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2020-03-01面對病毒，到底哪種效果好？ 簡介居家消毒常用藥品
603 期
Author 作者
王渝溥∕麻省理工學院化學博士，現為化工材料研發員、馬拉松跑者、部落客。
近期嚴重特殊傳染性肺炎（武漢肺炎）肆虐，讓人們更加重視個人和居家環境的衛生和消毒。能進行消毒藥品種類不少，但各種化學藥品都有一定的毒性和危險性，如何使用才能兼顧殺菌效果和安全呢？
防疫助手─酒精
酒精，學名乙醇（ethanol，C2H5OH），應該是大多數民眾最熟悉的消毒藥品了，其殺菌原理是造成蛋白質變性，失去正常功能而使病菌死亡。值得注意的是，酒精只對具有外套膜的病毒有效，如流感病毒（influenza virus）、冠狀病毒（coronavirus）；對普通感冒病毒（鼻病毒，rhinovirus）、腸病毒（Enterovirus）、諾羅病毒（norovirus）等效果不佳。
（Shutterstock）
迷思概念一：酒精濃度越高越有效？
市售的95％藥用酒精，因為濃度太高，能使細菌細胞壁的蛋白質迅速變性凝固，反而使酒精難以滲入細菌內部達到殺菌目的。濃度較低的酒精水溶液能更有效滲透，達到殺滅細菌與病毒的效果；而70~78％的濃度都是合適範圍（亦有研究指出62~71％酒精即可殺滅冠狀病毒），並不需要精準的75％才有效。坊間的「乾洗手」主要有效成分也多為酒精，但可能添加香料、色素和甘油等保濕劑。
根據化學濃度稀釋算法的公式：n1v1=n2v2，n1、n2 分別為稀釋前後的濃度；v1、v2 為稀釋前後的溶液體積。所以，只要將95％藥用酒精75 毫升，加水到95 毫升，混合均勻就是75％的酒精溶液，也可依比例進行調整。
另外，使用酒精時也有幾要點需特別注意，首先是易燃性。純酒精（乙醇）的閃火點是13°C，代表此溫度以上遇到明火就會點燃；而75％酒精的閃火點為20~21°C，雖然溫度略高一點，但依然在室溫左右，使用時仍須注意。實務上將75％酒精噴霧噴於空氣中，因為用於消毒的量多半不大，酒精迅速揮發擴散，一般不必擔心引起氣爆；但若酒精噴灑於吸收性的材質上，例如衣服、紙張，會延緩揮發速率，而吸收酒精的材質，若遇到火花，包括冬季天氣乾燥時產生的靜電放電，就有起火燃燒的風險。
另外，所謂的「工業酒精」，加入了毒性較高的甲醇（methanol），使其不適合飲用而免除飲用酒稅，甲醇也會透過皮膚吸收，因此不建議使用工業酒精來調配消毒液，藥用酒精是最安全的選擇。但就算是食品等級的藥用酒精，75％的濃度依然遠高於絕大多數酒品（金門高粱酒也才58％），若誤飲極易過量而造成酒精中毒。如果沒有藥用酒精，使用異丙醇（isopropyl alcohol）稀釋成75％，同樣也有殺菌效果。
另一個需注意的要點，就是酒精噴灑於皮膚上，揮發時容易帶走水分或因為搓洗擦拭動作而帶走溶解的皮脂。因此頻繁使用時，易造成皮膚乾裂，宜使用乳液等保濕。
含氯消毒劑
除了酒精，一般的居家清潔中最常使用氯進行消毒。而說到「氯」，讀者最熟悉的應該就是漂白水了。的確，漂白水是最廣泛使用且易得的含氯消毒劑，其中的有效成分是次氯酸鈉（sodium hypochlorite，NaClO）。次氯酸鈉的消毒原理，是解離產生的次氯酸根（hypochlorite，ClO-），具有很強的氧化力，能透過氧化作用，不可逆的改變病原體內DNA、RNA、蛋白質和脂質等多種有機分子結構，而達到殺菌效果。漂白水對各種細菌、病毒都相當有效，因此常用於居家、營業場所與醫療院所的消毒。
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坊間常見的次氯酸水，原理與漂白水相同。漂白水（次氯酸鈉）解離出的次氯酸根與次氯酸（hypochlorous acid，HClO）會互相轉換達到化學平衡，比例與酸鹼值有關。酸性越強，水和氫離子濃度越高，因此反應趨向右側：次氯酸根（ClO-）+ 水合氫離子（H3O+）⇌ 次氯酸（HClO）+ 水（H2O）
次氯酸的殺菌效果比次氯酸根更佳，也有研究指出次氯酸才是漂白水中有效殺菌的物質。漂白水屬於鹼性，因此平衡趨於次氯酸根，而次氯酸水多為弱酸性，其中次氯酸的比例則較高。市售次氯酸水濃度在200百萬分點濃度（ppm）就有效；而使用次氯酸鈉作為一般殺菌用途，最佳濃度是500 ppm 即0.05％，漂白水的濃度若為5％，根據上述公式以1:100 的比例稀釋，即可製成消毒溶液。若是要消毒可能帶病原的體液直接接觸過的物品，則可將濃度提高十倍即5000 ppm。
漂白粉的主要成分為次氯酸鈣Ca(ClO)2，依照包裝上標示的有效氯濃度，配製成上述濃度的水溶液，也能代替漂白水作為殺菌用途。
另一種常見的含氯消毒劑，為俗稱「氯錠」的藥品，主要成分是三氯異氰尿酸（trichloroisocyanuric acid，C3Cl3N3O3）或其衍生物，殺菌的原理同樣也是溶於水後產生次氯酸：
三氯異氰尿酸（C3Cl3N3O3）+ 水（H2O）⇌ 氰尿酸（三聚氰酸，C3H3N3O3）+ 次氯酸（HClO）
不過，在使用含氯消毒劑時有幾個注意要點。首先，次氯酸的殺菌效果來自對多種有機分子的氧化能力，因此漂白水在未稀釋前的濃度，具有腐蝕性且對人體皮膚、呼吸系統和消化系統都有傷害，稀釋時要注意通風且避免漂白水原液接觸皮膚與黏膜；就算是稀釋後500 ppm 的濃度，或廠商宣稱可直接接觸皮膚的次氯酸水，也可能造成刺激性。總之手部消毒仍以酒精為宜，含氯消毒劑較適用於居家物品與食器消毒。
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迷思概念二：自行將漂白水加酸調配成次氯酸水，消毒效果更好？
其次，雖然酸性環境有助於次氯酸根轉換成殺菌效果更佳的次氯酸，但次氯酸在酸性過強的條件下，與次氯酸氧化有機物後的產物──氯離子反應，會產生毒性和刺激性很高的氯氣（chlorine）：
次氯酸（HClO）+ 氯離子（Cl-）+ 水合氫離子（H3O+）→氯氣（Cl2）+ 水（2H2O）
因此切勿將漂白水或次氯酸水與強酸如鹽酸、硫酸等混合，以免發生中毒危險！
另外，次氯酸本身也是性質不穩定、容易分解的化學物質，因此在使用上還要避免日光直射和高溫，不要使用熱水稀釋漂白水，調配前後的溶液宜存放在不透光或深色容器中。也要避免大量囤積漂白水和次氯酸水，以免時間久了無法掌握濃度與殺菌效果。
迷思概念三：酒精和含氯消毒劑能不能混合？能否加入精油增添香氣？
雖然酒精和含氯消毒劑都有消毒殺菌的效果，但使用時切勿將兩者混合，其原因有二。首先，上面提到次氯酸具有強氧化力，能夠氧化多種有機物質，其中也包括乙醇。因此若把次氯酸和酒精混合，會發生反應而把酒精和次氯酸都消耗，降低有效濃度和殺菌效果。
其次，次氯酸將酒精氧化後，還會再進一步與產物乙醛發生鹵仿反應（haloform reaction）產生氯仿（chloroform，CHCl3）：
乙醇（C2H5OH） + 次氯酸 （HClO）→乙醛（CH3CHO）+水合氫離子（H3O+）+ 氯離子（Cl-）
乙醛（CH3CHO） + 次氯酸（3HClO）→氯仿（CHCl3）+甲酸 （HCOOH）+ 水（2H2O）
而氯仿被國際癌症研究機構（International Agency for Research on Cancer, IARC）列為2B類致癌物質，即「有可能對人類致癌」，並對人體的肝、腎都有慢性的毒害，因此現代就連化學實驗室中都鮮少使用氯仿當溶劑了。
不論是酒精或含氯消毒劑，使用時都可能聞到一定的刺鼻味，那麼能否加入精油或香精來掩蓋，使味道更加宜人呢？〔註一〕精油在不造成皮膚刺激的安全濃度下，加入酒精中是沒有問題的；然而就不建議加入含氯消毒劑中了，原因跟上述相同。精油屬於有機物，也有被次氯酸氧化而降低殺菌效果、使氣味改變或甚至產生氯仿的可能。
其他消毒劑呢？
目前對嚴重特殊傳染性肺炎的研究顯示，除酒精與含氯消毒劑之外，乙醚（diethyl ether）、過氧乙酸（peracetic acid）、氯仿皆有消滅病毒效果，此亦有部分新聞報導。除上面所述氯仿可能致癌，乙醚與過氧乙酸則都屬於易燃易爆物質。乙醚的沸點僅有34.6°C，極易揮發，使用和儲存上相當不便；且容易迅速產生大量的蒸氣，不但極易引火燃燒，更將使用者暴露在吸入麻醉失去意識的風險下。而過氧乙酸不但具有刺鼻酸臭味與腐蝕性，且高濃度的過氧乙酸原液遇光、熱或衝擊，都有爆炸的危險。
因此，一般民眾實在沒有必要接觸這些高危險化學物質。善加利用酒精和含氯消毒劑，並妥善標示避免混合和誤飲。再做好個人和環境衛生，就能大幅降低受細菌病毒感染的風險！
以上皆為平衡後的反應式，實際反應機構有許多步驟，不在本文討論範圍。
〔註一〕有研究指出植物精油或許有殺滅細菌病毒效果，此處不詳加討論。
延伸閱讀
1. Günter Kampf et al., Persistence of coronaviruses on inanimate surfaces and its inactivation with biocidal agents, Journal of Hospital Infection, 2020.
2. Reynold C. Fuson and Benton A. Bull, The Haloform Reaction, Chem. Rev., Vol.15(3): 275–309, 1934.
3. Coronavirus disease (COVID-19) advice for the public: Myth busters, https://bit.ly/3bOpAlw.