空气中微生物气溶胶采样技术

空气中微生物气溶胶采样技术

     溶胶是指悬浮在空气中的微生物形成的胶体体系。自然界中含有大量微生物气溶胶，以粒径为0.1~20.0μm的微生物气溶胶与人类健康关系密切。因此，近年来学者们越来越重视空气中微生物气溶胶的采样技术。

    空气中微生物气溶胶的采样器种类繁多，常用的有自然沉降类、撞击类和冲击类。空气微生物采样器的选择应该结合采样目的、对象和环境、采样器的灵敏性等情况，同时能尽可能反映样本的原始状态来综合判断。

自然沉降法

    自然沉降法是1881年由德国细菌学家Koch建立的，它是让测定区域空气中的微生物气溶胶颗粒由于重力作用，在一定时间内逐步沉降到带有培养介质平板内的一种采样方法。自然沉降法是空气中微生物气溶胶采集最常用的方法之一，我国的医疗卫生机构在调查空气中微生物气溶胶的分布和粒谱时也常常选择自然沉降法，因为它使用方便，操作简单，经济，能够初步了解某环境空气中细菌的污染状况。

自然沉降法的主要缺点：

l  奥梅梁斯基公式具有局限性。奥梅梁斯基公式，即C=50000 N/AT（C为细菌浓度（cfu/m³），N为培养后平板上的菌落数， A为平板面积（cm²），T为暴露时间（min）），该公式忽略了颗粒大小这一基本因素。

l  短时间内难以测出空气中粒径较小的微生物气溶胶。通常认为5μm以下的颗粒是空气传播疾病的最危险颗粒。自然沉降法一般只能采集到＞8μm的微生物气溶胶，对于＜5μm的微生物气溶胶采样效率不高。

l  外界气流易对采样结果造成影响。在实践过程中很难控制采样条件，而自然沉降法采样条件要求静止无风，所以容易造成同一环境的多次采样结果有偏差。

撞击法

    撞击法是指空气中微生物气溶胶颗粒获得足够的惯性后，脱离气流撞击于固体平板上的一种采样方法，这类采样器能作空气微生物的定量测定。

固体撞击式采样器最常见的是安德森（Andersen）采样器。此外，还有我国自行研制的JWL型采样器、THK系列和MTM系列采样器、英国的Casella裂隙式采样器等。

    Andersen采样器是一种6级筛板式空气微生物采样器，通过模拟人体呼吸道的结构及空气动力学特征进行采样。Andersen采样器由6个带有400个微细圆形孔的金属撞击圆盘组成，每个圆盘的圆孔孔径由上到下递减，而气流速度则由上到下递增，盘下放置装有培养基的平板，使空气微生物气溶胶颗粒按其大小逐级撞击在6层培养基平板上。

Andersen采样器各级捕获的微粒直径为：第1级＞7.0μm；第2级4.7~7.0μm；第3级3.3~4.7μm；第4级2.1~3.3μm；第5级1.1~2.1μm；第6级0.65~1.1μm。

Andersen采样器的优点：

l  生物失活率低，存活率高。

l  敏感性高。由于Andersen采样器采样流量不大， 并且能够让采集到的活性颗粒立即进入有利于繁殖的条件。

l  采集粒谱范围宽。Andersen采样器可采集粒径在0.2~20μm范围内的微生物气溶胶

l  采样效率高。在适宜的采样范围内，Andersen采样器效率非常高，尤其是采集空气中的感染颗粒，即呼吸道易沉着颗粒。

l  操作简单，适宜范围广泛。                                

Andersen采样器的缺点:

    容易引起误差，因为存在壁损失，颗粒从采集面滑脱和被打碎等。此外，Andersen采样器不适用于压力敏感型微生物，同时采样步骤较为繁杂，所需营养琼脂平板也较多。

冲击法

    冲击式采样器中最常用的是液体冲击式采样器Porton采样器、AGI-30采样器、Shipe采样器和多级液体撞击式采样器等。

    Porton采样器是由英国生物研究中心Porton制造的，它使用方便、价格低廉、易消毒、可以反复使用、有效地延伸了采样器的检测范围，适用于高浓度的空气微生物采样。此外，采样液的保护作用使得Porton采样器可以采集到脆弱的微生物，如病毒和立克次氏体的采样。由于采样器采集的是液体样本，使用者可以随时对样本进行检测，了解空气中微生物的构成，测出空气中活微生物数量。

    Porton采样器采集的是液体样本，所以可以同时进行多种实验，选用不同的测定方法分别分析。此外，可以加入适宜的营养液或保存液于液体样本中，使微生物能长期保存。

Porton采样器的缺点：

l  适宜进行长时间采样。不适宜现场多次采样。不适宜

l  不适宜现场多次采样。在低温条件下不适宜采样。因为采样生物中生长，

l  在低温条件下不适宜采样。因为采样液温度过低不利于微生物在液体中生长，采样液的适宜温度在10~20 ℃之间。

l  对于低浓度的微生物采样很难检测。

其他方法

    近年来新出现的空气采样法有离心法、过滤阻留法、气旋法、静电法、生物采样法、虚拟浓缩法和温差迫降法。

离心法

    离心法是空气中微生物气溶胶颗粒利用旋转运动产生的离心力获得一定动量，并因其惯性偏离气体流线，撞击沉着于采集面上。

过滤阻留法

    过滤阻留法是空气中的微生物颗粒，由于抽气装置的作用，被阻留在滤材上。此类采样器的特点是效率高，并且在低温条件下也可以进行采样。但不耐受干燥的微生物会被吹干致死。此外，滤膜孔径容易被堵塞，不易维持恒定的采气量。

气旋法

    气旋法是利用空气在旋风机的圆柱或圆锥部分高速气旋时的惯性，将气流中的微生物颗粒分离出来，然后被内壁上的循环冲洗采样液采集。

静电法

    静电法是使空气中的微生物气溶胶颗粒，由于高压静电场的作用带上一定量的电荷，使其被带相反电荷的采集面吸附，从而将其采集。

生物采样法

    生物采样法选用敏感的动植物进行空气微生物气溶胶的采样。

虚拟浓缩法

    虚拟浓缩法是联合使用其他采样器，将大流量空气中的微生物气溶胶颗粒浓缩到小流量中，以此达到提高效率的目的。

温差迫降法

    温差迫降法是根据颗粒从高温区带向低温区带运动的热泳原理，使空气中微生物气溶胶颗粒沉降在采样面。

    空气微生物采样器应能保证采集的微生物活性免受外界因素的影响，并能尽快地使之生长。同时还应快速测定微生物颗粒的浓度，直接判断其种类和测量气溶胶的粒谱。空气采样器还应具有采集粒谱范围宽、操作简单、使用便利和灵敏度高等特点。但目前常用的空气采样方法各有利弊，在选择采样方法之前，应该结合采样目的和环境，综合考虑其是否便于采样、是否对生物活性不造成损害、是否有利于进行粒谱分析等多方面影响因素，从而选择适宜的空气微生物气溶胶采样方法。

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