生物氣溶膠采樣器采樣效率計(jì)量評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展

劉文成, 傅博強(qiáng), 劉乃毓, 李曼莉, 牛春艷,王 晶, 伍義行, 李 茹, 程 環(huán)

(1.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310018； 2.中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029；3.西安工程大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710600；4.軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院 科研保障中心，北京 100850)

1 引 言

生物氣溶膠是指含有微生物或生物大分子等生命活性物質(zhì)的液態(tài)或固態(tài)微粒懸浮在氣體介質(zhì)中形成的分散體系[1]。生物性微粒包含細(xì)菌、真菌、真菌毒素、病毒、孢子、花粉、塵螨、衣原體、支原體、立克次體、多肽及各種動(dòng)植物裂解碎片等,其空氣動(dòng)力學(xué)粒徑范圍為0.01～100 μm[2]。生物氣溶膠具有遠(yuǎn)距離傳播性、易再生性等特點(diǎn),一般通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體[3],可引起呼吸道疾病、傳染性疾病、過(guò)敏等[4]。

據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上已發(fā)現(xiàn)的500多種致病菌中,至少有100多種經(jīng)氣溶膠傳播,因此氣溶膠傳播已成為致病菌最主要的傳播途徑之一[5]。研究表明,全球每年因含微生物氣溶膠引起的呼吸道感染率高達(dá)20%[6]。例如2003年流行性非典型肺炎(SARS)、2009年甲型H1N1流感、2012年的中東呼吸綜合癥(MERS)、2019年底爆發(fā)的新型冠狀病毒(COVID-19)及其變異株等都是通過(guò)氣溶膠中的病毒進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)從而導(dǎo)致大范圍的感染[7～9]。

由于生物氣溶膠帶來(lái)的健康危害,引起了科研人員對(duì)空氣傳播病原體微生物采集監(jiān)測(cè)的重視,開(kāi)發(fā)了液體沖擊式、固體撞擊式、氣旋式、過(guò)濾式和靜電式等多種不同采集原理的生物氣溶膠采樣器。但由于微生物具有多樣性的特點(diǎn),導(dǎo)致不同設(shè)計(jì)原理的儀器對(duì)不同生物氣溶膠粒子的采樣物理效率和采樣生物效率存在差異,選擇合適的生物氣溶膠采樣器是了解環(huán)境中生物氣溶膠的種類、成分和濃度評(píng)估其危害的關(guān)鍵。因此對(duì)生物氣溶膠采樣器效率進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量評(píng)價(jià)意義重大?；诖?本文對(duì)目前關(guān)于生物氣溶膠采樣器的采樣物理效率和采樣生物效率評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了分析和綜述。

2 生物氣溶膠采樣器的種類和原理

生物氣溶膠采樣器根據(jù)其原理可分為液體沖擊式、固體撞擊式、氣旋式、過(guò)濾式、離心式和靜電式。

液體沖擊式采樣器是利用噴射氣流,將采集的氣溶膠粒子以一定的速度噴出,生物粒子因慣性作用被收集到以緩沖鹽溶液或非蒸發(fā)性液體如礦物油為采樣介質(zhì)的小體積采樣液中[10～12]。其中AGI-30(all glass impinger-30)采樣器是國(guó)際空氣生物學(xué)會(huì)(International Association for Aerobiology)推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)采樣器,采樣流量為12.5 L/min,沖擊流速達(dá)到265.2 m/s[13,14],代表性儀器有Porton、AGI-30、Shipe、BioSampler和多級(jí)的液體沖擊式采樣器。

固體撞擊式采樣器是將獲得足夠慣性的氣溶膠粒子通過(guò)噴嘴引導(dǎo),脫離氣流,撞擊垂直于噴嘴出口的固體表面(營(yíng)養(yǎng)瓊脂、粘性介質(zhì)等)進(jìn)行收集[15]。其中安德森(Andersen)六級(jí)采樣器被國(guó)際空氣生物學(xué)會(huì)確定為監(jiān)測(cè)空氣微生物生物粒子的標(biāo)準(zhǔn)采樣器,采樣流量為28.3 L/min[14,15],其各級(jí)可捕獲的微粒直徑為從7.0～0.65 μm,沖擊速度依次由 1.1 m/s 逐級(jí)升高至12.8 m/s[16]。目前,代表性儀器有單級(jí)的Casella裂隙式、Bourdillon裂隙式;多級(jí)的安德森(Andersen)六級(jí)篩孔式、Aerotech N-6。

氣旋式采樣器是利用旋風(fēng)裝置將氣溶膠中的粒子以直角切線方向引入采樣器,沖擊由切向旋轉(zhuǎn)的高速氣流帶動(dòng)底部液體形成的連續(xù)液態(tài)膜,借助離心力和沖洗收集到儲(chǔ)存部件中[17]。采樣流量一般很大,如Bertin公司的Coriolis μ型氣旋式采樣器,采氣流量可達(dá)300 L/min[18],此外代表性儀器還有Spin-Con型、Bio-Guardian型、Burkard型、SASS(smart air sampler system)型等。

過(guò)濾式采樣器是把通過(guò)采樣器的生物顆粒截留在濾膜上,從而達(dá)到采集目的。采集是由擴(kuò)散、攔截、慣性撞擊、重力沉降和靜電吸引這5種聚集機(jī)制同時(shí)作用的結(jié)果[19]。截留濾膜可分為水溶性明膠濾膜、藻酸鈉濾膜,水不溶性聚碳酸脂膜、硝酸纖維素酯膜、醋酸纖維膜、MEC混合纖維酯膜等[20]。濾膜孔隙一般為0.01～10 μm,采樣流量1～50 L/min,代表性儀器有Sartorius MD8、MF-45型采樣器等。

離心式采樣器是利用渦殼內(nèi)葉輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)將前方40 cm內(nèi)的空氣吸入,微生物粒子在離心力的作用下被沖擊在特制的瓊脂培養(yǎng)基條上,采樣流量恒定為40 L/min,采樣時(shí)間在6 min以內(nèi)[21],此類代表性采樣器為RCS型和LWC-Ⅰ型。

靜電式采樣器是利用帶電的氣溶膠粒子在高壓電場(chǎng)力的作用下發(fā)生靜電吸引從而被富集到采樣載體上[22]?？煞譃槔昧Ｗ幼匀粠щ姷撵o電沉降式采樣器和在采樣器入口處為粒子充電的靜電吸附式采樣器[23]。代表性儀器有LVS/10K大容量靜電沉降采樣器、離子充電型靜電采樣器、疏水表面靜電采樣器等。

不同原理生物氣溶膠采樣器的性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 不同原理生物氣溶膠采樣器的性能對(duì)比Tab.1 Performance comparisons of bioaerosol sampler with different principles

3 采樣物理效率

采樣物理效率是指采樣器對(duì)不同粒徑粒子的采集效率。粒子可以是微生物、攜帶微生物的粒子或無(wú)生命力的粒子。對(duì)相同粒徑的以上粒子,采樣物理效率相同[24,25]。采樣器對(duì)某粒徑氣溶膠采集物理效率為50%時(shí)的粒徑稱為切割點(diǎn)。

3.1 含菌粒子比較法

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院與河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院共同主持起草的JJF 1826—2020空氣微生物采樣器校準(zhǔn)規(guī)范中,針對(duì)安德森撞擊法原理采樣器,建立了在校準(zhǔn)倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生多種單一粒徑的含菌氣溶膠粒子,基于水溶性凝膠濾膜采樣器比較法的采樣物理效率計(jì)量評(píng)價(jià)方法。

(1)

該方法的特點(diǎn)在于產(chǎn)生的不同單一粒徑的粒子含有活菌孢子,可以最大程度的模擬自然環(huán)境中的氣溶膠粒子,通過(guò)與對(duì)粒子截留效率高達(dá)99.9%以上的濾膜法采樣器進(jìn)行比較,計(jì)算采樣物理效率,且通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)增加了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3.2 惰性粒子濃度比較法

GB/T 39990—2021中給出了一種基于惰性粒子和濾膜采樣器比較的采樣物理效率評(píng)價(jià)方法。將粒徑為1、3、5、10 μm的單分散熒光聚苯乙烯微球作為氣溶膠粒子霧化于采樣校準(zhǔn)艙5 min至粒子懸浮,當(dāng)待測(cè)采樣器與濾膜采樣器的采樣口粒子濃度相同時(shí),同時(shí)采樣5 min。結(jié)束后用30 mL去離子水將二者采集的顆粒洗脫,用熒光分光光度計(jì)測(cè)量待測(cè)采樣器的熒光濃度(Cout)和濾膜過(guò)濾式采樣器的熒光濃度(Cinlet),以1 μm的粒子為例,按照式(2),代入待測(cè)采樣器的采樣流量(Qout)和濾膜過(guò)濾式采樣器的采樣流量(Qinlet),計(jì)算待測(cè)采樣器的采樣效率(η1 μm)[26]:

(2)

An 等[27]采用非生物性粒子包括多分散性油酸粒子和氯化鉀粒子,通過(guò)激光粒子計(jì)數(shù)器或空氣動(dòng)力學(xué)粒徑譜儀測(cè)定被測(cè)采樣器的上游粒子濃度(Cup)和下游的粒子濃度(Cdown),按式(3)計(jì)算采樣物理效率(ECOLL,RCS):

ECOLL,RCS=1-Cdown/Cup

(3)

同時(shí),以液體沖擊式BioSampler采樣器為參考,同樣方法得到其采樣物理效率ECOLL,RCS,二者相除,得到被測(cè)采樣器的相對(duì)采樣物理效率。

劉佳琪等[28]以無(wú)熒光單分散聚苯乙烯微球模擬不同粒徑氣溶膠粒子,采用空氣動(dòng)力學(xué)粒徑譜儀測(cè)量未經(jīng)采樣的參比管路中的上游粒子濃度,測(cè)量被測(cè)的Andersen六級(jí)采樣器出口的下游粒子濃度,按與公式(3)相同的公式計(jì)算采樣物理效率。

Kesavan 等[29]通過(guò)產(chǎn)生惰性的多分散氧化鋁顆粒和液態(tài)熒光油酸顆粒(粒徑3.2,5.8,7.5,9.7,10.7和14.1 μm)的氣溶膠,以濾膜采樣器作為參比,同時(shí)采集。Coulter計(jì)數(shù)器和熒光計(jì)分別測(cè)定采集液內(nèi)和濾膜上的氧化鋁粒子和熒光粒子的數(shù)量(NC),根據(jù)取樣體積(VS)以及參比采樣器測(cè)得的艙內(nèi)氧化鋁粒子或熒光粒子的濃度(Cair),以式(4)計(jì)算其采樣(物理)效率(η):

(4)

相比以微生物為氣溶膠,以上方法可以準(zhǔn)確控制氣溶膠粒子的粒徑大小,減少了可能因微生物活率受影響而引起的誤差,縮短了實(shí)驗(yàn)周期。但非生物性粒子無(wú)法完全代替空氣中生物性粒子;對(duì)于撞擊式采樣器,惰性粒子撞擊在培養(yǎng)基或?yàn)V膜上不易洗脫,會(huì)有較多殘留,導(dǎo)致采樣物理效率測(cè)定值偏低。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定濾膜采樣器采用的濾膜種類,不同濾膜對(duì)聚苯乙烯微球的吸附回收效果是不同的,會(huì)導(dǎo)致結(jié)果差異;通過(guò)熒光分光光度計(jì)測(cè)量熒光濃度來(lái)計(jì)算采集到的單分散熒光聚苯乙烯微球的數(shù)量,會(huì)受等量標(biāo)準(zhǔn)熒光素分子數(shù)/微球、背景熒光等的影響,導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果產(chǎn)生較大不確定度。

不同原理的采樣物理效率評(píng)價(jià)方法的對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 不同采樣物理效率評(píng)價(jià)方法對(duì)比Tab.2 Comparisons of different methods for sampling physical efficiency evaluation

4 采樣生物效率

采樣生物效率一般指在規(guī)定的采樣條件(如采樣流量、特定微生物種類、微生物濃度、采樣時(shí)間等)下,所采集到的可培養(yǎng)微生物粒子量占其總量的百分?jǐn)?shù),又稱為微生物存活率。

采樣生物效率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)一般在氣溶膠實(shí)驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)采用人工氣溶膠發(fā)生法模擬自然環(huán)境進(jìn)行,以控制氣溶膠粒子的微生物種類、濃度、粒徑,減少外界諸多不可控因素的影響。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)采樣器對(duì)比培養(yǎng)法

如前所述,Andersen六級(jí)固體撞擊式采樣器和液體沖擊式AGI-30采樣器被國(guó)際空氣生物學(xué)會(huì)推薦為監(jiān)測(cè)空氣微生物生物粒子的標(biāo)準(zhǔn)采樣器,可作為參比用于其它類型生物氣溶膠采樣器采樣生物效率的評(píng)價(jià)。

楊文慧等[30]將中值粒徑為(1.60±1.08) μm的粘質(zhì)沙雷菌制成懸液霧化至實(shí)驗(yàn)倉(cāng),以Andersen六級(jí)采樣器為參比標(biāo)準(zhǔn),對(duì)5種空氣微生物采樣器(Andersen二級(jí)采樣器、AGI-30玻璃液體采樣器、Merck MAS-100采樣器、LWC-1采樣器、過(guò)濾式采樣器)進(jìn)行平行采樣,將它們與參比采樣器采集的菌量的比值作為待測(cè)采樣器的采樣生物效率。除Andersen二級(jí)采樣器與Andersen六級(jí)采樣器較高以外,其余采樣器均低于兩者。該實(shí)驗(yàn)中的粘質(zhì)沙雷菌的中值粒徑屬于人體可吸入顆粒范圍,較好的模擬了自然環(huán)境,具有一定的醫(yī)學(xué)意義。

液體介質(zhì)采集對(duì)脆弱的微生物具有一定保護(hù)作用,杜艷艷等[31]用白色假絲酵母菌產(chǎn)生氣溶膠,以AGI-30采樣器為標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)自制靜電采樣器的采樣效率。有研究表明AGI-30采樣器采集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)準(zhǔn)確性會(huì)下降,Tolchinsky等[32]只以AGI-30采樣器采樣前5min時(shí)的數(shù)據(jù)作為參比。Dybwad 等[33]以革蘭氏陰性細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、細(xì)菌孢子和病毒為對(duì)象,評(píng)估了9種不同采樣器(撞擊式、液體沖擊式、旋風(fēng)分離器式、靜電式、過(guò)濾式)相對(duì)于采用高效玻璃沖擊瓶捕集的BioSampler采樣器的基于端到端培養(yǎng)測(cè)定的采樣生物效率。結(jié)果表明,不同采樣器存在顯著差異,這取決于生物氣溶膠的壓力敏感性和顆粒大小,干式采樣器比濕式具有更低的采樣生物效率。

GB/T 39990—2021中推薦將粘質(zhì)沙雷菌有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、噬菌體PhiX174有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、萎縮芽孢桿菌有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等指示微生物配制成濃度為 104～105CFU/mL的菌液產(chǎn)生氣溶膠粒子,將采樣口等高的待測(cè)采樣器與參照標(biāo)準(zhǔn)采樣器(Andersen六級(jí)采樣器或AGI-30采樣器)各采樣1 min,進(jìn)行比較。該方法的改進(jìn)在于在2個(gè)采樣器的氣路的出口處分別再連接一個(gè)濾膜過(guò)濾式采樣器,捕集未被兩個(gè)采樣器采集到而逃逸的微生物粒子。計(jì)算2個(gè)采樣器各自的微生物存活率(存活率=采樣器采集粒子數(shù)/(采樣器采集粒子數(shù)+采樣器連接處濾膜采集粒子數(shù))),即待測(cè)采樣器存活率(Stest-eff)和標(biāo)準(zhǔn)采樣器存活率(Sref-eff)。之后按照式(5)計(jì)算相對(duì)存活率(Sre)即生物采樣效率(η)[26]:

(5)

該方法在采樣氣路末端增加濾膜過(guò)濾式采樣器,減少了采樣過(guò)程中菌的損失,但需要增加一些附屬抽氣設(shè)備和氣路的連接改造,以連接2個(gè)外部濾膜過(guò)濾式采樣器。

An等[27]采用枯草芽孢桿菌黑色變種孢子及其營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞,以BioSampler為參考采樣器,培養(yǎng)計(jì)數(shù)后,按照式(6)中的相對(duì)CFU計(jì)數(shù)值RCC(relative CFU count),計(jì)算離心式RCS型高流量采樣器的相對(duì)采樣生物效率RBE(relative biological efficiency):

(6)

式中:CUP,RCS和CUP,BIO分別為RCS高流量采樣器和BioSampler采樣器的上游的空氣中粒子濃度;tRCS和tBIO分別為RCS高流量采樣器和BioSampler采樣器的采樣時(shí)間;QRCS和QBIO為相應(yīng)的采樣流量。

4.2 示蹤劑生物效率評(píng)價(jià)法

將示蹤劑與微生物粒子混合同時(shí)產(chǎn)生氣溶膠進(jìn)行采集,示蹤劑的采集效率只受物理效率影響,無(wú)關(guān)微生物存活,以采集到的微生物濃度和示蹤劑的比值來(lái)表示待測(cè)采樣器的生物效率。Zhao等[34]以熒光素鈉作為示蹤劑,與糞腸球菌、大腸桿菌、空腸彎曲菌和滑膜分枝桿菌同時(shí)霧化產(chǎn)生氣溶膠,使用Andersen六級(jí)、AGI-30、OMNI-3000和Airport MD8采樣器對(duì)其進(jìn)行收集,熒光檢測(cè)器檢測(cè)示蹤劑濃度,以式(7)計(jì)算各采樣器對(duì)細(xì)菌的采樣生物效率(Eb):

(7)

式中:Csample,culturable為空氣中霧化采集0 min時(shí)的可培養(yǎng)菌的濃度;Csuspension,culturable為菌懸液中可培養(yǎng)菌的濃度;Csample,tracer:空氣霧化0 min時(shí)熒光素鈉的濃度;Csuspension,tracer為菌懸液中的熒光素鈉的濃度;m為霧化事件數(shù)(糞腸桿菌4例,其他細(xì)菌3例);A為霧化過(guò)程中可培養(yǎng)細(xì)菌的百分比。結(jié)果表明AGI-30對(duì)所有菌的采樣生物效率均較高。由于示蹤劑粒子和微生物粒子粒徑的差異,會(huì)導(dǎo)致二者采樣物理效率不同,從而引入采樣生物效率測(cè)量的不確定度。

4.3 基于ATP生物發(fā)光評(píng)價(jià)法

三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)存在于幾乎任何生物體中,其生物發(fā)光量與存活生物量成正比,可通過(guò)如光度計(jì)等儀器對(duì)采集液中的ATP含量進(jìn)行測(cè)定,是檢驗(yàn)存活生物量的一種較為方便的方法。Han等[35]用疏水表面靜電采樣器對(duì)ATP含量較高的真菌孢子進(jìn)行采集,并通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)粒度分析儀和ATP法,基于發(fā)光強(qiáng)度與孢子濃度的特異性校準(zhǔn)曲線,測(cè)定懸浮液中的孢子數(shù)量,以式(8)計(jì)算采樣效率(η):

(8)

式中:Nsample,ATP為ATP法測(cè)定的液滴中采集的孢子數(shù)量;RAPS為空氣動(dòng)力學(xué)粒度分析儀在10 min取樣時(shí)間內(nèi)每20秒測(cè)定的平均孢子濃度,cm-3;Qs為采樣器的采樣流速,L/min;t為采樣時(shí)間,min。

4.4 基于qPCR的評(píng)價(jià)法

郭建樹(shù)等[36]將采集的粘質(zhì)沙雷菌和大腸埃希菌噬菌體PhiX174氣溶膠粒子以qPCR的方法檢測(cè)其拷貝數(shù)濃度,以公式(9)計(jì)算自制濕壁氣旋式采樣器的總生物效率(ηtotal)。

(9)

式中:CAGI-30為AGI-30采樣器采集的細(xì)菌基因qPCR循環(huán)數(shù);Ctest為濕壁氣旋式采樣器采集的細(xì)菌基因qPCR循環(huán)數(shù);Vtest為濕壁氣旋式采樣器采集液體積,mL;VAGI-30為AGI-30采樣器采集液體積,mL。

核酸的提取效率、基質(zhì)中的抑制PCR擴(kuò)增的成分、核酸的降解[37],會(huì)影響對(duì)核酸的定量準(zhǔn)確性。最大的問(wèn)題是無(wú)法區(qū)分死活菌。Tseng 等[38]使用可選擇性穿透死細(xì)胞受損細(xì)胞膜并與DNA發(fā)生共價(jià)交聯(lián)進(jìn)而阻止PCR擴(kuò)增的疊氮溴化丙錠(propidium monoazide,PMA),結(jié)合qPCR實(shí)現(xiàn)了空氣中金黃色葡萄球菌死活菌的區(qū)分定量。評(píng)估了3種采樣器(AGI-30沖擊采樣器、BioSampler和Nuclepore過(guò)濾器采樣器)的采樣生物效率。采用qPCR法測(cè)定金黃色葡萄球菌細(xì)胞總濃度,PMA-qPCR法測(cè)定活細(xì)胞濃度。

但將PMA-qPCR方法應(yīng)用于實(shí)際采樣前必須考慮生物氣溶膠濃度、光照條件、擴(kuò)增子的長(zhǎng)度、DNA序列、pH值等可能影響PMA-qPCR效率的因素[39]。

4.5 絕對(duì)采樣生物效率評(píng)價(jià)方法

針對(duì)以往采樣生物效率評(píng)價(jià)方法都是針對(duì)參比采樣器進(jìn)行比較得到的相對(duì)采樣生物效率的問(wèn)題,Pogner等[40]使用一種基于層流的新型生物氣溶膠測(cè)試系統(tǒng),產(chǎn)生長(zhǎng)枝木霉、產(chǎn)紅青霉、巴西曲霉、枝孢樣枝孢霉、解淀粉芽孢桿菌的孢子的氣溶膠,通過(guò)激光粒子計(jì)數(shù)和基于顯微鏡和培養(yǎng)相結(jié)合的技術(shù)對(duì)3個(gè)采樣點(diǎn)的孢子濃度進(jìn)行測(cè)定,評(píng)價(jià)了7種采樣器的“絕對(duì)”采樣生物效率。

在監(jiān)測(cè)點(diǎn)1,用顯微鏡計(jì)數(shù)初始懸液中的孢子數(shù)SC,并通過(guò)稀釋涂抹法測(cè)定CFU,計(jì)算其可培養(yǎng)性CR。

(10)

在監(jiān)測(cè)點(diǎn)2,測(cè)定CR,評(píng)估霧化過(guò)程對(duì)細(xì)胞活力的影響。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)3,采用6通道粒子計(jì)數(shù)器,對(duì)粒徑0.3～5.0 μm的孢子進(jìn)行計(jì)數(shù)。

(11)

式中:SCe為監(jiān)測(cè)點(diǎn)3的預(yù)期孢子數(shù),m-3;SCi為起始懸浮液中的初始孢子數(shù),mL-1;0.19為霧化率,min-1;1.16為標(biāo)準(zhǔn)條件下艙內(nèi)氣流流量,m3/min。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)3的預(yù)期CFU的數(shù)量:

CFUe=SCe×CRCMP2

(12)

CFUe為監(jiān)測(cè)點(diǎn)3的預(yù)期,m-3,CRCMP2為監(jiān)測(cè)點(diǎn)2孢子霧化后的可培養(yǎng)性。

BSE為采樣器實(shí)際測(cè)得的CFUm與預(yù)期的CFUe之比。

(13)

不同原理的采樣生物效率評(píng)價(jià)方法的對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 不同采樣生物效率評(píng)價(jià)方法對(duì)比Tab.3 Comparisons of different methods for sampling biological efficiency evaluation

5 問(wèn)題及展望

在對(duì)采樣器采樣物理效率和采樣生物效率進(jìn)行計(jì)量評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況,選擇科學(xué)、簡(jiǎn)便可靠、不確定度小、成本可控的評(píng)價(jià)方法,嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件,并進(jìn)行足夠的重復(fù)次數(shù),以保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

采樣物理效率評(píng)價(jià)方法中,基于人工生物粒子的濾膜采樣器比較法接近真實(shí)環(huán)境,但操作較復(fù)雜。以惰性聚合物粒子作為氣溶膠的上下游粒子濃度比較法中氣溶膠粒徑準(zhǔn)確可控,免去培養(yǎng)步驟,但無(wú)法真實(shí)模擬對(duì)自然界的生物性粒子的采集。未來(lái)在新的采樣物理效率評(píng)價(jià)方法開(kāi)發(fā)上,可考慮將二者結(jié)合起來(lái),在粒徑可控的惰性粒子上吸附結(jié)合可培養(yǎng)的微生物細(xì)胞。

采樣生物效率評(píng)價(jià)方法中,以Andersen六級(jí)采樣器和AGI-30做為參比標(biāo)準(zhǔn)采樣器的采樣生物效率評(píng)價(jià)方法是目前較為主流的方法,Andersen六級(jí)不利于大粒徑粒子收集的劣勢(shì)和AGI-30不利于小粒徑收集的特點(diǎn),二者某種程度上可以互補(bǔ)。因?yàn)閰⒈炔蓸悠鞅旧淼牟蓸由镄什⒉荒苓_(dá)到100%,因此使評(píng)價(jià)結(jié)果存現(xiàn)偏差。無(wú)需參比采樣器的絕對(duì)生物效率評(píng)價(jià)方法代表了未來(lái)的發(fā)展方向,但其在活菌絕對(duì)濃度的準(zhǔn)確定量上面臨挑戰(zhàn)。