柳竹青 郭 琛 張東亮

目前，反滲透(reversed osmosis，RO)水處理設(shè)備廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，特別是血液透析中心[1]。透析用RO水做為透析濃縮液和置換液的稀釋液，對化學(xué)污染物和微生物都有嚴(yán)格的控制范圍，而有色金屬、化學(xué)合成物、微生物或其產(chǎn)物含量超標(biāo)對人體危害極大，可通過透析膜進(jìn)入血液對透析患者造成嚴(yán)重傷害，甚至?xí){患者生命安全[2]。國家醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《血液透析及相關(guān)治療用水》(YY0572-2015)[3]明確規(guī)定了透析用水有色金屬、化學(xué)合成物及微生物污染物控制標(biāo)準(zhǔn)。透析用水微生物控制有賴于定期的RO水設(shè)備和管路的消毒，消毒劑的濃度變化對RO膜的損害作用目前尚不明確，本研究對此進(jìn)行觀察。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測資料

選取北京大學(xué)國際醫(yī)院血液透析中心2臺水處理設(shè)備，采用常規(guī)化學(xué)消毒模式進(jìn)行消毒，消毒后分別在兩臺設(shè)備供水端取透析用水500 ml和6 ml，運用紫外分光光度測定法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、原子吸收分光光度法、離子色譜法電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法檢測化學(xué)污染物，用R2A瓊脂培養(yǎng)基、半定量細(xì)菌內(nèi)毒素檢測試劑分別進(jìn)行微生物及其衍生物檢測。

1.2 儀器與試劑

選取血液透析中心兩臺CWP60和WRO66型RO水處理設(shè)備(美國Baxter公司)，均為第一級RO裝置，分為RO1組和RO2組。使用同一品牌、不同濃度的過氧乙酸溶液(原液濃度15%～21%，北京鑫四環(huán)消毒技術(shù)開發(fā)有限公司)作為消毒液，使用相同的消毒方式、頻率和時間，在消毒操作后檢測透析用水的化學(xué)污染物含量和微生物及其衍生物，自2015-2017年連續(xù)觀察3年。R2A規(guī)格250 g(北京路橋)。半定量細(xì)菌內(nèi)毒素檢測試劑0.125 EU/ml，PYROSATE?KIT，COPE COD：Falnouth(美國ACC公司生產(chǎn))。

1.3 消毒方法

配置兩臺水處理設(shè)備消毒所需過氧乙酸溶液含量，A瓶+B瓶，放置48 h后備用。按水處理設(shè)備消毒模式進(jìn)行消毒，消毒期間關(guān)閉供水管路閥門。RO1組水處理設(shè)備加入消毒液每升水中含有2000 mg(0.2%)過氧乙酸，RO2組水處理設(shè)備加入消毒液每升水中含有3000 mg(0.3%)過氧乙酸，循環(huán)、浸泡時間均為30 min。消毒后按出廠設(shè)置要求沖洗90 min。按要求每3個月進(jìn)行1次消毒。需必備的條件是兩臺水處理設(shè)備進(jìn)水壓力、預(yù)處理水、系統(tǒng)回收率、水溫度和膜材質(zhì)相同。

1.4 檢測方法

每6個月對透析用水化學(xué)污染物進(jìn)行檢測。消毒后RO膜供水端留取透析用水水樣500 ml和細(xì)菌培養(yǎng)水樣6 ml。RO膜透析用水供水端，將取樣閥打開放置5 min后，用去離子蒸餾水瓶接取水樣500 ml，避免取樣口與瓶口接觸，避免水流暴露空氣中時間過長。取樣后立即送至中國生態(tài)與環(huán)境研究學(xué)院進(jìn)行檢測。

根據(jù)YY0572-2015標(biāo)準(zhǔn)[3]將化學(xué)污染物分成：①血液透析中已證明毒性的污染物，包括鋁、總氯、銅、氟化物、鉛、硝酸鹽、硫酸鹽及鋅；②透析溶液中的電解質(zhì)，包括鉀、鈉、鈣及鎂；③無機微量元素污染物，包括銻、砷、鋇、鈹、鎘、鉻、汞、硒、銀及鉈。

檢測方法分別為：①氯和氯氨采用紫外分光光度測定法，鋁、銅、鋇、鎘、鉻、鋅、砷、銀以及鉛采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法；②硒和汞采用氫化物發(fā)生-原子吸收分光光度法；③氟、硝酸鹽及硫酸鹽采用離子色譜法；④鈣、鎂、鈉及鉀采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法。

每3個月進(jìn)行透析用水生物學(xué)檢測。一次性滅菌注射器留取5 ml水樣放置無菌留取瓶中送至微生物培養(yǎng)室進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，采用水培養(yǎng)皿R2A培養(yǎng)基薄膜過濾法進(jìn)行培養(yǎng)。無菌吸液管吸取0.5 ml水樣，使用半定量細(xì)菌內(nèi)毒素檢測試劑(Limulus Amebocyte Lysate，檢測標(biāo)準(zhǔn)：0.125 EU/ml，PYROSATE?KIT，COPE COD：Falnouth USA)進(jìn)行內(nèi)毒素測試。

1.5 監(jiān)測指標(biāo)

透析用水中：①電解質(zhì)最大允許量不應(yīng)超過鉀離子8 mg/L、鈣離子2 mg/L、鎂離子4 mg/L和鈉離子70 mg/L；②已證明的毒性污染物最大允許量不應(yīng)超過鋁離子0.01 mg/L、總氯0.1 mg/L、氟化物0.2 mg/L、銅離子0.1 mg/L、鉛離子0.005 mg/L、硝酸鹽2 mg/L、硫酸鹽100 mg/L和鋅離子0.1 mg/L；③微量元素最大允許量不應(yīng)超過：銻離子0.06 mg/L、砷離子0.005 mg/L、鋇離子0.1 mg/L、鈹離子0.0004 mg/L、鎘離子0.001 mg/L、鉻離子0.014 mg/L、汞離子0.0002 mg/L、硒離子0.09 mg/L、銀離子0.005 mg/L和鉈離子0.002 mg/L；④透析用水中細(xì)菌應(yīng)＜50 CFU/ml，內(nèi)毒素應(yīng)＜0.125 EU/ml。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不符合者以中位數(shù)(25%，75%)表示。對兩組基線實測值進(jìn)行兩相關(guān)樣本非參數(shù)檢驗，再分別對RO1組和RO2組的基線與隨訪末實測值進(jìn)行兩相關(guān)樣本非參數(shù)檢驗。對兩組定期檢測的22種化學(xué)污染物進(jìn)行以10為底的對數(shù)運算后進(jìn)行直線線性擬合，求出斜率以反映化學(xué)污染物的變化趨勢，再對斜率進(jìn)行兩組間的配對t檢驗。對兩組內(nèi)毒素和細(xì)菌檢測不達(dá)標(biāo)率進(jìn)行記錄，進(jìn)行x2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 統(tǒng)計結(jié)果

隨訪3年間RO1組和RO2組的化學(xué)污染物分別采樣6批次，其基線的化學(xué)污染物水平相當(dāng)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-1.154，P＞0.05)；RO1組隨訪末與基線水平相當(dāng)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-1.846，P＞0.05)；RO2組隨訪末水平顯著高于基線水平，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=3.621，P＜0.05)；RO2組隨訪末水平顯著高于RO1組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=3.823，P＜0.05)；RO1組和RO2組的變化趨勢擬合直線斜率對比結(jié)果表明，RO2組化學(xué)污染物增高程度為(0.198±0.165)mg/L，顯著高于RO1組的(0.077±0.138)mg/L，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.460，P＜0.05)。

2.2 檢測結(jié)果

RO1組與RO2組所測生物學(xué)指標(biāo)共12批次，內(nèi)毒素及細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果全部為陰性，未行透析分析。測得結(jié)果無明顯差異，且無統(tǒng)計學(xué)差異。RO2組設(shè)備透析溶液中的電解質(zhì)相比較YY0572-2015標(biāo)準(zhǔn)[3]最大允許量安全范圍值內(nèi)上升趨勢明顯(見表1)。

表1 透析用水中電解質(zhì)最大允許量和樣本溶液中電解質(zhì)檢測結(jié)果

RO2組中鈣離子季度測試最高值已達(dá)到安全范圍值的75%，鉀離子也已達(dá)到了61%，鈉離子、鎂離子分別達(dá)到了50%和65%。已證明有毒性污染物相比較YY0572-2015標(biāo)準(zhǔn)[3]最大允許量安全范圍值內(nèi)比較差距較大(與原水中所含化學(xué)污染物濃度有關(guān))見表2。

RO2組中鋁離子濃度季度測試最高值已達(dá)到安全范圍值的80%，氟化物、銅離子、鉛離子、硝酸鹽、硫酸鹽及鋅離子分別達(dá)到45%、9%、60%、15%、29%及60%。微量元素污染物相比較國家醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YY0572-2015)[3]最大允許量安全范圍值內(nèi)基礎(chǔ)上與有毒污染物相似，其中銀、硒、鈹及鉈季度測試最高值分別僅達(dá)到安區(qū)范圍值的4%、6%、2.5%和5%。相比較砷和鋇已達(dá)到了60%，鉻、汞及鎘分別為50%、15%和10%。以此增長趨勢計算可推出部分化學(xué)污染物超出安全范圍值所需時間，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.460，P＜0.05)。兩組設(shè)備細(xì)菌及其衍生物培養(yǎng)均合格無統(tǒng)計學(xué)意義(見表3、圖1～4)。

圖1 樣本溶液中鉀、鈣及鎂3年試驗結(jié)果曲線

表2 透析用水中已證明的毒性污染物最大允許量和樣本溶液中毒性污染物檢測結(jié)果

表3 透析用水中微量元素最大允許量和樣本溶液中微量元素檢測結(jié)果

圖3 樣本溶液中鋁、銅、銻、砷、鈹、鎘、鉻、汞、硒、銀、鉈及鉛的試驗結(jié)果曲線

圖4 樣本溶液中硝酸鹽、鋅、總氯、鋇及氟化物的試驗結(jié)果曲線

3 討論

按照常規(guī)透析(4 h/次，3次/周，透析液流量500 ml/min)計算，血液透析患者的血液每周要通過透析膜與360 L透析液基礎(chǔ)、進(jìn)行溶質(zhì)交換[4]。基于反滲透膜消毒傳統(tǒng)消毒液濃度(≥0.3%)對反滲透膜的損傷程度一直模棱兩可。本研究實驗通過對同一品牌不同濃度的消毒液消毒反滲透膜后觀察透析用水中化學(xué)污染物總體變化，觀察反滲透膜截留系數(shù)，結(jié)果顯著。

本研究可以總結(jié)出部分污染物已經(jīng)明顯接近安全值，以此類推，在有限時間內(nèi)反滲透膜無法保證部分化學(xué)污染物的截留效果。鋁離子是本研究實驗中季度測試最高值已達(dá)到安全范圍值的80%，透析用水中平均每年以26.6%速度在增長。血液透析患者鋁負(fù)荷的來源主要有兩種，一種用于制備透析液的水源污染，另一種是服用含鋁的磷結(jié)合劑[6]。透析用水中鋁的存在可導(dǎo)致透析患者體內(nèi)鋁蓄積。透析用水中鈣離子、鎂離子的存在是導(dǎo)致患者出現(xiàn)“硬水綜合征”主要原因之一[7-8]。已證明有毒的部分污染物接近了安全范圍值，如果以此繼續(xù)保持消毒液濃度和回收率，那么不出一年鋁離子等有毒物質(zhì)超出安全范圍。雖然還無數(shù)據(jù)證明無機微量元素對透析患者有害，但銻、鎘等離子在透析患者體內(nèi)有蓄積的危險[9]。

反滲透膜利用反滲透原理進(jìn)行水的凈化，采用了分子截留和電場排斥理論的過流式膜分離法[5，10]。反滲透膜目前多使用薄復(fù)合膜-聚酰胺膜，酸堿度pH值為4～11能夠抗水解。過氧乙酸溶液pH值＜1.5，其分子量76.5，可滲透到反滲膜進(jìn)水隔層。過氧乙酸溶液屬于強氧化劑，其分解產(chǎn)物為醋酸、氧和水。雖有實驗證明過氧乙酸溶液對反滲透膜氧化影響要低于次氯酸鈉等消毒液，實際當(dāng)濃度≥0.3%時，化學(xué)污染物含量雖還在透析用水最大允許量安全范圍內(nèi)，但總體含量每年都在升高。

過氧乙酸溶液濃度及成份對反滲透膜的氧化作用并未因膜的抗氧化性而降低，本研究實驗的局限在于無法解剖過氧乙酸溶液對反滲透膜結(jié)構(gòu)破壞分析，但可根據(jù)試驗嚴(yán)謹(jǐn)和試驗結(jié)果去證明過氧乙酸溶液在濃度≤0.2%對反滲透膜的截留影響降到了最低。