Hazmat i CBRNE, cz. 5 - Inaktywując wirusa. Ozonowanie

Kolejną znaną i powszechnie stosowaną metodą inaktywacji wirusa SARS-CoV-2 jest ozonowanie. Z uwagi na właściwości bakteriobójcze ozonu stanowi on jeden z najskuteczniejszych powszechnie znanych środków dezynfekcyjnych, stosowano go na szeroką skalę także podczas pandemii. Niestety, jak pokazały wyniki badań SGRChem „Kraków 6” i zespołu wirusologów Laboratorium Virogenetics Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, ozonowanie ma również wiele wad, o których należy wiedzieć, aby wybór tej metody dezynfekcji nie przyniósł więcej szkody niż pożytku.

Próby badawcze zostały wykonane w tych samych warunkach, co w przypadku fumigacji. Do przygotowanych pomieszczeń wstawiono ozonatory, a do potwierdzenia ich skuteczności i wydajności wykorzystano jednogazowe urządzenia pomiarowe na ozon, tlenki azotu i urządzenie wielogazowe na tlen. Dodatkowo zastosowany został luminometr System Sure Plus II wchodzący w skład wyposażenia JRG 6, służący do analizy zawartości białka ATP w komórkach bakteryjnych. Wymazy pobierano z blatu stołu oraz z rozsypanych na stole czterech szczepów bakterii kwasu mlekowego w postaci stałej (tj. sproszkowanej): Lactobacillus acidophilus (pałeczki kwasu mlekowego), Lactobacillus rhamnosus (probiotyczna bakteria gram dodatnia), Bifidobacterium lactis (pałeczkowata bakteria gram dodatnia), Lactobacillus plantarum (mezofilna bakteria występująca w fermentowanych produktach roślinnych).

Podczas prób badawczych z wykorzystaniem ozonatorów bardzo ważnym czynnikiem była temperatura powietrza oraz jego wilgotność, weryfikowana higrometrem. Po zakończeniu dezynfekcji roztwory w szalkach i ampułkach zostały zebrane do probówek, zamrożone i zabrane do dalszych analiz w Laboratorium Virogenetics.

Do ozonowania wykorzystano cztery generatory ozonu stanowiące wyposażenie JRG 6 w Krakowie. Zastosowano takie same czynniki biologiczne, jak w przypadku fumigacji - roztwór mysiego koronawirusa w soli fizjologicznej buforowanej fosforanem oraz przetrwalniki bakterii. Ponadto przygotowane zostały specjalne krążki metalowe, stanowiące jednakowe podłoże dla czynników biologicznych.

Realizacja badania

Stężenie ozonu w pomieszczeniu sprawdzano w różnych odstępach czasowych, na różnych wysokościach, z wykorzystaniem wentylatorów i bez ich użycia, z wcześniejszym wietrzeniem pomieszczenia oraz bez wietrzenia. Bardzo ważnym elementem okazała się wilgotność powietrza. Po zakończeniu badań próbki przekazano do laboratorium wirusologicznego Virogenetics, a pomieszczenie kontrolowano przez 1,5 godz. po ozonowaniu, by zweryfikować stężenie ozonu. Jego wartości wynosiły:  

• po 15 min - 4,23 ppm,
• po 25 min - 3,58 ppm,
• po 60 min - 2,4 ppm,
• po 90 min - 1,1 ppm.

Następnie pomieszczenie wietrzono przez ponad 40 min i wówczas stężenie ozonu oraz tlenków azotu spadło do wartości bezpiecznych, poniżej NDS.

Obserwacje

Po przeanalizowaniu raportów badawczych można sformułować kilka spostrzeżeń.

• Proces dezynfekcji metodą ozonowania musi być dokładnie zaplanowany, z uwzględnieniem kubatury pomieszczeń oraz ich szczelności, występującego czynnika zakaźnego i sprzętu dezynfekcyjnego, którym dysponujemy.
• Producenci generatorów ozonu nie podają jednoznacznie, na które czynniki biologiczne działa ozonowanie.
• Uzyskanie odpowiedniego stężenia ozonu wymaga indywidualnego rozpatrywania, w zależności od możliwości technicznych konkretnego urządzenia.
• Stężenie ozonu osiąga różne wartości na określonych wysokościach, są one uzależnione od ruchu powietrza w pomieszczeniu. Zaobserwowano, że w górnych i środkowych częściach pomieszczenia inaktywacja wirusa była wyższa, gdy wykorzystany został wentylator elektryczny, niż podczas badania bez wentylatora - wówczas inaktywacja wirusa była wyższa w strefie przypodłogowej.
• Podczas pierwszego badania, trwającego godzinę, pomimo osiągnięcia stężenia ozonu na poziomie około 5 ppm inaktywacja wirusa wyniosła około 20%.
• Drugie badanie pokazało, że wartość stężenia ozonu w strefie przypodłogowej początkowo była niższa niż w górnych strefach, a po około 1,5 godz. było najwyższe z osiągniętych podczas badania.
• Ozon w stężeniach powyżej 5 ppm w określonym czasie przynosi oczekiwany efekt inaktywacji wirusa.
• Dezynfekcja tą metodą nie wpływa negatywnie na elementy wyposażenia pomieszczeń poddanych badaniu, biorąc pod uwagę przedziały czasowe i zastosowane stężenia.
• Przed rozpoczęciem drugiego badania pomieszczenie zostało przewietrzone, dzięki temu zaobserwowano szybsze osiągnięcie wyższych stężeń ozonu.
• Zastosowanie do badań bakterii kwasu mlekowego w postaci proszku rozsypanego na blacie stołu nie przyniosło zamierzonego efektu, gdyż każdorazowe pobieranie wymazu powodowało rozsypanie stożka proszkowego i wówczas pobierano jego świeżą część, która nie była bezpośrednio narażona na działanie ozonu. Stąd wartości na luminometrze różniły się nieznacznie.

Wnioski

Po przeprowadzeniu ozonowania  można wyciągnąć następujące wnioski:

• Użyta na potrzeby badań próbka koronawirusa mysiego to ten sam typ patogenu, co wirus SARS-CoV-2. Jeżeli ozonowanie inaktywowało próbki z mysim koronawirusem, to będzie skuteczne również na koronawirusa SARS-CoV-2.
• Badanie zrealizowano tylko pod kątem właściwej dezynfekcji miejsc tzw. po kontakcie z koronawirusem SARS-CoV-2. Warto zaznaczyć, że w szalkach laboratoryjnych wirus znajdował się w roztworze z solą fizjologiczną buforowaną fosforanem i po upływie ponad 2 godz. w stężeniu od 5 do 7 ppm ozonu osiągnięto jego inaktywację na poziomie ponad 99%.
• Metoda dezynfekcji przestrzeni zamkniętych przez ozonowanie skuteczne inaktywuje wirusa SARS-CoV-2 pod warunkiem osiągnięcia odpowiedniego stężenia ozonu w wymaganym czasie.
• Uzyskane wyniki (powyżej poziomu 4 w dziesiętnej skali logarytmicznej) spełniają wymagania w zakresie redukcji czynnika zakaźnego określone w normie PN-EN 17272:2020-10, co wskazuje na skuteczność metody oraz zasadność
• Do badania wykorzystano również większą ilość wirusa (w roztworze), niż wymaga norma PN-EN 17272:2020-10. Otrzymane wyniki dodatkowo potwierdzają skuteczność tej metody, pod warunkiem zastosowania właściwego stężenia ozonu w wymaganym czasie.
• Po zakończeniu jednego z badań sprawdzono czas utrzymywania się ozonu w pomieszczeniu bez jego wietrzenia i stwierdzono, że wartość stężenia gazu wynosi powyżej NDS jeszcze prawie do 2 godz. (przy kubaturze pomieszczenia 50 m³). Potwierdza to konieczność przewietrzenia pomieszczenia przed jego ponownym użytkowaniem oraz sprawdzenia stężenia odpowiednim urządzeniem.
• Dodatkowo po zakończeniu jednego z badań sprawdzono również stężenie tlenków azotu w pomieszczeniu - po godzinie ozonowania wynosiło ono 9,6 ppm. Tlenki azotu, z uwagi na swoją wysoką szkodliwość, są szczególnie niebezpieczne dla organizmów żywych. Stężenie po badaniu okazało się niższe od NDS, niemniej jednak należy uwzględniać ryzyko podczas planowania i realizacji procesu dezynfekcji metodą ozonowania. Przy dużej wilgotności powietrza podczas ozonowania może wytworzyć się nawet w niewielkich ilościach kwas azotowy.
• Ta sama metoda dezynfekcji według raportu badawczego i opinii członków zespołu Virogenetics jest skuteczna również w stosunku do komórek bakteryjnych, ponieważ nie zaobserwowano wzrostu ich ilości. To cenna informacja także dla SGRChem, które prowadzą działania w obszarze skażonym czynnikiem biologicznym (np. niezidentyfikowane przesyłki). Uzyskane wyniki nie pozwalają jednak na wysnucie tak daleko idących wniosków, jak w przypadku wirusów.
• Podczas ozonowania należy bezwzględnie stosować środki ochrony indywidualnej - z założenia jest ono realizowane w obszarze skażonym czynnikiem biologicznym, a ponadto ozon ma właściwości utleniające, działa drażniąco na spojówki i błonę śluzową dróg oddechowych.
• Środki ochrony indywidualnej, w tym ochrony układu oddechowego, należy również stosować po zakończonym procesie ze względu na wspomnianą wcześniej obecność tlenków azotu.
• Wykonując dezynfekcję dostępnymi ozonatorami, należy mieć świadomość, że podane w instrukcjach przedziały czasowe względem kubatury nie przyniosą oczekiwanego efektu wirusobójczego (w kontekście wirusa SARS-CoV-2).
• Stosując się tylko do zaleceń producentów generatorów ozonu, w celu osiągnięcia jak najlepszego efektu wirusobójczego w kontekście SARS-CoV-2 należy łączyć metody dezynfekcyjne, tzn. przed ozonowaniem wykonać dezynfekcję mechaniczną wszystkich powierzchni płaskich oraz miejsc kontaktowych ręcznymi aplikatorami ze środkiem biobójczym.
• Początkowo wyższe stężenia ozonu (gazu cięższego od powietrza) stwierdzono w górnych strefach pomieszczenia, a po upływie około 1,5 godz. - w dolnej strefie (przypodłogowej), co może oznaczać, że dopiero po odpowiednim czasie osiąga się właściwe stężenia ozonu w danej kubaturze.
• Proces ozonowania zależy od wielu zmiennych (temperatura wewnętrzna, zewnętrzna, wilgotność powietrza, szczelność pomieszczenia podczas ozonowania i inne), a jego wykorzystanie wymaga odpowiedniej wiedzy na temat bezpiecznego przeprowadzenia tego procesu i skutków, jakie może wywołać bez znajomości wszystkich składowych wpływających na cały proces. Z pozoru wygodny i prosty zabieg wydaje się być jednak bardziej skomplikowany niż dezynfekcja metodą fumigacji z wykorzystaniem nadtlenku wodoru.
• Nie należy przyjmować zasady krotności, tj. jeśli po godzinie wirus inaktywował się w 20%, to po 5 godz. nie zlikwidujemy go całkowicie, czyli w 100%.
• Podczas pomiarów urządzeniem wielogazowym zaobserwowano również, że obecność ozonu w atmosferze może wywołać tzw. efekt skrośny. Powoduje on błędne wskazania stężeń sensorów innych gazów, np. zaobserwowano wskazania minusowych wartości stężenia amoniaku w badanej przestrzeni.
• Należy zwracać uwagę na tabele czułości skrośnych danego urządzenia pomiarowego, w których podane są przybliżone wartości dla danego czujnika na inne gazy i substancje.
• Po wykonaniu ozonowania danej przestrzeni zamkniętej osiągnięty efekt jest doraźny i nie zapewnia ciągłej ochrony przed ponowną transmisją wirusa do tego pomieszczenia czy danej przestrzeni.
• W przestrzeniach poddawanych ozonowaniu pod żadnym pozorem nie mogą przebywać ludzie ani zwierzęta, należy z nich także usunąć rośliny. Obecność osób w pomieszczeniach sąsiadujących z dezynfekowanymi również nie jest wskazana.
• Ozonowania nie należy przeprowadzać w środowisku gazów palnych lub materiałów wybuchowych.
• W pomieszczeniach poddanych ozonowaniu nie należy używać ognia otwartego, narzędzi, które mogą wywołać płomień lub iskrę, należy unikać również miejsc z olejami i smarami.
• Zarówno w trakcie ozonowania, jak i po zakończeniu tego procesu należy kontrolować stężenia ozonu odpowiednim urządzeniem.
• Ozon z uwagi na silną reaktywność może stanowić zagrożenie dla obiektów zabytkowych i dzieł sztuki.