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、高分子量變態反應原等。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、過敏性反應等嚴重危害〔2〕。近年來, 人們已經意識到生物氣溶膠暴露對人類健康造成的重大影響, 陸續展開了對生氣溶膠監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, 至今已經研制和開發出數百種采樣器, 廣泛地用于各個領域。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, 根據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境等。為更科學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的采樣器, 我們采用微生物氣溶膠發生法于氣霧柜內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生條件, 從而得以排除自然大氣環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生系統, 使空氣微生物采樣器的采樣效率得以恰當評價。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, 均由遼陽應用技術研究所生產;MerckMAS-100 單級撞擊式采樣器, 由德國Merck公司生產;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展中心。氣溶膠發生系統由TK型氣溶膠發生器、流量計及空氣傳送、過濾相關器材組成。氣溶膠發生驗技術平臺為氣霧柜和氣霧室。氣霧柜位于氣霧室內(長132 cm, 寬76 cm, 高170 cm), 為封閉的柜體, 連接高效過濾系統, 氣溶膠發生于柜中進行。20m3的氣霧室內設有監控系統, 包含壓力自控系統、獨立送排風系統及高效過濾系統指示微生物為粘質沙雷菌(ATCC8039)株, 軍事醫學科學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　取粘質沙雷菌種經平板劃線接種分離培養, 取典型菌落接種增菌肉湯于37℃蕩培養24 h, 用磷酸鹽緩沖生理鹽水將新鮮培養物稀釋至含菌量為103 cfu/ml的菌懸液。1.2.2　發生氣溶膠　將氣溶膠發生系統的各個組件依次連接, 開啟氣霧室監控系統, 設置工作狀態為排風、室壓為-15Pa。將TK型氣溶膠發生器固于氣霧柜內, 高度1.2 m。將裝有30ml菌懸液專用瓶與氣溶膠發生器連接。將兩個待測采樣器對稱放置, 使二者與發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。保持氣霧柜環境溫度20℃ ～ 22℃, 相對濕度20% ～ 24%, 關閉柜門。啟動氣溶膠發生器, 以10 L/min的氣體流量發生微生物氣溶膠, 待氣霧柜中氣溶膠發生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見1, 采樣結束后氣霧柜排氣10 min。每組重復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　培養與計數　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, 過濾式采樣器將濾膜取下貼于營養瓊脂培養基表面, AGI-30液體沖擊采樣器內采樣液經濾膜過濾再將濾膜貼于營養瓊脂培養基表面, 一并置于37℃孵箱內培養48h, 計數平板上菌落數, 計算采樣結果按照以下公式計算氣溶膠細菌含量:黏質沙雷菌氣溶膠含菌量(cfu/m3 )=菌落總數×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六級安德森每級平板所采集的粒子數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組數據, 依據偏態分布50%中值直徑計算公式算出發生生物氣溶膠總粒子的中值直徑。偏態分布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為累積頻數中值的組距下限, i為累積頻數中值的組距, f為累積頻數中值的粒子數, 50%n為累積頻數中值所在組的累積頻數, C為累積頻數中值)。2　結果2.1　粘質沙雷菌氣溶膠粒子粒徑分布從六級安德森采樣器5組采樣結果中每組隨機抽取1次采樣結果, 共5個采樣樣本進行氣溶膠粒子粒徑分布分析, 粘質沙雷菌氣溶膠顆粒在六級安德森采樣器每級的粒子數以及累積頻數見表2, 計算得到5次發生粘質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果經計算結果表明, 根據換算公式計算出每種采樣器每次采樣所測得的粘質沙雷氏菌氣溶膠濃度值, 結果見表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果安德森采樣器6級次序粒徑分布3　討論實驗結果證明, 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。現有的采樣器在采樣過程和本收集培養過程中都會導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。撞擊式采樣器(安德森)比其它類型采樣器所采集的粒子數通常要多, 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。本實驗發生的黏質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)之前需要流經前四層內壁, 比簡化成2級采樣板的二級安德森采樣器流動過程復雜, 壁損耗量大, 因此二級安德森采樣器捕獲率更高, 所采粒子數較多MerckMAS-100的單級采樣板設計徑分布范圍窄, 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, 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,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, 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基上直接捕獲粒子的實驗誤差要大。據研究證明, LWC-1 離心式采樣器對<4 μm小粒徑粒子的捕獲效率非常低, 這于本實驗所得結果一致〔7〕。試驗結果證明, 用TK型氣溶膠發生器發生的粘質沙雷菌氣溶膠粒徑分布范圍穩定, 大多數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雜志 2009年第 26卷第 3期 · 247·1.60 ±0.08 μm。相對于自然環境下的生物氣溶膠粒子寬粒徑分布, 實驗室發生氣溶膠粒徑范圍較穩定可控。研究表明, 氣溶膠粒子在人體呼吸器官的積分節與其粒子大小有關, 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, 具有較大的醫學意義。依據本實驗結果, 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定評價方法, 也為系統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。

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