空气微生物采样及发展趋势

空气微生物采样及发展趋势

李涛

(成都市疾病预防控制中心，四川610021)

空气中微生物主要来源于土壤、水体表面、动植物、人体及生产活动、污水污物处理等?，其组成浓度不稳定，种类多样，有细菌、真菌、病毒、噬菌体等【3 J。空气中微生物以气溶胶形式存在，气溶胶即固态或液态微粒悬浮在气体介质中的分散体系。空气中悬浮的带有微生物的尘埃、颗粒物或液体小滴，就是微生物气溶胶?I。空气中微生物的多少是空气质量的重要标准之一。要了解空气中微生物的含量、种类、成分就必须将稀疏地散布的微生物气溶胶粒子采集到局限性的表面和小体积的介质中，以便观察和分析，这就需要特殊设计的空气微生物采样器。

自1679年荷兰人列文虎克发明了显微镜以来，两个世纪后的1861年法国科学家巴斯德第一次从空气中采到了微生物，从此开辟了空气微生物采样的新领域【4J。100多年来，设计了多种多样的采样器，归纳起来可分为五类，即惯性撞击类、过滤阻留类、静电沉着类、温差迫降类和生物采样类。本文仅就医疗卫生方面采用的型别予以简要介绍。

1 惯性撞击类

1．1 自然沉降法自然沉降法是德国细菌学家K0dl早在1881年建立的。它是利用空气微生物粒子的重力作用，在一定的时间内，让所处区域的空气中微生物颗粒逐步沉降到带有培养介质的平皿内的一种采样方法。本法虽然古老，但由于其所需设备简单，方法易行，能对空气污染情况作初步了解，因此在相当长的时期内是空气微生物检测的一种最常用的方法，在我国广大基层医疗卫生部门仍被广泛利用。其主要缺点是：(1)由于地心吸引弱，小粒子很难在短时间内采集到，特别是对呼吸道感染有重要意义的1—5tan微粒，在空气中沉降速度慢、悬浮时间长，沉降法对其捕获率低。(2)容易受外界气流影响。(3)我国较普遍使用奥姆斯基公式将平板上长出的菌落数，换算成一定体积空气中的微生物含量。奥姆斯基根据经验设定：营养琼脂上暴露5m．m后生长的菌落相当于10L空气中的微生物颗粒。计算公式为：d =5IXIX)N ／At，式中A为平皿面积(c )，t为暴露时间(mm)，N为培养后平皿生长菌落数。实践证明，空气微生物沉降量与空气微生物粒子浓度间确实存在着非常明显的正相关关系，但沉降量还和颗粒的大小这一基本因素有关，而此公式忽略了这一因素，因此这种换算不够科学。实践也证明，套用此公式会导致结果明显偏差 2。我国公共场所空气中细菌总数的评价单位已改为d 皿，不再套用此公式。自然沉降法粗糙，不能测定空气流

量和悬浮在空气中的小粒子上的细菌，但对于那些因菌粒子沉着而致的污染，例如伤口的污染仍有一定的价值。

1．2 射流撞击式采样器(裂隙式采样器) 这是当今微生物采样器中应用最广泛、品种最多的一类采样器。它是利用各种抽气装置，以每分钟恒定气流量，使空气通过狭小喷嘴，以便空气和悬浮于其中的微生物粒子形成高速气流，在离开喷嘴时气流射向采集面，气体沿采集面拐弯而去，而颗粒则按惯性继续直线前进，撞击并粘附于采集面上，从而被捕获。这类采样器能作空气微生物的定量测定。按其所用的撞击面不同，又分为固体撞击式采样器和液体撞击式采样器两种。

1．2．1 固体撞击武采样器固体撞击式采样器的采集面为固体表面。如营养琼脂，或涂覆有一薄层粘性介质的固体表面。这类采样器有单级撞击型和多级撞击型两种。ders肌采样器是美国氏研制并于1958年报道的一种6级筛板式空气微生物采样器，它由6个带有微细孔眼的金属撞击圆盘组成，盘下放置盛有培养基的平皿(该平皿不能转动)，每个圆盘由400个环形排列小孔，由上到下孔径逐级减小。气流速度由此逐级增大，把粒子逐级撞击在平皿上。它不仅能测定空气中活性粒子数量，且能测定其大小。AI鲫采样器具有以下特性：(1)采样粒

谱范围广，一般在0．2～20tan。(2)采样效率高，对呼吸道最易沉着的粒子大小逃失少。(3)微生物存活率高。(4)敏感性高。(5)操作简便。其缺点是：存在由于壁损失，粒子从采集面滑脱和粒子被打碎等所致的采样结果误差。每次采样的手续复杂，所需营养琼脂平板也比较多。国产的多级撞击型采样器有CA6和CA7．型，它们是参照Andel'~l采样器文献资料，采用国产元件生产的国产6级安德森采样器和2级安德森采样器L1 。m 型空气微生物采样器，是我国自行设计的一种单级固体撞击式采样器，它由采样头、流量计、抽气泵、电源电路4部分组成。其特点是：(1)采样喷嘴是排成一线的l8个圆孔，营养琼脂平板在采样时可转动，这样有圆孔喷嘴采样效率高的优点，又克服了粒子重复撞击在一起的缺陷。(2)采样装置可以从主机上分离出来，悬在特定的采样区域。(3)喷嘴和撞击面距离恰当设计采样效率高。

(4)功能比较完善，适用范围广。m 一Ⅱ型尚有时间记忆结构。缺点是：(1)虽对1—5tan颗粒的捕获率较高，但对5—20tan大粒子捕获率仍显不足。(2)采样时菌落有时会相互融合和产生静电，影响捕获效率L4J。现有结构繁简不同功能多少有异的三种型别采样器。单级固体撞击式采样器尚有英国的casel】a裂隙式采样器、前苏联及东欧一些国家常用的KpOIDB 采样器、捷克生产的Aen~dmp采样器、B叫rdi】】伽裂隙式采样器、单级筛板式固体撞击采样器等。

1．2．2 液体撞击式采样器液体撞击式采样器和固体撞击式采样器一样，是利用喷射气流的方式将空气中的微生物粒子收集在小体积的液体中L4J。该采样器具有以下优点：(1)适于高浓度的空气微生物采样。(2)能将采集的样品分别分析。(3)采样时因气流冲击和采样液搅动，可将粒子中的微生物释放并均匀分布于采样液，从而能测出空气中活微生物数量，而固体撞击采样器只能反映空气中含活菌粒子数。(4)采样液有保护作用，对脆弱的微生物(如病毒、立克次氏体)也能采样。(5)使用方便、价格低廉、易消毒、可反复使用。其缺点如下：(1)不适宜低温或长时间采样。(2)采样空气流量小，微生物浓度低时，难于检测。(3)采样液易污染。(4)由于是玻璃制品携带不便，也不适宜现场多次采样 3。液体撞击式采样器中最著名的有Porton采样器和AGI一3o采样器。另外还有Shipe采样器、多级液体撞击式采样器及冲刷式采样器。

1．3 离心撞击式采样器离心撞击式采样器是利用气体在旋转径路中运动时所产生的离心力，使粒子获得一定动量，并因其惯性而偏离气体流线，撞击沉着在附近的采集面上。这类采样器主要有RCS型及国产的LWC—I型。这两种采样器本体均由采样头、电源和时间控制3部分组成。它形如大手电筒，采用直流电源【2J。由于离心撞击式采样器结构简单、体积小、重量轻、噪音小、使用方便灵活，对空气微生物粒子捕获率较高，因而在全球领域得到普遍应用。先后同SAS、C瞅丑la、Ross、An&_zaen型、微孔滤膜式、吸收棉式、全玻璃撞击式、JWL—I 型、旋风式等9种采样器相比较，其采样效率除旋风式外，都高于或等于它们。另外离心撞击式采样器不仅可采到空气中的细菌，还可采集到真菌、病毒(T一3噬菌体)及霉菌毒素 3。RCS及LWC—I型同样也存在着缺陷：(1)无法判断其采气量和有效采气量。(2)有效采气量不恒定。(3)对于呼吸道感染有重要意义的5pm 以下的微生物粒子采样效率低。(4)由于一部分细菌粒子会损耗于抽气叶轮的叶片上，而导致结果误差。(5)采样片及其外套的灭菌存在问题

2 过滤阻留类

过滤采样即是利用抽气装置，使空气通过滤材而使微生物粒子阻留在滤材上，供进一步分析。此类采样器的特点是能在低温条件下采样，采集效率高 2。实验证明它比缝隙采样法、肌型对微生物粒子的捕获率要高 8。但过滤式采样器使耐干燥能力低的微生物会被气流吹干致死，且滤膜孔径易堵塞，难以保持稳定的采气量。根据过滤所用材料不同，它有深层过滤和膜式过滤两种采样器。前者是指由纤维型或颗粒型介质制成的，采样效率高，但滤材不能直接培养，影响准确性。后者有不溶性滤膜和可溶性滤膜，不溶性滤膜有硝酸纤维素酯或醋酸

纤维素酯或其混合物，可直接贴在培养基表面培养，而可溶性滤膜有味精滤膜、明胶滤膜等，采样后溶入水中即可分析

3 静电沉着类

静电沉着采样器是利用高压静电场，使空气中的微生物粒子带上一定量的电荷后，被带相反电荷的采集面所吸着，而将空气中微生物采集下来。其基本结构包括高压电源、放电电极、采集电极(即采集面)和抽气装置。具代表性的有LVS／IOK大容量静电沉降采样器和小型圆管式静电沉着采样器。其特点是：(1)采集空气标本容量大。(2)浓缩空气倍数高。(3)对小粒子的捕获率高。(4)实用性强(适于空气中微生物浓度很低条件下的采样，尤其是空气中致病微生物的采集)t3】。其缺点是在电晕放电过程中会产生紫外线、臭氧和氧化氮，这对微生物的存活不539利；其次，空气的相对湿度≥85％时易漏电，采样效率低；另外设备大、结构复杂，使用维护和消毒均不便。

4 温差迫降类

温差迫降采样器是基于粒子的热泳原理，使空气中的微生物粒子沉着于采集面上。粒子从温度高的区带向温度低的区带运动叫热泳。采样器结构包括加热面、冷却面和狭窄的空气通道。其特点是：可将采样滤纸片贴于营养琼脂上直接培养；对于低浓度气溶胶，它快速、简单和对粒子的损伤小。但对高浓度气溶胶，存活的微生物的回收率低；其缺点有采气量小，采样时间只能维持5min；此外采集面需要冷水冷却，使用也不便利。因此，在空气微生物采样方面，除了实验室进行过个别工作外，没有在现场中获得应用。

5 生物类

生物类采样器即用敏感的动物和植物来进行空气微生物的检测。如：c0唧等用34只猴和50只狗暴露于靠近Ttm．80n沙漠的空气中采集到了厌酷球孢子菌，而每天暴露的专供培养该病原体的营养琼脂平板一直没采到任何厌酷球孢子菌。还有C0ll或用草原狼、狐狸、田鼠检测洞穴空气中的狂犬病毒；Bt'm~hman等用猴测出空气中的炭疽杆菌。虽然生物类采样器除了具有一般空气微生物采样器所具有的捕获粒子的功能外，还能使进入呼吸道的微生物粒子保持适合的温度和湿度以及良好的采集面，并提供生长繁殖场所，但由于动物的呼吸量较小，需要暴露的时间长，所用动物量较多，携带管理也不便，除了在其他采样方法无法解决的情况下，动物采样法实际上无法推广应用。

6 采样器的选择

根据F蛐li(1980)的建议，在选择采样器时应考虑如下因素：(1)采样器的灵敏度；(2)采样效率；(3)可重复性；(4)使用方便；(5)有利于微生物存活；(6)易于分析；(7)易于操作；

(8)粒子大小的区分；(9)价格。一般认为采细菌类大的活性粒子，RCS。LWC—I及Andersen 采样器最好，采病毒LVS最合适。

7 空气微生物采样发展趋势

任何空气微生物采样都要求保证标本尽可能反映原始状态，但到目前为止，还没有一种采样技术能满足这一要求。又因空气微生物采样是由多方因素决定的，所以西方学者提出要用联合技术才能解决。目前有五种发展趋势：(1)复合式的空气微生物采样装置；(2)大流量的空气微生物采样装置；(3)小活性粒子的空气微生物采样技术；(4)联合的空气微生物采样措施；

(5)快速自动化是空气微生物采样的理想途径[引。