航行期间潜艇舱室空气微生物浓度检测与分析

张建平，陈双红，任小孟，周宏元

微生物污染是密闭环境中人体主观不适和健康被动损害的重要原因之一［1⁃2］。 普通微生物污染可导致建筑综合征及感染相关性疾病，致病微生物可致感染性和致死性疾病，微生物代谢产物及霉菌毒素的低剂量长期暴露可诱发精神损害、癌症及遗传性致畸等多种疾病［3］。 航行期间潜艇是典型的密闭环境，人群密度高、新风效率低，可能存在微生物污染风险。 为掌握潜艇舱室空气微生物本底水平，本研究抽样调查执行7 d 以上作训任务的潜艇，获得3种不同类型的潜艇舱室空气微生物数据并进行比较分析。

1 材料与方法

1.1 采样设备及操作要求

空气微生物采样选用撞击式六级空气微生物采样器（FA⁃1 型，辽阳市康洁仪器研究所），采样平板为直径90 mm 预制营养琼脂平皿（上海科玛嘉生物科技有限公司）。 采样方法按照GB／T 18204.3《公共场所卫生检验方法空气微生物》 以及GB／T 1883—2002《室内空气质量标准》要求进行。

1.2 采样部位及采样频率

以航行7 d 以上潜艇为研究对象，分别抽样艇A、艇B 和艇C。 采样部位主要包括指挥战位、住舱、会议室、餐厅、医务室、出风口和储藏室。 码头封舱时舱内空气采样作为对照，航行期间，每隔2 ～3 d采样1 次。 每个采样点进行3 组平行采样。

1.3 采样点布点要求

根据采样舱室面积设置采样点的数量，舱室面积小于10 m2设置1 个采样点、10 ～30 m2设置3 个采样点。 采样点布置以均匀分布为原则，采样点为1 个时，布置于采样舱室中央位置；采样点为2 ～3个时，布置于采样舱室一条对角线三等或四等分点上。 采样点高度为1.2 ～1.5 m，与人呼吸带高度一致。 采样设置点避开通风口且离舱壁距离大于0.5 m。

1.4 微生物培养及计数方法

平板采样后，盖好倒置放入便携式恒温培养箱培养，设定温度35 ～37℃、培养48 h；培养完成后计数各平板菌落数。 空气中细菌菌落数以每立方米菌落形成单位（cfu／m3）表示。

式中：M为单次采样微生物总数（cfu／m3），S为采样平板计数菌落数（cfu），V为采样空气体积（L）。

1.5 统计学处理

应用SPSS 25.0 软件进行数据统计分析，采用Shapiro⁃Wilk 进行正态性检验，计量数据以均数±标准差（±s）表示，各采样点空气微生物浓度与码头封舱采样数据的组间比较采用单因素ANOVA 检验，各采样点空气微生物浓度与GB／T 1883—2002规定的空气微生物浓度限值2 500 cfu／m3的比较采用单样本t检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 潜艇舱室空气微生物浓度分布特征

艇A 航行周期内各战位微生物浓度平均值大小依次为：干部住舱＞士兵住舱＞指挥舱＞餐厅＞会议室＞储藏室。 各采样点空气微生物浓度与对照采样数据比较均明显升高（P＜0.05）。 见表1。

表1 艇A 舱室空气微生物浓度（cfu／m3，每部位n ＝3）

艇B 航行周期内各战位微生物浓度依次为：士兵住舱＞餐厅＞干部住舱＞指挥舱。 各采样点空气微生物浓度与对照采样数据比较均明显升高（P＜0.05）。 见表2。艇C 航行周期内各战位微生物浓度依次为：出风口＞士兵住舱＞指挥舱＞餐厅＞储藏室＞会议室＞医务室。 指挥舱、士兵住舱、会议室、餐厅、储藏室和出风口各采样点空气微生物浓度与对照相比较均明显升高（P＜0.05）；医务室采样点空气微生物浓度亦高于对照采样点，但差异无统计学意义（P＞0.05）。 见表3。

表2 艇B 舱室空气微生物浓度（cfu／m3，每部位n ＝3）

表3 艇C 舱室空气微生物浓度（cfu／m3，每部位n ＝3）

2.2 潜艇舱室空气微生物浓度评价 艇A 指挥舱、士兵住舱和干部住舱采样点空气微生物浓度均值高于2 500 cfu／m3（GB／T 18883—2002 规定的空气微生物浓度限值），但差异无显著性意义（P＞0.05）；会议室和餐厅采样点空气微生物浓度最大值均高于2 500 cfu／m3。 见图1。

图1 艇A 舱室空气微生物浓度（每部位n ＝3）

艇B 士兵住舱、干部住舱和餐厅采样点空气微生物浓度均值高于2 500 cfu／m3，差异有显著性意义（P＜0.05）。 指挥舱采样点空气微生物浓度均值高于2 500 cfu／m3，但差异无显著性意义（P＞0.05）。见图2。

图2 艇B 舱室空气微生物浓度（每部位n ＝3）

艇C 出风口采样点空气微生物浓度均值高于2 500 cfu／m3，但差异无统计学意义（P＞0.05）；指挥舱和士兵住舱采样点空气微生物浓度最大值均高于2 500 cfu／m3。 见图3。

图3 艇C 舱室空气微生物浓度（每部位n ＝3）

3 讨论

潜艇舱室环境相对密闭、空间狭小、人员密集，是空气传播疾病爆发的高风险区域。 呼吸道感染、不明原因发热、皮肤浅表感染、口腔炎症性感染及群体性腹泻等致病微生物所致的感染性疾病一直居长航疾病谱首位［4］。 舱室空气中微生物浓度是判断空气洁净程度和是否存在生物污染的重要指标。 因此，开展密闭空间微生物污染水平评估，对科学预测舱室生物环境质量、及时开展潜艇舱室环境管理与污染源控制有重要意义。

本研究抽样调查数据显示航行期间舱室空气微生物浓度均明显高于码头封舱对照（其中：每艘艇码头封舱对照样本微生物浓度相同），表明新风状态明显影响舱室空气微生物浓度。 潜艇航行期间，舱室空气与自然界大气隔绝，成为一个完全密闭的环境，舱室内的空气不能与外界交流，只能在舱室空调系统的作用下，各舱室之间的空气进行对流，且舱室内机械设备、电子仪器和指战员处于工作状态，艇内温湿度较高，微生物容易繁殖、传播。

通常生物体携带的微生物会随着各项生命活动进入到周围空气中［5］。 本次调查结果显示，住舱、指挥舱、餐厅人员密度大、活动频繁，空气微生物浓度普遍高于会议室、储藏室和医务室，表明舱内空气微生物浓度分布情况与人员密度和活动频繁度具有正相关性。 出风口空气微生物浓度高于其他舱室监测浓度，表明出风口风速高、局部悬浮气溶胶粒子数量多，舱室空调系统中存在沉积微生物二次污染的情况。

以往的研究结果显示，空气微生物超标，易引起艇员发生过敏及感染性疾病，威胁艇员健康［5］。 本次调查数据中，艇B 航行期间各采样点空气微生物浓度均高于2 500 cfu／m3，且士兵住舱、干部住舱和餐厅采样点空气微生物浓度与GB／T 18883—2002规定的空气微生物浓度限值2 500 cfu／m3比较，有显著性差异；艇A、艇C 航行期间各舱室空气微生物平均浓度，以及指挥舱、士兵住舱等部分舱室空气微生物浓度最大值均已超过2 500 cfu／m3，提示3 种类型潜艇舱室环境均存在污染风险。 本研究不仅关注了微生物浓度平均值，还关注了微生物浓度最大值，主要是由于空气微生物浓度最大值对指示微生物对人员的暴露风险也具有重要意义［6］， GB／T18204.3—2013《公共场所卫生检验方法》第3 部分空气微生物一节中指出，一个区域空气中细菌总数的测定结果按该区域全部采样点中细菌总数测定值中最大值给出。 因此，艇A、艇C 部分舱室微生物浓度最大值超过2 500 cfu／m3，提示这2 类潜艇空气微生物浓度对艇员存在身体健康损害的风险。 由于潜艇类别及执行的作训任务不同，艇B 人员密度最大，舱室微生物浓度均值最高，这进一步印证了舱内空气微生物浓度分布情况与人员密度具有正相关性。 艇A 采用先进动力来源，续航能力强，自持力长，任务期间未上浮通风，舱室微生物浓度在艇B 与艇C 之间。 艇C在水下航行受蓄电池电量的限制，夜间有上浮通风，舱室微生物浓度均值最低，表明稀释通风能够有效改善舱室内空气质量。 在执行作训任务不便于上浮通风的情况下，建议定期开展舱室生物环境清洁及控制，如表面擦拭、空气过滤、吸附以及紫外照射，以减少潜在的生物源性疾病发生风险。