没有出现新冠病毒感染,臭氧应该发挥了莫大的功效。

《2月周论文》发表后,在国内的确掀起了一个利用臭氧应对新冠疫情的小高潮。当时附带臭氧生成功能的空气净化机脱销到一机难求。但是随着国内疫情得到控制,对臭氧的关注热度也迅速下降。反倒是日本的研究人员持续地关注臭氧,这才有了“矢野·笠原实验”和“村田实验”为《2月周论文》的假说提供了实证。日本和欧美的厂家也相继推出一批很好的臭氧产品。今天在这些国家,臭氧已经不再是讳莫如深的“危险物”,有些厂家开始把应用臭氧灭活新冠病毒作为产品的广告词,还有一些产商甚至把《2月周论文》中笔者对应用臭氧应对新冠疫情的提倡直接作为其臭氧技术的背书,这些在过去都是无法想象的进步。

危机也是转机,近现代每一次全球性的战争和危机都给人类带来了重大的转机和爆发性的技术进步。

疫情造成的特殊紧迫感在加速技术进步的同时,也在拓展新的技术路径,使一些过去没有得到充分重视的技术路径脱颖而出。由于偏见一直被忽视的臭氧就是一个这样的典型事例。

抗击新冠疫情和提高人类健康品质的福音

日本有实验证明,在封闭的环境中新冠病毒通过飞沫传播感染的可能性是非封闭环境的18.7倍。因此日本的一个重要抗疫对策是呼吁人们尽量避免密闭空间、密集人群、密切接触的“三密”环境。

办公场所、教室、医疗机构、餐厅酒吧、影剧院、百货店和购物中心、公共交通……,由于担心在这些封闭场所引发新冠感染,各国在新冠疫情的胁迫下,都在反复实施封城、停工、停学,鼓励远程办公、远程教育、远程医疗……,就连东京奥运会的大部分赛事都只能在没有观众的情况下举行。

“假设3”和“村田实验”告诉我们,在室内将臭氧维持在等同自然界的低浓度,能够有效灭活新冠病毒,而且还不会给人们带来不适和副作用。也就是说,通过利用臭氧在有人情况下灭活新冠病毒,解决室内空间的病毒感染问题,可以将人们从对“三密”的恐惧中解放出来,这是一个莫大的福音。

臭氧在这些场景能否大显身手的一个关键在于如何实现对其浓度的有效控制。臭氧生性极其不稳定,因此要将室内臭氧维持在低浓度,就需要高精度传感器监测臭氧浓度。问题在于目前高精度臭氧传感器太过昂贵,动则几千甚至上万美金,而廉价的臭氧传感器又无法达到精准监测低浓度臭氧的要求。

因此在《2月周论文》中,笔者呼吁开发廉价且高精度的臭氧传感器,期待未来人类能够像控制温度一样廉价、精准地控制臭氧浓度。

在《2月周论文》发表一年半以后的今天,虽然还没有能够看到在开发精准而且廉价的臭氧传感器上取得突破性进展,但是有许多厂家通过研究关于臭氧的供应量、时间、场所空间等因素的算法来控制臭氧浓度,取得了长足的进展。目前已经有许多投入上市的臭氧发生器能够较好地将室内臭氧控制在安全浓度水准。

臭氧与微生物的关系体现了地球生命体相生相克的绝妙平衡,一方面如果没有臭氧层的保护,地球上不可能存在任何微生物,另一方面臭氧的强氧化性又是细菌和病毒的克星。

全球新冠疫情常态化的今天,人们需要摒弃偏见,利用好臭氧这一病毒克星,从新冠病毒的威胁中夺回日常生活。

普及有人环境下的臭氧利用不仅对当前抗击新冠疫情是一大福音,而且能够为室内空间营造更清洁的“三密”环境,可望大幅度减少感染症传播,提高人类的健康品质和平均寿命,给人类带来更安全、更健康的未来。

【责任编辑:许聃】
日本东京经济大学教授
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