用于微生物气溶胶动态吸入实验暴露浓度监测的采检方法

徐雄利，潘沪湘，任小孟，陈 茜，袁海霞，陈双红

正确的采样方法是微生物气溶胶暴露的评价基础。由于进行动态吸入染毒实验的动物染毒控制装置是一个相对封闭独立的系统，而微生物气溶胶因自身特性，与化合物气体相比更易发生沉降，以致其暴露浓度的稳定性较差。故当进行微生物气溶胶动态吸入实验时，其有效暴露浓度需进行多个时间点连续采样监测，常规的采样方法因条件限制无法胜任。根据实验需求，笔者摸索出一个适用于限制条件下的连续采样方法，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 液气类动式染毒控制装置 微生物气溶胶动态吸入毒性实验是依托HOPE-MED 8050F液气类动式染毒控制装置(天津合普工贸有限公司)进行。该动式染毒控制装置主要由染毒柜，样品雾化发生装置、机械通风系统3部分组成。染毒柜为1个体积为630 L透明可视化动物舱，有进出气孔、温度、湿度及压力测定装置。柜体中下部设采样孔有管线连接与外侧屏蔽柜带手动阀门的采样口相连，底部可随时排污;样品雾化发生装置包括气液泵盒及定量自动控制装置，工作进气流量为(2.3±1.0)m3/h，菌悬液气化量为5 ml/min，菌悬液由定量泵直接给入雾化，雾化颗粒直径＜20μm;机械通风系统由空气压缩机、气体滤过器、气体流量控制、流量显示计等组成。该装置主体结构如图1。

图1 HOPE-MED 8050F液气类动式染毒控制装置主体结构

1.2 微生物气溶胶采样方法 利用QC-2型大气采样仪(北京市劳动保护科学研究所)提供采样动力，以一次性无菌注射器为采样工具，对染毒柜内空气进行采样。QC-2型大气采样仪进气口经橡胶管与HOPE-MED 8050F液气类动式染毒控制装置上带手动阀门的采样口连接;出气口经橡胶管排气于装有消毒液的容器。以0.5 L/min的流量从染毒柜向外抽气，抽气30 s，以平衡采样口、连接管线及染毒柜内压力与气溶胶浓度;而后采集50 ml染毒柜内空气作为微生物气溶胶暴露的监测样本。以50 ml一次性注射器在与HOPEMED 8050F液气类动式染毒控制装置采样口连接的橡胶管进针，缓慢抽拉至50 ml，反复抽吸2次，以减少针筒管壁对微生物气溶胶的吸附。第3次抽吸的50 ml柜内气体以气过液面的方式，缓慢注入含50 ml浓度为0.45%NaCl溶液的无菌收集瓶中，震摇后静置于冰面2 h，取其中200μl液体至90 mm普通营养琼脂平板，共3个平行平板，以无菌玻棒均匀平推至干燥，于37℃培养24～48 h后进行菌落计数。

空舱实验时，微生物气溶胶连续雾化发生2 h，每个采样口，每30 min进行1次采样，每个样本进行3个平行平板培养，实验过程重复3次。动物吸入毒性实验时，次微生物气溶胶连续雾化发生2 h，每30 min进行1次采样，每个样本进行3个平行平板培养，连续进行3次相同条件的重复实验。

1.3 统计学处理 采用SPSS 10.0统计软件对实验数据进行方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 空舱实验时，染毒柜内微生物气溶胶均衡性采检结果

在室温为(20±1)℃，进气流量为(2.3 ±0.1)m3/h，菌悬液气化量为5 ml/min实验条件下，每30 min分别从4个采样口(A、B、C、D)抽取舱内空气50 ml，进行微生物气溶胶浓度测定，每个样本进行3个平行平板培养。经方差分析，染毒柜空气中微生物气溶胶浓度在各监测点之间、不同采样时间之间无明显差异(P＞0.05)，见表1。

表1 空舱实验时柜内微生物气溶胶暴露浓度不同采样口采样结果比较

2.2 动物吸入染毒实验时，染毒柜内微生物气溶胶均衡性采检结果

根据具体实验要求选择实验动物，进行单次暴露时间为2 h的连续微生物气溶胶吸入实验。在室温为(20±1)℃，进气流量为(2.3±0.1)m3/h，菌悬液雾化量为5 ml/min条件下，每30 min分别从A、B采样口抽取舱内空气50 ml，用以测定微生物气溶胶浓度，每个样本进行3个平行平板培养。经过3次相同条件的重复试验，各次实验的舱内微生物气溶胶均保持稳态浓度在(5.1～7.3)×107cfu/m3，各时间点的微生物气溶胶暴露浓度均值差异无统计学意义(P＞0.05)。

3 讨论

动式吸入染毒实验是用于研究毒物经呼吸道吸入的毒性作用机理和防治措施等的重要实验手段。目前有关化合物吸入染毒的毒理学研究已有较多报道，但微生物气溶胶吸入染毒的毒理学研究报道甚少，关于实验中微生物气溶胶暴露浓度及稳定性监测的采检方法鲜见报道。

动式吸入染毒实验的首要技术要求在于:染毒物在柜内各点浓度分布均匀;染毒过程中浓度稳定［1]。目前常用的生物气溶胶的采样方法大体分为沉降法、撞击式采样法、离心涡旋法等［2]，这些采样方法及使用的采样器均不可避免微生物气溶胶外泄，而不适于现有的实验条件。本课题组设计的方法是在不破坏动式染毒控制装置密闭性的条件下，利用液气类动式染毒控制装置现有的采样口，以一次性注射器为采样工具，以0.45%NaCl溶液为采样介质，以气过液面的方式收集染毒柜内的微生物气溶胶;通过对收集了微生物气溶胶的采样介质进行培养，并进行暴露浓度的计算。实验结果表明，应用本方法采检的微生物气溶胶浓度在2 h内基本稳定，不同时间及不同采样口采样浓度变化的差异无统计学意义(P＞0.05)，满足微生物气溶胶吸入毒性实验的要求，同时也不会造成微生物气溶胶外泄而影响周围环境。本方法的建立为今后开展微生物气溶胶的吸入毒性检测和评价实验提供了气溶胶浓度及稳定性监测的有效采检方法。

［1] 潘瑞辉，谭建琪，黄曙海，等.动式吸入染毒装置对4种化学物质雾化效果的评价［J] .广西医科大学学报，2007，24(6):874-876.

［2] 张惠力，甄世祺，周明浩，等.生物气溶胶采样技术研究进展［J] .环境监测管理与技术，2011，23(4):18-20.