Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 14
1.1 Дезинфицирующие препараты для аэрозольного применения 14
1.2 Общие сведения о физико-химических свойствах аэрозолей 20
1.3 Методы изучения аэрозолей 22
1.4 Аэрозоли дезинфицирующих средств и аппаратура для их получения
1.5 Влияние физико-химических факторов на эффективность аэрозольной дезинфекции
1.6 Технология аэрозольной дезинфекции в отсутствии и присутствии животных
1.7 Влияние аэрозолей дезинфектантов на организм животных 40
1.8 Экологические аспекты применения аэрозолей дезинфектантов 41
1.9 Обсуждение обзора литературы и выбор направления исследова- 47
ний собственные исследования 55
2 Материалы и методы исследования 55
2.1 Дезинфицирующие средства и их компоненты 55
2.2 Краткая характеристика дезинфицирующих средств 55
2.3 Биологические материалы 57
2.4 Оборудование и приборы
2.4.1 Аэрозольные камеры 57
2.4.2 Генераторы аэрозоля 58
2.4.3 Исследовательские приборы 58
2.5 Контроль эффективности дезинфекции 58
2.5.1 Определение содержания формальдегида в формалине техническом, параформе и их растворах
2.5.2 Контроль качества растворов хлорсодержащих дезинфектантов 61
2.5.3 Определение массовой доли глутарового альдегида в препарате и растворах
2.5.4 Определение массовой доли перекиси водорода в исходном препарате и его растворах
2.6 Метод определения коррозионной активности дезинфицирующих средств
2.7 Метод определения токсичности дезинфектантов
2.8 Метод определения поверхностного натяжения растворов дезинфектантов
2.9 Методы определения физико-химических показателей дезинфектантов
2.10 Метод определения дисперсности аэрозолей дезинфектантов 67
2.11 Метод биологического контроля качества дезинфекции 68
2.12 Метод изучения ультраструктурных изменений микробных клеток под влиянием дезинфицирующих растворов
2.13 Метод измерения электрооптических свойств клеток 71
2.14 Метод статистической обработки результатов исследований 72
3 Результаты исследований 73
3.1 Разработка экологически безопасного дезинфицирующего средства для аэрозольной дезинфекции
3.2 Средство "Пемос-1" и порядок его приготовления 92
3.3 Физико-химические свойства препарата и условия его применения
3.4 Исследование поверхностных явлений при дезинфекции аэрозолями "Пемос-1"
3.4.1 Динамика изменения концентрации перекиси водорода на поверхности и в воздухе помещений при проведении аэрозольной дезинфекции
3.5 Дезинфицирующая эффективность "Пемос-1" при различных способах применения
3.5.1 Ультраструктурные изменения бактериальных клеток при воздействии дезинфицирующим средством "Пемос-1"
3.5.2 Изменение электрооптических свойств бактерий после возденетвия дезинфектантов на основе перекиси водорода
3.6 Коррозионная активность "Пемос-1" 131
3.7 Токсикологические исследования 133
3.8 Разработка аэрозольных генераторов для диспергирования де- 135 зинфицирующих средств 3.8. ] Технические средства для проведения дезинфекции 135
3.8.2 Разработка технических средств для диспергирования активированных растворов перекиси водорода
3.8.3 Разработка прибора для биологического контроля воздуха 151
3.9 Теоретическое и экспериментальное обоснование технологии применения аэрозольной аппаратуры
3.9.1 Выбор оптимальной дисперсности аэрозоля дезинфектантов 160
3.9.2 Обоснование расхода дезсредств и оценка производительности аэрозольных генераторов
3.9.3 Порядок проведения дезинфекционной обработки 168
3.10 Разработка технологии профилактической дезинфекции помещений в промышленном животноводстве и птицеводстве аэрозолями "Пемос-1"
3.10.1 Схема технологии профилактической аэрозольной дезинфекции аэрозолями композиции "Пемос-1"
3.10.2 Результаты внедрения "Экологически безопасной системы аэрозольной дезинфекции"
Обсуждение результатов исследований 189
5 Выводы 207
6 Рекомендации по использованию результатов диссертации
Список использованных источников 214
- Аэрозоли дезинфицирующих средств и аппаратура для их получения
- Исследовательские приборы
- Средство "Пемос-1" и порядок его приготовления
- Выбор оптимальной дисперсности аэрозоля дезинфектантов
Аэрозоли дезинфицирующих средств и аппаратура для их получения
Разнообразие химических веществ, пригодных для использования в качестве дезинфектантов, позволяют варьировать их использование в соответствии с условиями обеззараживания и, таким образом, решать различные задачи в области дезинфекции.
Указанные дезинфицирующие средства используются в основном при дезинфекции, осуществляемой методом орошения, при этом в животноводческих помещениях труднодоступные места (балки, щели, навозные и вентиляционные каналы и т.д.) или не покрываются, или покрываются неравномерно и недостаточно дезинфицирующим раствором, но именно в таких местах скапливается пыль, в которой находятся возбудители заболеваний. В таких случаях не исключена возможность вторичного попадания загрязненной пыли в воздух помещения в виде аэрозоля твердых частиц и заражения животных после проведенной влажной дезинфекции /9... 12/. Поэтому проведение дезинфекционных мероприятий аэрозольными методами может исключить эту возможность инфицирования в результате ресуспендирования загрязненной пыли /10, 12, 13/. В настоящее время аэрозольную дезинфекцию поверхностей животноводческих комплексов осуществляют в основном формальдегидсодержащим и и хлорсодержащими препаратами, глутаровым альдегидом и перекисными соединениями /12... 15/.
Наиболее распространенным, сравнительно дешевым, достаточно эффективным, не обладающим сильным коррозионным действием препаратом, используемым для объемной дезинфекции поверхностей животноводческих помещений аэрозолем, является формалин и препараты на его основе /16...24/.
Сравнительно широкое распространение нашли дезинфицирующие препараты на основе хлора и его производных, они применяются для орошения, замачивания или протирания, используются и в виде аэрозолей /17, 22, 23, 25...27/.
В настоящее время достаточно широкое распространение в качестве дезинфицирующего средства для аэрозольного применения и стерилизующего средства для изделий медицинского назначения находят дезинфицирующие композиции на основе глутарового альдегида /28... 37/.
Интерес к данному химическому соединению был обусловлен рядом причин. Во-первых, препараты на его основе обладают широким спектром биоцидного действия /28/. Во-вторых, широко используются во всем мире при проведении дезинфекционных работ в составе различных современных дезинфекционных композиций /29/. В-третьих, пожаро-, взрывобезопасен в процессе транспортировки, хранения и практического использования и относится по токсичности к классу умеренно опасных веществ /30/.
Глутаровый альдегид представляет собой пятиуглеродистый диальде-гид. Это сиропообразная жидкость янтарного цвета с кислой реакцией среды /31/.
Известно /32/, что активность реакции значительно зависит от рН в пределах от 4 до 9, а продукты взаимодействия имеют высокую стабильность. Глутаровый альдегид препятствует диссоциации рибосом и при определенных условиях взаимодействует с нуклеиновыми кислотами /33/. Отдельные публикации свидетельствуют и о взаимодействии глутарового альдегида с липида-ми /35/. Широкая распространенность препаратов на основе глутарового альдегида подтверждается достаточно большим количеством дезпрепаратов, разрешенных к применению в России /36/.
Проведенный анализ литературы показывает, что глутаровый альдегид является одним из перспективных химических препаратов для создания экологически безопасных средств дезинфекции.
Все большее распространение для дезинфекции объектов ветеринарного надзора получают обеззараживающие средства на основе перекиси водорода /30, 35, 36, 43...51/. Можно предположить, что и в дальнейшем будут проводиться интенсивные работы по созданию более совершенных перекисьсо-держащих дезинфектантов. Это обусловлено как актуальностью замены фор-мальдегидсодержащих препаратов, ввиду их экологической и санитарно-гигиенической опасности /23, 40/, так и весьма уникальными свойствами перекиси водорода, которая способна к разложению до нетоксичных природных веществ /41 ...43/.
Для аэрозольной дезинфекции животноводческих помещений и производственных объектов перерабатывающей промышленности препараты на основе перекиси водорода используются уже довольно продолжительное время /12, 43...51/. В ветеринарной практике для целей аэрозольной дезинфекции используются и ряд других дезинфицирующих средств и композиций. Так, для дезинфекции поверхностей и воздуха животноводческих помещений используются йодсодержащие препараты /52, 53...56/, органические кислоты (пировиноградная, молочная и др.) /56, 57, 60...62/, эфирные масла /62, 63/, скипидар /64, 65/, резорцин /67, 68/, марганцовокислый калий /69, 71/ и другие /72... 74/.
Исследовательские приборы
В системе ветеринарно-санитарных мероприятий, обеспечивающих благополучие животноводства по заразным болезням, повышение продуктивности животных и санитарного качества продуктов, сырья и кормов животного происхождения, дезинфекция занимает одно из важных мест /12, 22, 74/. Ее основное значение - разорвать эпизоотическую цепь путем воздействия на ее важнейшее звено - фактор передачи возбудителя болезни от источника инфекции к восприимчивому организму. Эффективность дезинфекции, как меры профилактики и ликвидации инфекционных болезней, во многом зависит от комплексности ее проведения. Комплекс дезинфекционных мероприятий должен включать в себя: сроки проведения, методы и режимы дезинфекции производственных, вспомогательных помещений, окружающей территории, транспортных средств, спецодежды и других объектов. По назначению подразделяют на дезинфекцию профилактическую - для предотвращения заноса и накопления условно-патогенной микрофлоры, вынужденную - направленную на локализацию очага инфекции и предотвращение ее распространения. Вынужденная дезинфекция, в свою очередь, подразделяется на текущую -проводится периодически для уменьшения опасности перезаражения животных внутри хозяйства, и заключительную - для полного уничтожения возбудителей инфекции на всех объектах, которые могут являться источниками патогенных микроорганизмов /22, 74/.
Первым технологическим этапом проведения дезинфекции производственных помещений является подготовка помещений. Работами в области аэрозольной дезинфекции животноводческих помещений показано, что подготовка объектов к проведению дезинфекции является важным этапом ее проведения и во многом определяет эффективность дезинфекционных мероприятий /12, 229, 230, 231/. Подготовка помещений включает в себя: освобождение помещений от животных, механическую очистку от навоза или помета, остатков кормов, уход за электрическим и технологическим оборудованием, замачивание поверхностей водой или 3%-ным раствором каустической соды, мойка водой с помощью насосов или моечных машин под давление, влажной дезинфекции нижней части помещений, особенно это важно для свиноводческих комплексов, 4%-ным/нагретым до 70С/раствором каустической соды. После влажной обработки осуществляется, как правило, побелка свежегашеной известью, высушивание и герметизация /12, 229, 231...233/. Механическую очистку и аэрозольную дезинфекцию необходимо проводить как два отдельных, отстоящих по времени этапа. Только одна механическая очистка снижает микробную объемность в десятки и сотни раз, достигая 200...300 микробных тел на 1 см на полу и до 100...200 на 1 см на поверхностях стен /234...236/. Для аэрозольной дезинфекции больших по объему животноводческих и птицеводческих помещений используются в основном растворы формальдегида /12, 73, 235, 238/. Получают распространение препараты, содержащие надук-сусную кислоту: вофастерил и перстерил /239/, 10%-ые растворы перекиси водорода /48, 240/, препараты глутарового альдегида/241/.
Перед проведением аэрозольной дезинфекции помещения герметизируют: закрывают окна, двери, люки естественной вентиляции, выключают принудительную вентиляцию в обрабатываемом помещении, закрывают выходные люки каналов навозоудаления, заклеивают бумагой или полиэтиленовой пленкой сквозные щели. Температура воздуха в помещении должна быть не ниже 16 С, а относительная влажность воздуха - не менее 60%. При меньшей относительной влажности воздуха необходимо предварительно распы у лить в помещении воду (10 мл-м" ) /12, 74, 235, 237/.
В зависимости от объемов помещений и производительности используемых генераторов аэрозолей определяют число точек введения аэрозоля. При использовании аппарата ААП из одной точки можно обработать 2500 м", при помощи генератора АГ-УД-2 (ГА-2) или ЦАТ - 1500 м", "Аист-2" - до 8 000 м3/74, 137, 141, 168, 194, 195, 196/.
Вопросам разработки и совершенствования технологий аэрозольной дезинфекции посвящено большое число работ: в ветеринарии / 23, 24, 61, 73, 160, 235, 227/, в растениеводстве /85, 159, 241/, медицине /26, 44, 45, 227/. Важным этапом технологии аэрозольной дезинфекции животноводческих помещений является контроль качества дезинфекционной обработки. Контроль качества дезинфекции можно разделить на три стадии /74, 119/. Первой стадией контроля является контроль подготовки объекта для дезинфекции. При этом необходимо проверить степень очистки поверхностей, их увлажненность, защиту электрооборудования, технологического оборудования и приборов, герметизацию помещений. Вторая стадия контроля включает выбор препарата и контроль за соблюдением установленных режимов и расхода дезинфекционных средств, концентрации ДВ в рабочих растворах, соблюдение параметров и производительности аэрозольных генераторов. Третьей стадией контроля является бактериологический контроль эффективности дезинфекции. При этом определяют наличие или отсутствие в смывах с поверхностей или пробах воздуха санитарно-показательных микроорганизмов /74, 119, 117, 243...245/. Наряду с бактериологическими методиками контроля эффективности дезинфекции/Б ветеринарной практике и при выполнении некоторых исследовательских работ находят свое применение экспрессные физико-химические методы контроля. В основе физико-химического метода контроля качества дезинфекции лежит физико-химическое определение действующего вещества, которое можно обнаружить после экспозиции дезинфектанта на различных поверхностях. Для контроля качества дезинфекции хлорсодержа-щими препаратами предложен йодкрахмальный метод, основанный на полуколичественном определении активного хлора на обработанной поверхности при помощи реакции хлора с крахмалом /246, 247/. С помощью йодкрахмаль-ной реактивной бумаги возможно количественное определение эффективности дезинфекции перекисными препаратами /248/. Имеются и другие экспрессные методики контроля эффективности аэрозольной дезинфекции /244, 249, 250...252/. Однако они не нашли широкого распространения в ветеринарной практике, где основным методом контроля является бактериологический.
Средство "Пемос-1" и порядок его приготовления
Среди физических факторов, которые влияют на развитие и жизнедеятельность бактерий, важное значение принадлежит температуре. В зависимости от ее уровня, а также от продолжительности экспозиции, температурный фактор может стимулировать рост, изменять морфологию, метаболизм или патогенные свойства бактерий, может вызывать расстройства клеточных жизненных процессов и даже необратимые изменения и смерть бактерий. Между температурой и процессом дезинфекции имеются определенные связи - более высокие температуры сильнее активизируют бактерицидное действие химических дезинфектантов и наоборот. В лабораторных условиях с использованием тест-объектов металлических пластинок (Ст. 3), контаминированных St.aureus в концентрации 1,5-Ю5 кл-см" , и суспензионным методом и методом тест-объектов определено влияние температуры среды на эффективность дезинфекции раствором "Пемос-1". Контролем служил 10%-ный раствор формальдегида. Экспозиция после дезинфекции составила 60 минут. Результаты определения представлены в таблице 3.18.
Проведенные исследования подтвердили данные литературы о повышении эффективности дезсредств при повышении температуры. Увеличение температуры свыше 30С в реальных условиях проведения дезинфекции нецелесообразно, вследствие ускоренного испарения дезинфицирующих растворов. В то же время диапазон температуры 15...20 С является допустимым при проведении дезинфекционных мероприятий.
Весьма важным физическим условием эффективного применения жидких дезинфектантов является влажность объектов дезинфекции. В лабораторных условиях изучали влияние увлажнения тест-объектов (Ст. 3 и дерево) на эффективность дезинфекции растворами "Пемос-1" и формальдегида. Исследования проводили с использованием тест-культур St.aureus и B.antliracis (штамм СТИ-1) в условиях статической аэрозольной камеры при двух уровнях относительной влажности воздуха (50±5)% и (85±5)%. Результаты этих исследований представлены в таблице 3.20.
Примечания:1. Исходная концентрация тест-объектов контаминированных St.aureus и B.anthracis (штамм СТИ-1) составлял 1,5-10 и 2,0-10 кл-см соответственно.1. Экспозиция после дезинфекции тест-объектов составила 10 мин(St.aureus) и 30 мин (B.anthracis).2. 3. Увлажнение тест-объектов осуществляли погружением их в дистиллированную воду перед загрязнением.
Как следует из данных таблицы 3.20, влажность тест-объектов существенно влияет на эффективность их обеззараживания при аэрозольной дезинфекции. При этом имеет значение и величина относительной влажности воздуха. Причем, при "сухом" варианте обеззараживание более выражено и не зависит от вида тест-объекта и контаминирующего микроба. Поскольку "Пемос-1" расходуется для дезинфекции помещений в относительно больших объемах (50мл м" в объемных аэрозолях и 200 мл-м" в направленных) в сравнении с расходом растворов формальдегида, то в помещении уже в начале распыления дезинфицирующего средства устанавливается весьма высокая степень насыщенности влагой (80... 100% относительной влажности воздуха). Эти результаты предопределили необходимость проведения аналогичных экспериментов в производственных условиях. Исследования были проведены на базе свинофермы совхоза "Бумажник" и в Республиканской ветеринарной лаборатории Республики Коми. Эффективность аэрозольной дезинфекции активированными растворами перекиси водорода поверхностей помещений изучалась сразу после механической очистки и мойки помещений, а также после их высушивания. Расход "Пемос-1" составлял 100 мл-м" . Относительная влажность воздуха составляла 70 и 65% соответственно, поэтому не корректировалась. Контроль эффективности осуществляли по росту на питательных средах кишечной палочки и стафилококков. Результаты экспериментов представлены в таблице 3.21.
Таблица 3.21 - Влияние влажности поверхности производственных помещений на эффективность аэрозольной дезинфекции активированными растворами перекиси водорода
Представленные результаты свидетельствуют о значительном снижении эффективности аэрозольной дезинфекции при обеззараживании увлажненных поверхностей. Отсюда следует, что при проведении дезинфекции необходимо контролировать состояние увлажнения обрабатываемых поверхностей и после механической очистки и мойки помещения необходимо отвести некоторое время для просушивания помещения, поскольку при попадании дезсредства на сильно увлажненную поверхность оно разбавляется водой до неактивной концентрации.
При обеззараживании поверхностей животноводческих и птицеводческих помещений, особенно убойных цехов, технологического оборудования и помещений перерабатывающих предприятий, важное значение имеет обеспечение контакта между объектом дезинфекции и частицами дезинфицирующего препарата. Это во многом зависит от молекулярно-поверхностной природы дезсредства и поверхности объектов дезинфекции. Данное свойство дезинфицирующих препаратов характеризуется показателем поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение определяли сталагмометрическим методом, несмотря на имеющиеся определенные ограничения его применимости, при регистрации данного показателя в многокомпонентных системах. Эти ограничения предопределили оценку поверхностного натяжения разработанного препарата провести в два этапа. На первом - определить этот показатель для каждого компонента раствора, а затем, в сравнительных экспериментах с другими дезинфектантами, определить поверхностное натяжение готового препарата "Пемос-
Результаты определения поверхностного натяжения некоторых композиционных растворов свидетельствуют о том, что при включении в состав дезсредства ПАВ (ионогенный сульфонол) происходит снижение этого показателя, что характеризует повышение смачивающей способности раствора. Известно /91/, что добавление сульфонола к растворам перекиси водорода в количестве до 0,3% к весу раствора понижает поверхностное натяжение последнего до 28 дин-см"1, дальнейшее добавление сульфонола в пределах до 1% не приводит к существенному понижению поверхностного натяжения раствора, а добавление свыше 1% оказывает противоположный эффект - поверхностная активность раствора снижается. В связи с этим из соображений экономии ПАВ использовали 0,3% концентрацию его в разрабатываемой композиции препарата. Значительный интерес представляет оценка влияния ПАВ в составе дезинфектанта на дисперсность создаваемого аэрозоля и обеззараживающую эффективность дезсредства. Проверку влияния ПАВ на дисперсность аэрозоля дезинфектантов осуществили в лабораторных условиях в статической аэрозольной камере. Диспергирование дезсредств производили одинарным прямоструйным распылителем при расходе препарата 20 мл-мин" . Дисперсность дезинфицирующей композиции характеризовали определением массового медианного диаметра частиц и коэффициента растекания капель на силиконовой подложке стекла после "отмашки". Одновременно, размещая предметные стекла в аэрозольной камере на поверхности пола, стен и потолка оценивали распределение ДВ растворов дезсредств под влиянием ПАВ. Результаты этих исследований представлены в таблицах 3.24 и 3.25.
Выбор оптимальной дисперсности аэрозоля дезинфектантов
Устройство "Каскад-2М" используется для высокопроизводительного генерирования мелкодисперсного аэрозоля дезинфектанта. Устройство обеспечивает расход на уровне 500...600 мл-мин"1 и рассчитано на обработку до 650м воздуха и до 150 м поверхностей. Указанные показатели могут быть изменены с учетом уровней микробной контаминации и применяемых дезинфекционных средств. Подготовка устройства к работе заключается в подсоединении к заборному штуцеру резиновой трубки длиной, соответствующей высоте столба дезинфектанта в емкости (например, 20-литровой канистре), укреплении распылителя на горловине канистры, а также подсоединении к воздушному штуцеру линии сжатого воздуха.
При подаче сжатого воздуха на устройство дезраствор эжектируется на форсунки и диспергируется четырьмя факелами под углом 60 градусов к линии пола.
Детально конструкция и описание приведены в Техническом описании и Инструкции по эксплуатации на диспергирующее устройство.
Для обработки животноводческих помещений большого объема (более 5000 м3) была оценена возможность использования аэрозольных генераторов термомеханического принципа действия типа АГ-УД-2. На первоначальном этапе внедрения, использование этих генераторов не предусматривалось ввиду того, что вызывало опасение возможность разложения "Пемос-1" при термическом воздействии. Однако после проведения лабораторных исследований было установлено, что при термическом воздействии на "Пемос-1" разложение перекиси водорода после диспергирования из АГ-УД-2 не превышает 10%.
Этому нашлось объяснение из литературных источников. Еще в 70-х годах сотрудники Института дезинфекции и стерилизации М.И.Алексеева, В.М.Цетлин и другие /240/ использовали термомеханический генератор аэрозолей АГП для дезинфекции помещений большого объема (от 1000 до 8000 м3) и санитарного автотранспорта 6 и 10%-ыми растворами перекиси водорода с контролем эффективности по золотистому стафилококку и споровой форме культуры антракоида. При расходе препарата 400 мл-м" достигалось 100% обеззараживание практически всех поверхностей от вышеуказанных загрязнителей. Значительный интерес использования термомеханических генераторов для диспергирования перекисьсодержащих дезинфектантов продиктован и тем обстоятельством, что эти генераторы имеют большое распространение на свиноводческих и птицеводческих предприятиях, что обеспечило бы более легкий процесс внедрения этих дезинфектантов. Оценку устойчивости раствора "Пемос-1" под влиянием физического и теплового воздействия в процессе генерирования аэрозоля провели с использованием термомеханического генератора аэрозолей АГ-УД-2 на свинокомплексе государственного предприятия совхоз "Пермский" Краснокамского района Пермской области.
При термомеханическом способе диспергирования "Пемос-1" с помощью генератора АГ-УД-2 генерирование аэрозолей производится следующим образом. Воздушный нагнетатель засасывает атмосферный воздух и в сжатом состоянии (около 2000 мм вод. ст.) выбрасывает его в напорный воздуховод, откуда часть воздуха поступает в камеру сгорания через кольцевую щель, образуемую диффузором горелки и входной горловиной камеры, где происходит эжектирование и распыливание бензина, который в свою очередь поджигается запальной свечой. В камере сгорания происходит сжигание бензина, и продукты сгорания смешиваются с другой частью воздуха, поступающего из напорного воздуховода, и направляются по жаровой трубе к рабочему соплу. Горячие газы, проходящие с большой скоростью (около 250...300 м-с") через горловину сопла, эжектируют и распыливают рабочую жидкость на мелкие капли, которые под действием высокой температуры газов значительно испаряются в диффузоре сопла, а затем выбрасываются в атмосферу, где быстро охлаждаются за счет смешивания с относительно холодным наружным воздухом. За счет значительного испарения капель дисперсность аэрозоля, создаваемого термомеханическим генератором, повышается и практически не отличается от дисперсности аэрозоля, получаемого с помощью прямоструиных распылителей эжекционного типа.
Похожие диссертации на Биологические и технологические основы экологически безопасной системы аэрозольной дезинфекции объектов ветеринарного надзора
