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环境气溶胶采样与监测

发布人:rxzhang 来源: 发布时间:2023-05-30 00:24:12

交通路口是最拥挤的地方之一,通勤者由于更多地暴露于空气传播和人类传播的微生物病原体中,因此患呼吸道感染的风险很高。文章在一个高交通密度的路口进行了一项空气传播生物气溶胶评估研究, 重点研究了其浓度,对可吸入颗粒物(PM)的贡献以及影响分布和微生物多样性的因素。

采样仪器及采样方法

气溶胶采样在德拉敦市州际巴士总站(ISBT)的高交通密度路口进行。

安德森六级生物气溶胶采样

在2016年9月到2018年8月间,每月连续三天采样,每天采样三次(早:7:00~10:00;中:12:00~15:00;晚:16:00~19:00),采样时间15分钟,采样流量28.3L/min。细菌气溶胶:含氯霉素的胰蛋白酶大豆琼脂培养基,在35±0.5°C的温度下培养24~48 h。真菌气溶胶:含放线菌酮的沙氏葡萄糖琼脂培养基,在20~28°C的温度下培养3~7天。然后进行计数分析。

宽范围气溶胶粒径谱仪

流量1.2 L/min,时间分辨率为1 分钟。 两个采样器都位于地面以上1.5 m的呼吸高度,彼此之间及与物理屏障之间的最小距离为1 m。气象参数:温度(°C),相对湿度(%)和风速(m/s),太阳辐射(W/m2)和3小时间隔的行星边界层高度(PBLH,m),降雨量(mm)。车辆数:在采样点进行了60分钟的车辆计数(每次采样前45分钟开始)。

研究结果

1、平均总细菌浓度明显高于相应的真菌浓度(p<0.05)。在细菌和真菌气溶胶之间观察到强正相关(r= 0.83,p<0.05),表明影响其时间变化的因素具有相似性。

图 细菌和真菌生物气溶胶的平均总浓度

2、结果显示了季节之间生物气溶胶浓度的显著差异。观察到冬季和夏季生物气溶胶浓度与其余季节存在显著差异(p<0.05)。在两个采样年中,细菌气溶胶和真菌气溶胶均表现出相似的季节性模式。

图 高交通密度路口处真菌和细菌浓度的时间变化

3、生物气溶胶浓度与气象参数之间的关系显示出与温度的显著正相关(细菌r = 0.70 ,真菌r= 0.61)(p<0.05)。细菌气溶胶与降雨呈中等相关性(r= 0.42,p<0.05),而真菌气溶胶与降雨无显著相关性(p> 0.05)。在真菌和相对湿度之间没有观察到统计学上的显著相关性(p>0.05)。此外,细菌和真菌生物气溶胶均 与其余的气象变量(即风速,太阳辐射和PBLH)无显著相关性(p>0.05)。

表 生物气溶胶与PM浓度,气象参数(TP:温度,RF:降雨,RH:相对湿度,WS:风速,SR:太阳辐射,PBLH:行星边界层高度)和VC:车辆计数之间的pearson相关系数。

4、粗颗粒(>2.1μm)占生物气溶胶粒径分布的主要部分(真菌为83.36%,细菌为82.85%)。空气动力学尺寸<1.5μm的总颗粒数浓度远高于每个更大的空气动力学直径的总颗粒数浓度,这表明研究地点周围空气中存在大量细颗粒。 真菌气雾剂占总PM的3.25%,而细菌气雾剂占5.65%。低于0.9μm的空气动力学尺寸的比率接近零(真菌为0.0013,细菌为0.0026),这表明与较大尺寸的组分相比,亚微米尺寸组分中PM的生物气溶胶负荷较低。

图 空气传播的真菌,细菌和总空气传播颗粒的大小分布

5、从显微镜和生化检查的结果中鉴定出41种细菌分离株。这些占58.5%的革兰氏阳性菌和41.5%的革兰氏阴性菌。革兰氏阳性菌占主导地位,其中芽孢杆菌(17.10%),链球菌(12.20%),葡萄球菌(9.76%)和微球菌(9.76%)约占总微生物多样性的50%。关于真菌,在微观和宏观观察后鉴定出50属。在检测到的总真菌中,优势菌属被确定为曲霉菌(22%),链格孢属(18%),青霉菌(16%)和根霉菌(14%)。

表 空气传播微生物的组成和贡献百分比

结 论

1、细菌和真菌的浓度分别在季风和季风后几个月最高。观察到影响分布的主要因素是雨滴飞溅,人体微生物排放(呼吸系统和人体表面),相对湿度水平升高以及车辆和人体运动引起的土壤悬浮,从而导致地面微生物雾化。

2、尽管真菌和细菌都对粗颗粒PM产生了主要影响,但细菌气雾剂还显示出亚微米级浓度的浓度增加,表明人体(即通过呼吸,咳嗽或说话)有潜在的额外贡献。

3、观察到的主要生物气溶胶包括曲霉菌,青霉菌,克拉德孢子菌,微球菌,葡萄球菌和芽孢杆菌,是引起呼吸系统疾病的潜在病原体,例如曲霉菌病,哮喘,鼻-鼻窦炎和其他各种肺部感染。

4、由于高车辆数和人类活动被认为是掩盖微气候条件影响的因素,因此可以将该研究地点的结果推广到其他类似的拥挤交通区域。此外,观察表明,交通枢纽是各种传染病传播的关键起始点之一,因此可以进行研究以追踪流行病暴发期间微生物感染的来源。

参 考 文 献

Markovic M Z, Prokop S, Staebler R M , et al. Evaluation of the particle infiltration efficiency of three passive samplers and the PS-1 active air sampler[J]. Atmospheric Environment, 2015, 112: 289-293.

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