PM2.5的微生物组成采样与分析方法

2016-02-07 18:07韩广欣
资源节约与环保 2016年10期
关键词:采样器复合膜气溶胶

张 茜 韩广欣 马 争

(河北师范大学汇华学院河北石家庄050000)

PM2.5的微生物组成采样与分析方法

张茜韩广欣马争

(河北师范大学汇华学院河北石家庄050000)

PM2.5具有广泛的来源,而且微生物组成复杂,现阶段针对不同的PM2.5研究目的,形成了不同的采样和分析方法,例如FRM、FEM等采样方法,随着大气细颗粒污染特征越来越明显,PM2.5的微生物组成采样与分析方法越来越受到关注,本文针对此两方面展开研究,为更加全面的认识PM2.5做出努力。

PM2.5;微生物采样;分析方法

PM2.5即空气动力学直径在2.5μm以下的大气颗粒物,其通常包括水溶性颗粒物种、无机多元素、碳组分等成分,在空气中悬浮的微生物会形成微生物气溶胶,不仅在来源、种类等方面表现出多样性的特点,而且具有活力易变、散播多维、沉淀再生、感染广泛等特点,对PM2.5微生物组成采样与分析需要结合PM2.5介质和采样器实现。

1  PM2.5的微生物采样

现阶段具有空气微生物采样功能的采样器种类较多,例如Andersen采样器等在细菌类微生物采集中较为常用;LVS在病毒采集中较为常用等,在具体采样器选择时要保证采样微生物的活性保持,而且在生长过程中不会受到外界因素的损伤。PM2.5作为有机气溶胶的重要来源,其主要存在于交通污染和固体污染的排放中,对空气质量和人体均会产生严重的影响,由于空气中的微生物种类多样,如口蹄疫病毒、大肠杆菌、假单胞菌、厌氧菌等,对PM2.5微生物组成采样进行分析可有效的避免传染病的爆发[1]。

现阶段人们结合空气动力学和国内外气溶胶采样器的研究现状,研制了PM10~PM2.5分级采样器,对PM2.5微生物组成采样具有积极的作用。此类分级采样器将气溶胶微粒过滤机制P=exp]和撞击式采样器的工作原理有机融合,其中α代表填充密度;T代表滤材厚度;df代表纤维直径;代表单一纤维过滤的总效率;P代表悬浮微粒的穿透率,通过气溶胶微粒过滤机制可以对采集器的捕捉性能进行反映。现阶段通常将采样器采样的物质动力学行为表示为其中rr代表颗粒的密度;v0代表喷嘴进口空气的平均流速;dp代表颗粒空气动力学直径;m和W分别代表空气粘度和采集器喷嘴的直径;c代表康宁校正因子[2]。空气在负压作用下会以一定的速度进入采样器,但由于空气中含有的颗粒直径差异形成的动量不同,气流较大的颗粒会在采样器捕集板处集中,而粉尘会运动至过滤材料并被其截留,实现过滤不同颗粒的目的,所以可以对空气中PM10和PM2.5实现分离,并获取相关的数据。在此基础上制备制膜液、复合膜,对壳聚糖醋酸溶液的浓度和其应用的厚度、复合膜的微孔结构、通量、采样时间等进行确定,并在此基础上,利用复合膜截留法、复合膜富集法等,针对PM2.5中可能存在的大肠杆菌噬菌体、细菌、甲流感病毒等进行采样。

2  PM2.5微生物组成的分析方法

人体的生理结构决定,人体对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力,PM2.5除了本身对人体呼吸系统具有直接的刺激作用、致敏作用外,它还可能作为携带细菌微生物、病毒和致癌物的载体侵入人体肺部,严重危害人体健康,所以对PM2.5微生物组成进行分析具有重要现实意义[3]。现阶段主要通过T—RFLP、克隆文库和测序方法等对其微生物组成进行分析,其中T—RFLP分析方法在分析PM2.5微生物群落特征方面的效率和准确性较高;结合各种分析方法可以发现PM2.5颗粒物的细菌群落主要包括拟杆菌纲、放线菌纲、支原体和变形杆菌四种菌群构成,其分别占PM2.5微生物成分的2.91%、10.67%、47.76%和44.66%,在此基础上可以将其细菌群进一步分为7个纲和19个属,针对每种成分在PM2.5中的所占比例,可以对其主要存在污染性的微生物进行确定,为城市规划和公共环境健康评价提供依据,在检测中发现PM2.5中的真核微型生物群落可以划分为11个属,这对更加全面的对PM2.5微生物组分进行分析提供了支持。结合细菌总数=培养皿上细菌菌落数×稀释倍数/采样器流量×采样时间×1000的计算公式可以对单位PM2.5中含有的细菌总量进行计算,在以上分析方法应用的过程中需要注意撞击距离会影响空气的流动速度、采样流速会对空气流动产生影响、切割板导流孔的直径对截留成分会产生影响,在具体应用的过程中需要结合实际需要进行灵活的调整。同时相同的滤膜材料对微生物气溶胶的影响也存在差异,在对PM2.5微生物组份进行分析的过程中应避免应用具有杀菌或抑制作用的滤膜材料,复合膜凭借自身的生物活性,在此方面的应用范围较广,通过对PM2.5微生物组成的分析方法研究,可以为不同区域的PM2.5微生物污染防治提供依据,所以相关研究应受到高度关注。

3 结语

通过上述分析可以发现,对PM2.5微生物组成采样和分析,对降低PM2.5的环境污染和对人身健康的威胁具有重要的意义,在采样的过程中需要结合微生物溶胶的特点选择适当的采样方法,相关研究随着PM2.5大气污染范围的不断扩大而越来越受重视。

[1]杨复沫,段凤魁,贺克斌,PM2.5的化学物种采样与分析方法[J].中国环境监测,2014,05:14-20.

[2]杨雪,刘大锰,孙俊玲,北京市大气PM2.5中多溴联苯醚污染水平与来源分析[J].现代地质,2010,02:355-361.

[3]王步英,郎继东,张丽娜,方剑火,曹晨,郝吉明,朱听,田埂,蒋靖坤.基于16S rRNA基因测序法分析北京霾污染过程中PM2.5和PM10细菌群落特征[J].环境科学,2015,08:2727-2734.

河北师范大学汇华学院科学研究项目(20150410)。

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