美国DEFENZ™酶基洗消剂洗消性能评价报告

DEFENZ™是美国杰能科公司于2007年生产的酶基洗消剂，包括DEFENZ™VX-G和DEFENZ™B-HD两种产品。其中DEFENZ™VX-G为二元组分，含110g粒状酶(由10g有机磷酸酐水解酶（OPAA）和100g有机磷酸水解酶（OPH）混合组成)与250g碳酸氢钠粉末状缓冲剂，它能够催化水解VX和G类化学战剂，具有无毒、高效、高特异性等优点。DEFENZ™B-HD是一元组分，主要成分为芳基酯酶、过碳酸钠与丙二醇乙二酯，它在使用过程中，通过水作为激活剂，芳香基酯酶作用于丙二醇乙二酯产生过氧乙酸，过氧乙酸再分解为醋酸和活性氧，通过活性氧氧化HD形成芥子砜与芥子亚砜。它能够在洗消现场配制并使用，避免了原料储存和运输中的安全问题。

2010年7月，美国环保署（EPA）发布了质量保证(Test/Quality Assurance,QA) 计划，其中一项内容为系统评价杰能科(Genencor)公司的DEFENZ™VX-G和DEFENZ™B-HD酶基洗消剂。2013年7月，EPA发布了这两类酶基洗消剂的洗消效果评价报告。现将评价方法和结果总结如下：

1 洗消评价方法

1.1酶基洗消剂配制方法

   DEFENZ™VX-G酶：把250g的缓冲剂分为20等份，装入标记的20个小瓶中，储藏在室温干燥器备用。随后，将110g酶分为五等份，放在五个天平盘上，然后从五个样品中再称取出(4.4 g ± 0.1) g 混合到一个新的天平盘，这个过程重复5次，每份再取出(1.1 g ± 0.05) g 混合得到5.5 g ± 0.25 g酶，此过程重复20次，把得到的20个混合样品放到之前装有缓冲粉末的20个小瓶中，加入500mL水形成酶溶液，放在干燥器中，室温下储存用。

    DEFENZ™B-HD酶：将酶粉与水按照（1公斤：37.85升）的混合比例，配制成酶贮存液。溶液配制25min后，使用过乙酸测试条测定溶液中过乙酸的浓度，如果过乙酸的浓度在2500ppm以上，可用于洗消HD，有效期为8小时。

1.2染毒样品制备方法

1.2.1底物与材料

使用VX、TGD与HD为底物进行表面消毒效果评价。每次实验前，使用气相色谱-火焰光谱法（GC-FPD）检测化学战剂的纯度，确保纯度≧85%。其中TGD为纯GD中加入5%丙烯酸聚合物配制成的稠化毒剂，这种稠化毒剂可以减少GD的挥发性，提高在阳性对照样品中的萃取率。

表面材料选取长×宽为3.5×1.5(cm²)的镀锌合金、装潢层压板、工业地毯、木地板与乙烯基塑料五种样品进行洗消测试，表面染毒量1.7 g/m²。

1.2.2样品类型及其定义

  包括7类样品，样品的定义分别为：

1）DEFENZ™VX-G测试样：染毒后进行了洗消的样品，用VX或TGD染毒30min后加入DEFENZ™VX-G酶液，静置15min后开始评价洗消效果。

2）DEFENZ™B-HD测试样：染毒后进行了洗消的样品，用HD染毒30min后加入DEFENZ™B-HD酶液，静置15min后开始评价洗消效果；用于洗消每种材料的酶量与DEFENZ™ VX-G相同。

3）阳性对照样：染毒后不洗消的样品，VX和TGD的染毒时间为45min；

4）程序空白样：不染毒只洗消的样品；

5）实验空白样：不染毒也不洗消的样品；

6）DEFENZ™ VX-G溶液的对照样：用不含DEFENZ™ VX-G酶的缓冲溶液处理经过化学战剂沾染的样品，评价洗消效果是由于酶的作用还是因为缓冲溶液的影响；

7）DEFENZ™B-HD溶液的对照样：用去离子水处理染毒样品，评价洗消效果是酶的作用还是水的影响。

1.3洗消方法

所有的实验是在实验室环境条件(温度范围 17℃-20℃，湿度为51% - 58%)下进行的。将DEFENZ™ VX-G（DEFENZ™ B-HD酶）和水按照1.1的方法配制，之后将酶溶液装入喷雾器瓶中，使用207kPa的喷雾器喷洒样品，从一边扫到另一边直到有连续的薄膜液体覆盖在材料表面，喷洒动作的频率为一个来回/秒,喷雾器顶端的针管距离样品液面0.5-0.6米，90^。垂直于底层表面。

将酶样品喷洒到20个水平摆放的测试材料表面上，当喷洒完成后，在样品表面盖上无菌的盖子防止蒸发。用天平称量喷洒前后样品的质量，相减得到用于洗消的酶溶液质量。

洗消测试的DEFENZ™B-HD和DEFENZ™ VX-G酶溶液的用量如表1。

测试材料	酶溶液的测试质量, g (SD)	酶溶液用量, mL
镀锌合金	0.053  (0.018)	0.06
装潢压层	0.075  (0.020)	0.06
木地板	0.220  (0.119)	0.09
工业地毯	0.166  (0.070)	0.12
乙烯基塑料	0.084  (0.022)	0.06

为了测试高浓度酶是否能提高洗消效率，将酶溶液浓度提高到原浓度的2倍和3倍，分别评价镀锌合金上的VX、薄膜上的TGD洗消效果。选择镀锌合金和薄板是因为DEFENZ™ VX-G酶基洗消剂在这两种材料上对VX和TGD的洗消效率较低。在2倍和3倍浓度时，酶与缓冲剂粉末将完全溶解在去离子水中。由于酶溶液在5倍浓度下不能充分溶解，因此没有测试5倍浓度的洗消效果。

1.4分析方法

实验到达规定的洗消时间后，将阳性对照组、溶液对照组、程序空白组和实验空白组转移到含10ml己烷的萃取瓶中，己烷中含有萘，能够终止洗消反应。将瓶子密封并用手摇晃5-10秒左右，然后放入超声波仪中，用40-60KHz的超声波处理10min后，取1.0ml萃取液转移到GC瓶中并密封，使用气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）确定萃取液中的化学战剂量，化学战剂的浓度计算方法采用公式1：

2评价结果

洗消效率的定义是：洗消后实验样品中化学战剂残留量与阳性对照样品中化学战剂残留量的百分比。使用t检验来确定实验样品和阳性对照的显著性差异，如果p值小于0.05，洗消效果是可以接受的。表2总结了各个样品与不同化学战剂的洗消效果。反应15min后，DEFENZ™VX-G对工业地毯上的TGD时有显著的洗消效率（p < 0.01）。对乙烯基塑料（p=0.09）之外的其它材料上VX均显示出显著的洗消效果。与此同时，镀锌合金上的测试结果表明，洗消效率随洗消时间的增加而增加，酶液浓度的提高对洗消效率也有所提高。

DEFENZ™VX-G酶基洗消剂对装潢层压板上的TGD在15min内洗消效率显著性较低(p =0.27)，但是经过30min洗消后，能够获得较显著的洗消效率(p< 0.01)。洗消45min后，与阳性对照样品比较，用酶基洗消剂处理过的层压板上仅有少量TGD，但是用酶基洗消剂处理过的样品与阳性对照样品之间没有统计学上显著的洗消效果(p =0.41)。镀锌合金的测试结果显示用更高浓度的酶基洗消剂能够提高TGD的洗消效率。

    经过15min的反应时间DEFENZ™B-HD显示出对于五种材料较显著的洗消效率。对乙烯树脂和地毯使用更长的时间能够增加洗消效率。

    使用DEFENZ™VX-G和DEFENZ™B-HD洗消的样品表面没有看到明显的损伤。

CWA	DEFENZ™ 酶种类	材料	洗消时间min*	浓度†	平均洗消效率
VX	VX-G	层压板	15	1X	12%  (p < 0.01)
VX	VX-G	木板	15	1X	50%  (p = 0.05)
VX	VX-G	地毯	15	1X	19%  (p < 0.01)
VX	VX-G	乙烯塑料	15	1X	19%  (p = 0.09)
VX	VX-G	镀锌合金	15	1X	11%  (p = 0.04)
VX	VX-G	镀锌合金	30	1X	23%  (p < 0.01)
VX	VX-G	镀锌合金	45	1X	26%  (p < 0.01)
VX	VX-G	镀锌合金	15	2X	29%  (p < 0.01)
VX	VX-G	镀锌合金	15	3X	39%  (p < 0.01)
TGD	VX-G	镀锌合金	15	1X	-5%  (p = 0.82)
TGD	VX-G	木板	15	1X	-9%  (p = 0.77)
TGD	VX-G	地毯	15	1X	42%  (p < 0.01)
TGD	VX-G	乙烯塑料	15	1X	30%  (p = 0.19)
TGD	VX-G	层压板	15	1X	-37%  (p = 0.27)
TGD	VX-G	层压板	30	1X	48%  (p < 0.01)
TGD	VX-G	层压板	45	1X	24%  (p = 0.41)
TGD	VX-G	层压板	15	2X	68%  (p < 0.01)
TGD	VX-G	层压板	15	3X	51%  (p < 0.01)
HD	B-HD	镀锌合金	15	1X	24%  (p <0.04)
HD	B-HD	层压板	15	1X	27%  (p < 0.01)
HD	B-HD	木板	15	1X	29%  (p < 0.01)
HD	B-HD	地毯	15	1X	16%  (p = <0.01)
HD	B-HD	乙烯塑料	15	1X	24%  (p = < 0.01)
HD	B-HD	乙烯塑料	30	1X	7%  (p = 0.22)
HD	B-HD	乙烯塑料	60	1X	35%  (p = 0.01)
HD	B-HD	地毯	30	1X	15%  (p = 0.09)
HD	B-HD	地毯	60	1X	30%  (p = <0.01)

3 基于评价结果的建议:

1 、可以通过提高DEFENZ™ VX-G的浓度，延长对材料表面的洗消时间来提高材料表面的洗消效率。

2、测试是在室温条件下进行的，没有评价温度对洗消的影响。温度通常影响酶的效果。在酶的洗消温度范围内，当温度下降洗消效率预计会降低，但是更高的温度则会使酶失活，需要进一步研究温度对酶洗消效率的影响。

3、虽然DEFENZ™VX-G和DEFENZ™B-HD对染毒量为1.7 g/m²的表面有不错的洗消效果，但是对高染毒量表面（VX和G类通常染毒量为1-5 g/m²，HD通常染毒量为5-20 g/m²）来说，即使使用高酶浓度和很长的洗消时间，测试样品表面仍然有大量化学战剂的残留，需要反复洗消才能把化学战剂的残留量降到可接受的范围。