微波辐射对细菌、真菌、病毒和过敏原气溶胶灭活的研究

细菌、真菌、病毒和过敏原气溶胶通过呼吸暴露能引起多种肺病、病态楼宇综合症，甚至死亡等。最近H1N1流感的爆发，进一步显示了空气生物安全的重要。国内外尝试了用静电场，紫外线，光催化和高温气流等技术来灭活生物气溶胶，取得了一定进展。 微波辐射早期用来处理水中、食物里和表面上的微生物，但国内外没有报道利用微波处理生物气溶胶的研究。本项目拟探索利用微波辐射（２４５０ＭＨｚ）来灭活空气化的和环境中的细菌、病毒、真菌和过敏原气溶胶，研究微波在不同能量（１１９－７００Ｗ）和暴露时间(２－１０分钟）下的灭活效率，探讨微波的灭活机理和对生物活性的影响。通过该项目的研究，揭示微波辐射对不同生物气溶胶的灭活效率及其主要影响因素，为进一步优化微波辐射灭活系统提供技术依据。拟开发的微波辐射系统简单、廉价，有望应用在医疗卫生机构、公共场所和家庭的空气净化上，从而防范交叉感染和保护人群健康。

本项目系统地研究了微波辐射及低温等离子体（作为对照）对细菌、真菌、病毒和过敏原气溶胶灭活效率及机理，为生物气溶胶的灭活、防护提供了新的技术手段与理论基础。研究结果显示，在1.5 min内输出能量为700 W的微波辐射可灭活空气中94.2%的假单胞荧光杆菌和91.3%的病毒MS2；输出能量为24 W的低温等离子体，在次秒内（0.12 s）可灭活100%的假单胞荧光杆菌和85%的病毒MS2。 此外，低温等离子体在0.06 s内可灭活室外空气中96%的细菌和87%的真菌；在0.06 s内降低了狗过敏原81%的致敏性。和常规生物气溶胶控制技术相比，微波辐射提供了一种实用性强、广谱性好、操作简单且环境友好的灭活技术；而低温等离子体则突破了常规技术在灭活时间和灭活效率上的瓶颈，提供了一种快速、高效的空气净化技术。本论文的研究成果有望应用于封闭及半封闭环境如中央空调系统、医院、飞机机舱、军事基地等的空气消毒。..本项目总体上很好地完成计划研究内容，共发表相关SCI论文22篇包括1篇Nano Letters,3篇ES&T等， 申请国家发明专利4项， 授权1项， 参加国际会议11人次， 共做国际学术大会报告约30人次。研究成果被国际著名的ACS Chemical and Engineering News, RCS Chemistry World , Nanowerk，中国日报以及北京日报作为研究亮点报道。项目负责人获2012年获中国人民解放军科技进步二等奖, 获2013年国际著名Marian Smoluchowski Award（气溶胶科学突出贡献奖-青年气溶胶科学家的最高国际荣誉）以及2013年亚洲青年气溶胶科学家奖(气溶胶科学与技术杰出贡献奖-Asian Young Aerosol Scientist Award)。项目负责人被邀请担任国际著名刊物Journal of Aerosol Science与Atmospheric Environment的编委， 同时项目负责人被授予空气微生物学组副主任委员，中国环境科学学会室内环境与健康分会副主任委员等学术荣誉。在该项目的资助下， 毕业1名博士生（获北京大学、北京市优秀毕业生）、1名硕士生， 项目负责人所指导研究生获“中国青年博士生杰出人才奖”两次、 “北京大学校长奖学金”、“北京大学三好学生标兵”、 “北京市优秀毕业生”等。