歷史悠久的消毒水：次氯酸鈉的過去與今天

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

• 撰文／楊朝源│自由寫手

炎熱的天氣，最適合來去游泳池泡水消暑了。且慢，出門之前滑個手機，看見新聞上說泳池員工誤將硫酸與次氯酸鈉混合，導致現場產生大量有毒煙霧，多名小朋友吸入後身體不適緊急送醫（相關新聞）。

真的是不看還好，一看嚇一跳，不如在家當個宅宅開心地掃廁所好了。（神轉折）咦？什麼？掃廁所用到的漂白水也是次氯酸鈉溶液？次氯酸鈉到底是什麼呢？為什麼各種需要消毒殺菌的場合都少不掉它呢？

次氯酸鈉是泳池中常使用的消毒水。圖／StockSnap @Pixabay,CC0

亂世出英雄，戰爭中立功的次氯酸鈉

次氯酸鈉（sodium hypochlorite）首先是在 1787 年被法國化學家柏瑟列（Berthollet）所發現，將氯氣通入鹼液製造而成^{註2018/10/20}。1820 年，次氯酸鈉被法國化學家拉巴拉克 （Labarraque） 當作漂白水來使用。

緊接著到了第一次世界大戰，當時為了幫大量的傷患進行傷口消毒，各國的學者醫生們都在找尋找一種既可以殺菌又不會傷害人體的消毒水，而其中最成功的人便是來自英國的化學家達金 （Dakin），他嘗試了許多種的物質，包含了酚、水楊酸、雙氧水……等，最後他發現同時具有殺菌與清理創傷效果的次氯酸鈉最為理想，而他所發明的配方後來被命名為達金溶液 （Dakin’s solution），到了二次世界大戰的時候，達金溶液已經被普及地用在傷口的消毒及清洗上面。

第一次世界大戰時，達金等人利用次氯酸鈉溶液來處理大量的傷患。圖／bmewett  @Pixabay,CC0

1990 年代末期，達金溶液的使用也開始受到質疑，其中最多的就是對於健康生物組織具有毒性的討論，因為一開始達金的建議配方是濃度 4% 的次氯酸溶液，而這樣的濃度對於細胞是有刺激性的。但現在發現即使只用 0.5% 甚至更低濃度的次氯酸鈉溶液也可以達到很好的效果，同時也較不具刺激性。儘管在使用上仍圍繞著爭議，臨床上的觀察結果還是可以證實達金溶液依舊是醫學中重要的消毒配方之一。

除了在醫學上的貢獻，次氯酸鈉在我們的生活也同樣扮演了重要的角色，游泳池、廁所乃至於免疫系統，都可以發現它的存在。

次氯酸鈉的殺菌守則：電子通通交出來

次氯酸鈉是如何殺掉細菌的呢？總歸一句話，就是靠著靈的……喔不，是電子的轉移。

要了解次氯酸鈉怎麼殺菌和漂白，就要先知道什麼是氧化還原反應。氧化還原反應指的是過程中發生電子轉移的化學反應，例如說將鋅片放入含有銅離子的水溶液之後，鋅會開始被溶解，而銅則會逐漸覆蓋在鋅片之上，這就是一個氧化還原反應。因為鋅相較於銅更容易失去電子，因此在碰到銅離子之後會將電子轉移出去變成鋅離子，而銅離子獲得電子後會還原成銅（實驗看這邊）。

或許你會納悶，只是增加或減少幾顆電子真的有差這麼多嗎？事實上在化學的世界裡，差一顆電子就可以是天差地遠。舉例來說，同樣都是鈉，金屬鈉 （Na） 和鈉離子 （Na⁺）就有完全不同的化學性質，前者個性火爆，碰到水就會燒起來，後者則是化學界中的好好先生，沒發生什麼大事絕不會起反應，兩個的差別大到都可以大聲說我們不一樣啦！

在我們的生活周遭，氧化還原反應可說是無所不在，包含了我們的呼吸作用、植物的光合作用、各式各樣的燃燒以及電池的放電，這些都是氧化還原反應的案例。

原來是個擅長氧化的朋友呢

故事回到主線，次氯酸鈉（NaClO）溶在水中會解離成次氯酸離子（ClO^–）和鈉離子（Na⁺），其中的次氯酸離子很容易就會將其他物質的電子搶過來，也就說能夠氧化許多的物質，透過氧化就可以破壞細菌的細胞機能，最後導致細菌死亡。而漂白的功能也是因為氧化了含有顏色的化合物而造成褪色。

消毒水有毒？使用次氯酸鈉要注意

這麼看起來次氯酸鈉簡直是人類偉大的發明之一，那為何會有這麼多意外事件會因它而起呢？沒錯我們這邊就要來首尾呼應一下了。事實上與其說是「消毒」，次氯酸鈉的作用更應該說是「殺菌」。

這邊要提醒大家一下，雖然說常被稱為漂白水的次氯酸鈉可以在超商就買得到，但如果是對外營業的清潔公司（像是辦公大樓或包租公寓常將清潔外包），使用次氯酸溶液進行環境衛生殺菌像是用在地板、牆面的消毒，則歸屬於「環境用藥管理法」的「病媒防治業」的服務範圍，需要領得許可執照後才可以從事這項專業服務。

為什麼這麼麻煩呢？就如同前言的新聞案例，次氯酸鈉可以殺菌，就代表它具有一定的生物毒性，若是不慎喝下或觸碰到高濃度的次氯酸鈉就可能會產生危險；除此之外，它的某些化學反應也會釋放出有毒物質。為了要知道怎麼安全的使用，就讓我們來看看與次氯酸鈉相處時，有哪些事情需要去避免的吧。

1. 禁止飲用與避免觸摸

次氯酸鈉具有生物毒性，喝下太多會有中毒的危險，除非必要也應該盡量不要直接觸摸；若要稀釋高濃度的次氯酸鈉建議戴上手套及口罩等防護措施。

2. 避免高溫及陽光

次氯酸鈉受到高溫或曬到陽光會分解產生有毒的氯氣，因此平時不用的話要保存在陰涼的地方，使用時也不要加進熱水裡面。

3. 避免與酸混合

次氯酸鈉若碰到酸也會產生氯氣，一開始所提到游泳池的案例就是如此，在家中清潔時也要避免與鹽酸等家中的酸性物質接觸，以免產生危險。

次氯酸鈉，一種常見的化學物質，從戰爭中的醫學、到生活中居家的環境消毒殺菌、泳池的殺菌，廣泛的應用使得它成為人類歷史上重要的一環。然而水能載舟亦能覆舟，聰明小心地使用才能讓我們在享受它帶來的方便時，也不會有意外的發生。

參考資料

1. Ueno, C. M., Mullens, C. L., Luh, J. H., & Wooden, W. A. (2018). Historical Review of Dakin’s Solution Applications. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery.
2. Duarte, B., Cabete, J., Formiga, A., & Neves, J. (2017). Dakin’s solution: is there a place for it in the 21st century?. International wound journal, 14(6), 918-920.
3. 衛生署 漂白水的使用
4. 環境用藥管理法
5. 環境用藥管理資訊系統
6. Vogt, H., Balej, J., Bennett, J. E., Wintzer, P., Sheikh, S. A., Gallone, P., … & Pelin, K. (2000). Chlorine oxides and chlorine oxygen acids. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry.( 2018/10/22 補充)

註 2018/10/20：勘誤次氯酸鈉（sodium hypochlorite）首先是在 1787 年被法國化學家柏瑟列（Berthollet）所發現，原段落誤植為當時製造次氯酸鈉的方法是透過電解海水，實際應為將氯氣通入鹼液製造而成；特此更正。

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行