在自然界空氣中含有大量的生物性氣溶膠, 其中生物因子主要包括細菌、真菌、病毒、細菌和真菌毒素、多肽、花粉、植物纖維、高分子量變態(tài)反應(yīng)原等。空氣中生物因子通過與人皮膚接觸、呼吸道吸入、消化道攝入等途徑進入人體〔1〕, 可以引起接觸性傳染病、呼吸道疾病、急性中毒、過敏性反應(yīng)等嚴重危害〔2〕。近年來, 人們已經(jīng)意識到生物氣溶膠暴露對人類健康造成的重大影響, 陸續(xù)展開了對生氣溶膠監(jiān)控及多方面特性的研究。要研究生物氣溶膠, 就必須先對其采樣, 獲得研究樣本。自從空氣微生物采樣器問世以來, 至今已經(jīng)研制和開發(fā)出數(shù)百種采樣器, 廣泛地用于各個領(lǐng)域。但到目前為止, 還沒有一種采樣器能保證采到的空氣微生物標本完全反映原始狀態(tài), 根據(jù)不同原理制造的采樣器都具有局限性, 因此對各采樣器進行采樣效率評價具有重要意義。目前, 有許多關(guān)于空氣微生物氣溶膠采樣器采樣效率的比較研究報道, 但其研究方法主要基于自然條件下的若干采樣器同時采樣〔3 ～ 5〕。自然條件下中國消毒學(xué)雜志 2009年第 26卷第 3期 · 245·比較采樣器的采樣效率受許多外源因素的影響, 比如所采集微生物的存活力、氣溶膠粒子的粒徑分布情況以及不斷變化的周邊大氣環(huán)境等。為更科學(xué)地評價不同微生物氣溶膠采樣器的效率, 選擇出采樣效率接近自然狀態(tài)的采樣器, 我們采用微生物氣溶膠發(fā)生法于氣霧柜內(nèi)進行空氣微生物采樣器采樣效率的比較, 可以人為控制氣溶膠發(fā)生條件, 從而得以排除自然大氣環(huán)境下的眾多可變因素, 建立可控性強的實驗室微生物氣溶膠發(fā)生系統(tǒng), 使空氣微生物采樣器的采樣效率得以恰當(dāng)評價。1　材料與方法1.1　實驗材料試驗以六級安德森空氣微生物采樣器為基準,對二級安德森撞擊式空氣微生物采樣器、LWC-1型離心式空氣微生物采樣器、AGI-30 全玻璃液體沖擊式采樣器, 均由遼陽應(yīng)用技術(shù)研究所生產(chǎn);MerckMAS-100 單級撞擊式采樣器, 由德國Merck公司生產(chǎn);過濾式空氣微生采樣器, 所用濾膜為孔徑0.2 μm、直徑60 mm的混合纖維濾膜, 購自北京升河膜誠信科技發(fā)展中心。氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)由TK型氣溶膠發(fā)生器、流量計及空氣傳送、過濾相關(guān)器材組成。氣溶膠發(fā)生驗技術(shù)平臺為氣霧柜和氣霧室。氣霧柜位于氣霧室內(nèi)(長132 cm, 寬76 cm, 高170 cm), 為封閉的柜體, 連接高效過濾系統(tǒng), 氣溶膠發(fā)生于柜中進行。20m3的氣霧室內(nèi)設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng), 包含壓力自控系統(tǒng)、獨立送排風(fēng)系統(tǒng)及高效過濾系統(tǒng)指示微生物為粘質(zhì)沙雷菌(ATCC8039)株, 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所菌種保藏庫提供。1.2　實驗方法1.2.1　菌懸液制備　取粘質(zhì)沙雷菌種經(jīng)平板劃線接種分離培養(yǎng), 取典型菌落接種增菌肉湯于37℃蕩培養(yǎng)24 h, 用磷酸鹽緩沖生理鹽水將新鮮培養(yǎng)物稀釋至含菌量為103 cfu/ml的菌懸液。1.2.2　發(fā)生氣溶膠　將氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)的各個組件依次連接, 開啟氣霧室監(jiān)控系統(tǒng), 設(shè)置工作狀態(tài)為排風(fēng)、室壓為-15Pa。將TK型氣溶膠發(fā)生器固于氣霧柜內(nèi), 高度1.2 m。將裝有30ml菌懸液專用瓶與氣溶膠發(fā)生器連接。將兩個待測采樣器對稱放置, 使二者與發(fā)生器的距離和角度保持一致, 并用軟管將采樣器與柜外的抽氣泵相連接。保持氣霧柜環(huán)境溫度20℃ ～ 22℃, 相對濕度20% ～ 24%, 關(guān)閉柜門。啟動氣溶膠發(fā)生器, 以10 L/min的氣體流量發(fā)生微生物氣溶膠, 待氣霧柜中氣溶膠發(fā)生3 min后,開動采樣器進行采樣。1.2.3　分組采樣　按照被考核的5種采樣器設(shè)計5組采樣, 六級安德森采樣器(基準參照采樣器)與每種待測采樣器搭成一組, 因此每組兩個采樣器同時采樣。各采樣器采樣流量與采樣時間參數(shù)見1, 采樣結(jié)束后氣霧柜排氣10 min。每組重復(fù)3次。表1　各采樣器采樣流量與采樣時間采樣器型號采樣流量(L/min)采樣時間(min)六級安德森采樣器28.3 1二級安德森采樣器28.3 1MerckMAS-100 采樣器100.0 1AGI-30液體采樣10.0 3LWC-1 采樣器40.0 1過濾式采樣器28.3 1.2.4　培養(yǎng)與計數(shù)　兩種安德森采樣器、LWC-1、MerckMAS-100采樣器每次采樣后取出采樣平板可直接置于溫箱培養(yǎng), 過濾式采樣器將濾膜取下貼于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基表面, AGI-30液體沖擊采樣器內(nèi)采樣液經(jīng)濾膜過濾再將濾膜貼于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基表面, 一并置于37℃孵箱內(nèi)培養(yǎng)48h, 計數(shù)平板上菌落數(shù), 計算采樣結(jié)果按照以下公式計算氣溶膠細菌含量:黏質(zhì)沙雷菌氣溶膠含菌量(cfu/m3 )=菌落總數(shù)×1000/(采樣器流量×采樣時間)1.2.5　氣溶膠顆粒中值直徑計算根據(jù)六級安德森每級平板所采集的粒子數(shù)計算出生物氣溶膠顆粒的中值直徑。計算方法是以六級采樣器第1級至第6級所捕獲粒子粒徑大小依次為>7 μm、4.7 ～ 7.0μm、3.3 ～ 4.7 μm、2.1 ～ 3.3 μm、1.1 ～ 2.2 μm、0.65 ～ 1.10 μm, 將各級平板采集的氣溶膠顆粒按級別分為6組數(shù)據(jù), 依據(jù)偏態(tài)分布50%中值直徑計算公式算出發(fā)生生物氣溶膠總粒子的中值直徑。偏態(tài)分布50%中值直徑計算公式如下:粒子中值直徑P50 =L+(i/f)(50%n-C)(公式中L為累積頻數(shù)中值的組距下限, i為累積頻數(shù)中值的組距, f為累積頻數(shù)中值的粒子數(shù), 50%n為累積頻數(shù)中值所在組的累積頻數(shù), C為累積頻數(shù)中值)。2　結(jié)果2.1　粘質(zhì)沙雷菌氣溶膠粒子粒徑分布從六級安德森采樣器5組采樣結(jié)果中每組隨機抽取1次采樣結(jié)果, 共5個采樣樣本進行氣溶膠粒子粒徑分布分析, 粘質(zhì)沙雷菌氣溶膠顆粒在六級安德森采樣器每級的粒子數(shù)以及累積頻數(shù)見表2, 計算得到5次發(fā)生粘質(zhì)沙雷菌氣溶膠顆粒的中值直徑· 246· ChineseJournalofDisinfection　2009;26(3)為1.60 ±0.08 μm。2.2　不同采樣器采樣氣溶膠細菌含量結(jié)果經(jīng)計算結(jié)果表明, 根據(jù)換算公式計算出每種采樣器每次采樣所測得的粘質(zhì)沙雷氏菌氣溶膠濃度值, 結(jié)果見表3。表2　六級安德森采樣器捕獲粒子粒徑分布情況及中值直徑結(jié)果安德森采樣器6級次序粒徑分布3　討論實驗結(jié)果證明, 不同型號空氣微生物采樣器采樣所得到的空氣微生物濃度值不一致, 即采樣器的采樣效率存在差異。現(xiàn)有的采樣器在采樣過程和本收集培養(yǎng)過程中都會導(dǎo)致部分微生物失活或捕獲率低, 從而不能準確還原活性微生物的粒子數(shù)。撞擊式采樣器(安德森)比其它類型采樣器所采集的粒子數(shù)通常要多, 這是由于撞擊式采樣器上的小孔到瓊脂平皿的間距短(僅幾毫米), 采樣壓力低, 因此采樣捕獲率高且菌落失活率低。本實驗發(fā)生的黏質(zhì)沙雷菌氣溶膠粒子中值直徑為1.60 μm, 粒子落于六級安德森采樣器的第5 級(捕獲粒子直徑1.1～ 2.2 μm)之前需要流經(jīng)前四層內(nèi)壁, 比簡化成2級采樣板的二級安德森采樣器流動過程復(fù)雜, 壁損耗量大, 因此二級安德森采樣器捕獲率更高, 所采粒子數(shù)較多MerckMAS-100的單級采樣板設(shè)計徑分布范圍窄, 較多粒子未能被捕獲。AGI-30為全玻璃沖擊式采樣器, 采樣入口的氣流剪力會導(dǎo)致部分生物粒子失活, 捕獲的生物粒子儲存在液體中,需要進行過濾處理后貼膜培養(yǎng), 增加了樣品損耗的可能。過濾式采樣器通過濾膜過濾來捕獲氣溶膠顆粒, 采樣阻力在所有采樣器中最大, 而且干燥氣流流動會使捕獲的生物粒子在濾膜上喪失生物活性。AGI-30需要將樣品菌液過濾濃縮后再貼膜培養(yǎng),過濾式采樣器也必須等采樣畢將濾膜從支撐裝置中取出再貼膜培養(yǎng), 二者均需要對樣品進行二次處理, 因此較其它采樣器在瓊脂培養(yǎng)基上直接捕獲粒子的實驗誤差要大。據(jù)研究證明, LWC-1 離心式采樣器對<4 μm小粒徑粒子的捕獲效率非常低, 這于本實驗所得結(jié)果一致〔7〕。試驗結(jié)果證明, 用TK型氣溶膠發(fā)生器發(fā)生的粘質(zhì)沙雷菌氣溶膠粒徑分布范圍穩(wěn)定, 大多數(shù)氣溶膠粒子位于六級安德森采樣器的第四、五級和第六級采樣皿, 粒譜集中在3.3 ～ 0.65 μm, 中值直徑為中國消毒學(xué)雜志 2009年第 26卷第 3期 · 247·1.60 ±0.08 μm。相對于自然環(huán)境下的生物氣溶膠粒子寬粒徑分布, 實驗室發(fā)生氣溶膠粒徑范圍較穩(wěn)定可控。研究表明, 氣溶膠粒子在人體呼吸器官的積分節(jié)與其粒子大小有關(guān), 10 ～ 30 μm的粒子會沉積在支氣管, 6 ～ 10 μm的易沉著于小支氣管, 而1 ～ 5 μm的粒子可直接侵入肺泡。本實驗所發(fā)生的氣溶膠粒子能直接侵入肺泡, 可以模擬侵入肺泡的感染性生物顆粒分布, 具有較大的醫(yī)學(xué)意義。依據(jù)本實驗結(jié)果, 如果研究對象為對生物體害較大的可吸入小粒徑生物氣溶膠, 推薦使用兩種安德森采樣器。本實驗所建的實驗室氣溶膠發(fā)生法可以有效控制指示菌粒徑分布, 利用此方法成功比較了6種采樣器對小粒子微生物氣溶膠的采集效率, 為采樣器采樣效率的比較提供了一種較穩(wěn)定評價方法, 也為系統(tǒng)地比較不同條件下的采樣器采樣效率提供了一定研究基礎(chǔ)。

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