（环境科学专业论文）青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究.pdf

青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 秋冬季生物气溶胶中陆源和海源细菌及真菌粒径分布趋势基本不变，陆源和 海源细菌粒径呈偏态分布，主要分布在粗粒子( 2 1 岬) 中；陆源和海源真菌呈对 数正态分布，主要分布在1 1 4 7 1 a m 之间。陆源和海源细菌中值直径的变化范围 分别为4 6 8 6 4 9 p r a 和4 4 0 6 3 3 岬，陆源和海源真菌的变化范围为2 4 2 3 6 8 i _ u n 和2 5 8 3 2 2 t x r n ，细菌的中值直径明显高于真菌，且变化范围大于真菌。 运用多元线性回归模型初步探讨了常规气象因素( 气温、湿度和风速) 对生物 气溶胶中微生物浓度的影响，结果表明陆源细菌有5 1 的浓度变化与气温相关， 陆源真菌有8 2 的浓度变化与相对湿度相关，海源真菌有2 2 0 的浓度变化与 气温和相对湿度相关，而海源细菌与温度、相对湿度和风速的相关性不显著。 青岛近海典型晴天下陆源和海源细菌及陆源和海源真菌的平均浓度一般高 于雾天，但2 0 0 7 年9 月陆源和海源真菌浓度雾天时高于晴天，可能与9 月气温 较高、雾气相对较薄有关。在北风和西北风下陆源细菌和真菌、海源细菌和真菌 的浓度随风速的变大有减小的趋势，但陆源菌和海源菌的比例没有明显增大或减 小的规律性变化。 在冬季大风降温的开始阶段和持续过程中，各类微生物浓度都有明显增加， 且在2 0 0 7 年1 2 月2 9 日的持续降温过程中，陆源细菌、海源细菌和海源真菌浓 度都为上午最高，中午次之，下午最低，但是陆源真菌浓度分布特征为上午 下 午 中午。在青岛近海大风降温天气的开始阶段，细菌粒径百分比变化复杂。 关键词：青岛，生物气溶胶，浓度分布，粒径分布，天气过程 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 s t u d yo nd i s t r i b u t i o no f b i o a e r o s o li nf a l la n dw i n t e r i nq i n g d a oc o a s t a lr e g i o n a b s t r a c t b i o a e r o s o li sas i g n i f i c a n ts u b g r o u po fa t m o s p h e r i ca e r o s o l sa n di th a si m p o r t a n t i m p a c to nt h eh u m a n h e a l t ha n da i rq u a l i t y b i o a e r o s o la l s oh a se f f e c t so nt h eg l o b a l c l i m a t ea n da t m o s p h e r i cp r o c e s s s t a t i s t i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fb i o a e r o s o li nq i n g d a o c o a s t a lr e g i o na r ei m p o r t a n tf o rb e t t e ru n d e r s t a n d i n gc h a r a c t e r i s t i c so fb i o a e r o s o lo v e r t h ey e l l o ws e aa n di t si m p a c to nh u m a nh e a l t ha n da t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t b i o a e r o s o ls a m p l e sw e r ec o l l e c t e db yu s i n gas i x s t a g ea n d e r s e ns a m p l e ri n m o m i n g ( 8 ：0 0 9 ：0 0 ) ，a tn o o n ( 1 2 ：0 0 1 3 ：0 0 ) a n d i na f t e r n o o n ( 1 6 ：0 0 - - 1 7 ：0 0 ) f r o m s e p t e m b e r2 0 0 7t of e b r u a r y2 0 0 8i nq i n g d a oc o a s t a lr e g i o n t h ec o n c e n t r a t i o n so f t e r r e s t r i a l m a r i n eb a c t e r i a f u n # i np a r t i c l e sw i t hd i f f e r e n ts i z e sw e r eo b t a i n e d t h e c o n c e n t r a t i o na n ds i z ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft e r r e s t r i a la n dm a r i n e m i c r o o r g a n i s m sw e r ed i s c u s s e d a n dt h ei m p a c t so fm e t e o r o l o g i c a l f a c t o r so n m i c r o b i a ld i s t r i b u t i o nw e r ea l s od i s c u s s e d r e s u l t ss h o w e dt h a ta v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so ft e r r e s t r i a l m a r i n eb a c t e r i a f u n g i p r e s e n t e do b v i o u sd i u r n a l ，m o n t h l ya n ds e a s o n a l v a r i a t i o n s t h em i c r o b eh a da r g h e s tc o n c e n t r a t i o ni nm o r n i n ga n dal o w e s tv a l u ea tn o o ne x c e p tm a r i n ef u n g i w h i c hh a dh i g h e s tc o n c e n t r a t i o ni na f t e r n o o n a v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so ft e r r e s t r i a l b a c t e r i a , m a r i n eb a c t e r i a , t e r r e s t r i a lf u n g ia n dm a r i n ef u n g iv a r i e dw i d e l y ，r a n g i n g 丘o m1 16 8t o6 0 7 7 c f u m 3 ，111 9t o4 61 7 c f u m 3 ，12 4 9t o6 4 7 o c f u m 3a n d 2 31 4t o19 5 9 2 c f u m sr e s p e c t i v e l y t h eh i g h e s tc o n c e n t r a t i o n so ft e r r e s t r i a l m a r i n e b a c t e r i a f u n g ia p p e a r e di ns e p t e m b e r2 0 0 7 t h e r ew e r et h em i n i n l u mv a l u e s o f b a c t e r i ai nd e c e m b e r2 0 0 7a n dt h o s eo ft e r r e s t r i a la n dm ef u n g ii nn o v e m b e r 2 0 0 7a n df e b r u a r y2 0 0 8r e s p e c t i v e l y t h em o n t h l yv a r i a t i o no ft o t a lm i c r o o r g a n i s m s ， b a c t e r i aa n df u n g ip r e s e n t e dd o u b l ep e a k sd i s t r i b u t i o n t h eh i g h e s tc o n c e n t r a t i o n so f t o t a lm i c r o o r g a n i s m s ，b a c t e r i aa n df u n g ia p p e a r e di ns e p t e m b e r2 0 0 7a n dt h e m i n i l n u t nv a l u ea p p e a r e di nf e b r u a r y2 0 0 8e x c e p tf o rt h em i n i m u mo ft o t a lb a c t e r i a i nd e c e m b e r2 0 0 7 t h ec o n c e n t r a t i o no fd i f f e r e n tk i n d so fm i c r o o r g a n i s m si nf a l lw a s i 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 m u c hh i g h e rt h a ni nw i n t e r , a n dm a r i n em i c r o b i a lc o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e dg r e a t l yi n w i n t e rc o m p a r e d 、析mt e r r e s t r i a lm i c r o b e a v e r a g ec o n c e n t r a t i o no ft e r r e s t r i a l b a c t e r i aw a sh i g h e rt h a nt h a to fm a r i n e b a c t e r i a , w h i l ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no ft e r r e s t r i a lf u n g iw a sl o w e rt h a nt h a to f m a r i n ef u n g i n u m b e ro ft o t a lm a r i n em i c r o o r g a n i s m sw a sh i g h e rt h a nt h a to ft o t a l t e r r e s t r i a lm i c r o o r g a n i s m s t h ec o n t r i b u t i o no ft e r r e s t r i a lb a c t e r i at ot h et o t a lb a c t e r i a w a sr e l a t i v e l ys t a b l e ，b e i n gs l i g h t l yl o w e ri nw i n t e r t h ec o n t r i b u t i o no ft e r r e s t r i a lt o t h et o t a lb a c t e r i af u n g iw a s2 3 9 i nf a l la n di ti n c r e a s e dt o4 5 3 i nw i n t e r t h e c o n t r i b u t i o no ft e r r e s t r i a lb a c t e r i at ot e r r e s t r i a lm i c r o o r g a n i s m si nf a l lw a sd i f f e r e n t f r o mt h a ti nw i n t e r ，b e i n gs l i g h t l yh i g h e rt h a nf u n g ii nf a l la n dl o w e ri nw i n t e r f o r m a r i n em i c r o o r g a n i s m s ，t h ec o n t r i b u t i o no fb a c t e r i aw a sm u c hl o w e rt h a nt h a to f f u n g i ，a n dt h e r ew a sl i t t l ed i f f e r e n c ei nf a l la n dw i n t e r t h es i z ed i s t r i b u t i o no fb a c t e r i aa n df u n g is h o w e dn os e a s o n a lv a r i a t i o ni nf a l l a n dw i n t e r t h es i z ed i s t r i b u t i o no fa i r b o r n ef u n g ip r e s e n t e ds k e w n e s sd i s t r i b u t i o n 1 1 1 et e r r e s t r i a la n dm a r i n eb a c t e r i aa r em a i n l ye x i s t e di nc o a r s ep a r t i c l e sl a r g e rt h a n 2 1p m ，a c c o u n t i n gf o rm o r et h a n8 0 0 o ft o t a lb a c t e r i a t h ed i s t r i b u t i o np a t t e r no f a i r b o m ef u n g ip r e s e n t e dl o g - n o r m a ld i s t r i b u t i o n , m a i n l ye x i s t i n gi nt h ep a r t i c l e so f 1 1 4 7 m t h ec o u n tm e d i a nd i a m e t e r ( c m d ) o f t e r r e s t r i a la n dm a r i n eb a c t e r i aw a s h i g h e rt h a nf u n g ia n dh a da 丽d er a n g e ，b e i n g4 6 8 6 4 9 p r oa n d4 4 0 6 3 3p r o r e s p e c t i v e l y t h ec m do f t e r r e s t r i a la n d m a r i n ef u n g iw a s2 4 2 3 6 8 1 a ma n d 2 5 8 3 2 2 p r o t h ei m p a c to f m e t e o r o l o g i c a lf a c t o r ss u c ha st e m p e r a t u r e ，r e l a t i v eh u m i d i t y ( r h ) a n dw i n dv e l o c i t yo na i r b o r n em i c r o b i a lc o n c e n t r a t i o nh a db e e ns t u d i e dt h r o u g h m u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o nm o d e l t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h em o d e lc a ne x p l a i n a b o u t5 1p e r c e n to fv a r i a t i o ni nt e r r e s t r i a lb a c t e r i a lc o n c e n t r a t i o ni nt e r m so f t e m p e r a t u r e ，8 2p e r c e n to fv a r i a t i o ni nt e r r e s t r i a lf u n g a lc o n c e n t r a t i o ni nt e r m so fr h ， 2 2 0p e r c e n to fv a r i a t i o ni nt e r r e s t r i a la n dm a l i n ef l m g a lc o n c e n t r a t i o ni nt e r m so f t e m p e r a t u r e a n d r h , n o s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o nb e t w e e nn 岫圯b a c t e r i a l c o n c e n t r a t i o na n dt h r e em e t e o r o l o g i c a lf a c t o r si nq 迦d a oc o a s t a lr e g i o n t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no ft e r r e s t r i a l m a r i n eb a c t e r i a f i m g ii nt y p i c a ls u n n y 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 w e a t h e rw a sh i g h e rt h a ni nf o g g yw e a t h e ri nq i n g d a oc o a s t a lr e g i o ne x c e p tf u n g ii n s e p t e m b e r2 0 0 7w h e nt h et e m p e r a t u r ew a sh i g h e ra n d t h ef o gw a sr e l a t i v et h i n t h e t e r r e s t r i a la n dm a r i n em i c r o b i a lc o n c e n t r a t i o n si n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gw i n d v e l o c i t yw h e nt h ew i n dw a sn o r t ha n dn o r t h w e s t t h en o r t ha n dn o r t h w e s tw i n dh a d n oo b v i o u si n f l u e n c eo np r o p o r t i o no ft e r r e s t r i a lo rm a r i n em i c r o o r g a n i s m s a tt h eb e g i n n i n ga n dd u r i n gt h ep r o c e s so ft h eg a l ea n dt e m p e r a t u r ed r o pc a s e ， c o n c e n t r a t i o n so fv a r i o u sk i n d so fm i c r o b ei n c r e a s e d d u r i n gt h ep r o c e s so f t e m p e r a t u r ed r o p p i n gi nd e c e m b e r2 9 ，2 0 0 7 ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft e r r e s t r i a lb a c t e r i a , t e r r e s t r i a la n dn l a r i n ef u n g iw a sh i g h e s ti nm o r n i n ga n dl o w e s ti na f t e r n o o ne x c e p t m a r i n eb a c t e r i ac o n c e n t r a t i o nl o w e s ta tn o o n d u r i n gt h ew h o l ep r o c e s so f t e m p e r a t u r ed r o p p i n g ，t h ep r o p o r t i o n o fb a c t e r i as i z ei ns i xp h a s e sc h a n g e d c o m p l i c a t e d l y k e y w o r d ：q i n g d a o ，b i o a e r o s o l ，c o n c e n t r a t i o nd i s t r i b u t i o n ，s i z ed i s t r i b u t i o n ， w e a t h e rp r o c e s s v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 逵! 垫遗直基丝鲞塞缱剔虚盟的! 奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：刘荀肯 ! - 字i ii i ： 掷；月j o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：翻恸导师签字肌锹彳 签字日期：硼年6 月加日 签字日期： d 5 年6 月f o 日 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 0 前言 生物气溶胶是大气气溶胶中有生命活性的部分，它包括空气中的细菌、真菌、 病毒、尘螨、花粉、孢子和动植物碎裂分解体等具有生命活性的微小粒子【1 2 3 】。 这些有生命活性的物质通常都附着在大气中的非生物颗粒上，如细菌等微生物； 也有一些可以单独悬浮于大气中，如粒径很大的花粉颗粒。生物气溶胶粒子的粒 径范围很宽，可以从1 0 3 岬变化到1 0 2 r f l 4 。研究【5 1 显示，生物气溶胶在大气中 的数浓度相当高而且变化很大，通常维持在大气粒子数浓度的3 0 左右【6 】。与非 生物气溶胶相比，生物气溶胶的质量浓度一般较小，但有些地区生物气溶胶在总 体气溶胶质量浓度中占有相当高的比例( 例如，在热带可以占到5 5 9 5 ) 【7 ，8 】。 生物气溶胶种类繁多，没有固定的微生物种类，主要来源于土壤、水体、动 物、植物和人员活动f 9 ，1 0 1 。空气不是微生物的良好生境，但在适宜条件下可以直 接在大气中繁殖也可以在沉降基质上繁殖。由于微生物能产生各种休眠体，故可 在空气中存活相当长的时期而不致死亡，并可以借助空气介质扩散和传输，引发 人类的急、慢性疾病以及动植物疾病，诸如传染病、过敏症或中毒以及动植物疾 病的流行传播【1 1 , 1 2 。微生物对人体健康的危害与微生物的种类、浓度和粒径都有 很大关系【1 3 】。除了人体健康效应外，生物气溶胶还可以作为冰核( i c en u c l e i ，i n ) 和云凝结核( c l o u dc o n d e n s a t i o nn u c l e i ，c c n ) m , 1 5 】，导致云滴和冰晶的形成，从 而间接影响全球气候变化1 1 6 1 ，并且对大气化学和大气物理过程有着潜在的重要 影响。因此，研究生物气溶胶的基本性质、分布、来源、致病机理和气候效应是 非常必要的。 生物气溶胶是城市生态系统的重要组成部分，也是重要的空气污染因子之 一。近年来，国外比较重视生物气溶胶的污染问题，但是目前制定的空气质量指 数和污染物暴露水平主要是以化合物和颗粒物来定义的，有关生物气溶胶的允许 暴露水平和相关规定非常缺乏。为了更全面、系统地评价空气质量、保障人体健 康，制定出生物气溶胶的允许浓度水平是非常必要的，这依赖于对空气中生物气 溶胶的深入研究。 近年来，随着各种生物杀虫剂、城市污水微生物处理等微生物技术的推广应 用，人为因素造成的进入空气中的微生物成分、数量逐渐增多【1 7 ，1 8 1 。鉴于生物气 溶胶的人体健康效应、气候效应及对大气化学和物理过程有着潜在的重要影响， 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 相关研究已成为国际研究的热点，并且取得了相当大的进展。 目前国内外对不同地区生物气溶胶的分布特征都开展了相应的研究，发现不 同类型的生物气溶胶在大气中具有不同的浓度和时空分布模式。但是生物气溶胶 的全球信息，尤其是沿海生物气溶胶的信息仍很缺乏。沿海上空受到陆地与海洋 的双重影响，生物气溶胶具有独特的性质。青岛位于黄海之滨，既有陆源又有海 源生物气溶胶的输入，研究青岛近海生物气溶胶的分布特征对于了解沿海生物气 溶胶特征及其对大气环境和人体健康的影响具有重要意义。 2 1 文献综述 1 1 引言 生物气溶胶是大气气溶胶中有生命活性的部分，它与自然生态平衡及许多生 命现象直接相关，在自然界的物质循环中起着非常重要的作用【”删。生物气溶胶 也是气溶胶数浓度和质量浓度中的重要部分，其性质和分布对大气过程、气溶胶 粒子的转化以及流行疾病的传播有着重要影响。空气中的细菌、真菌等生物气溶 胶粒子广泛地存在于大气的底层，并能在大气中扩散和传播，引发人类呼吸道感 染、哮喘气喘、皮肤过敏、慢性肺部疾病和心血管疾病等急慢性病以及动植物疾 病口1 ，2 2 2 4 ，严重威胁人类的身体健康并影响空气质量。此外，生物气溶胶还可 以间接影响全球气候变化，并对大气化学和物理过程有着潜在的重要影响。因此 生物气溶胶的相关研究日益受到人们的关注，也是当前国际研究的热点问题之 一o 1 2 生物气溶胶的来源及存在 生物气溶胶种类繁多，组成复杂，包括可培养和。不可培养 两类，其中可 培养部分是指细菌、真菌等可以在培养基生长的微生物，“不可培养 部分包括 花粉、动植物碎片等生物大分子物质和在环境中存活但无法培养的微生物( v i a b l e b u tn o n c u l t u r a b l e ，w n c ) 。生物气溶胶粒子的粒径范围很大，可以从1 0 3 岬变化 到1 0 2 p x n t 4 。其中，风媒传粉的植物花粉为1 7 5 8 r 1 3 2 5 1 ，真菌孢子为l 3 0 u m 【2 6 】， 细菌为o 2 5 8 m 【2 7 】，病毒的直径则小于0 3 1 1 1 2 8 。生物气溶胶可以分为陆源和 海源两种，陆源生物气溶胶主要来自地球表面的土壤、地面尘土、植物花粉、孢 子和江、河、湖、库等水体表面吹起的小水滴等自然源以及污水处理、动植物饲 养、发酵过程和农业活动等人为源；海源生物气溶胶来自海洋，主要是通过海洋 表面的风浪作用促使海水泡沫飞溅从而不断地进入空气中，并且在空气流的带动 下进行扩散鳓。生物气溶胶的种类、浓度和粒径都会随地理位置、天气条件的 变化而发生很大的变化。 生物气溶胶粒子在空气中的存活、沉降和传输等行为与它们的粒径、密度和 形状密切相关。不同粒径生物气溶胶粒子的沉降机制不同，因而具有不同的沉降 速率。此外，粒径也将影响粒子进入大气的可能性，大气中生物粒子的生存能力 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 又将反过来影响其粒径大小。生物气溶胶颗粒与环境的相互作用取决于颗粒的表 面积，而微生物粒子对伤害的忍受力主要与其体积有关，这导致小粒子对环境损 害更为敏感 3 0 1 。因此，研究生物气溶胶的粒径分布对于了解生物气溶胶的传输、 迁移、转化和沉降具有重要意义。 1 3 生物气溶胶的采样和检测 研究生物气溶胶的首要问题是采样，其次是检n 3 1 1 ，采样技术和检测方法 在很大程度上影响生物气溶胶浓度的准确测定。 生物气溶胶采样中的关键问题是如何保持其活性，并尽可能反应原始状态， 但到目前为止，还没有一种采样技术能满足这一要求。大气中微生物活性的主要 风险因子是脱水、紫外辐射、温度，还有气体和污染物的行为等。总体上来说， 生物气溶胶的存活主要取决于停留时间。在粒子的收集和沉降过程中，微生物会 由于机械压力和脱水而失去发育能力。测量得到的微生物浓度很大程度上依赖于 采样技术和分析方法。 在生物气溶胶研究初期，培养基法被普遍地采用。1 8 6 1 年法国科学家巴斯 德第一次从空气中采到并培养出了微生物，开辟了空气微生物采样的新领域【3 2 1 。 其采用的是液体培养基，将一定体积的液体放走，采集相同体积的空气标本，对 微生物进行培养并通过简单的显微镜进行观察，但无法进行分离鉴定。18 8 1 年 柯赫发明了固体培养基后，采样技术就由液体法过渡到固体法，即自然沉降法 【3 3 1 。它是利用空气微生物粒子的重力作用，在一定时间内将生物粒子收集到带 有培养介质的平板内，对在适宜温度下培养生长的菌落进行生物学观察和研究。 自然沉降法是测定空气微生物气溶胶最简单和经济的方法，结果可以大致反映空 气中微生物的群落结构和数量状况。但是这种方法稳定性差、准确度不够，会造 成很大的系统误差，不适用于研究工作，而且所收集的只是空气中因重力作用而 沉降下来的一部分较大的微生物粒子。不同环境中空气微生物的粒子大小分布不 同导致沉降速率不一样、采样速率不均等，难以测定空气中含量极少的菌类，因 此会造成粒子浓度和组分分析的误差。此外，由于自然沉降法是被动取样，采样 条件难以控制，微生物粒子的漂移、扩散和沉降受到许多气体动力学的干扰，也 会造成很大的误差 3 4 , 3 5 3 6 1 ，所以国外已经不再采用此方法采样，但国内采用此方 法对空气细菌及真菌的研究较多。 4 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 随着科学技术的发展，各种生物采样器被开发出来，主要是将微生物从大气 中分离出来，然后将样品拿到实验室进行分析，目前文献上报道的此类生物采样 器的种类包括：单级或多级撞击式采样器，离心式采样器，液体冲击式采样器， 过滤式采样器等，但是并没有生物气溶胶户外监测的标准方法【3 7 】。大多数采样 器允许将微生物直接采集在琼脂介质上，便于采样后在合适的条件下进行培养， 从而确定微生物群落。用此方法测定得到的可培养微生物的浓度( 细菌，真菌) 以 每立方米空气中群落形成单元( c o l o n yf o r m i n gu n i t s ，c f u m 3 ) 表示。 生物采样器主要依据撞击、碰撞、过滤等机理采样，因此可用不同的物理采 集效率表征。人们常常重视采样过程中收集到的微生物的数量，却忽略了它们的 生存能力【3 8 1 。生物气溶胶采样器采样最关键的是保证采集到的微生物的活性， 并尽快地使之生长，免受环境不利因素的损伤。研究者们对常用的几类采样器的 采集效率进行了对比研究，并开发设计了些新型采样器。a m b r o i s e 掣3 9 】认为 b i o i m p a c t e u r1 0 0 0 8 、m a s1 0 0 、二阶a n d e r s e n 撞击式采样器和离心撞击式采样 器在采集可培养微生物的效率上没有显著性差异( p = 0 1 ) 。但l i 和l i n 4 0 1 指出在 低浓度生物气溶胶环境中，惯性撞击式采样器要比营养琼脂作为采集面的固体撞 击类采样器和过滤阻留类采样器要更适用，并评估出a n d e r s e n1 s t g 采样器的微 生物存活率要高于m a s 1 0 0 和b u r k a r d 采样器。而a g r a n o v s k i 等【4 l 】发现用紫外 空气动力学粒径谱仪( u v - a p s ) n 得的生物气溶胶浓度要高于a g i - 3 0 和6 阶 a n d e r s e n 采样器，这说明传统的方法耗时且低估了大气中存在的微生物【4 2 1 。钟 嶷等1 4 3 的研究显示撞击法采集空气细菌总数受环境因素影响小、精确度较好， 一般情况下可优先采用，而沉降法测定结果精确度较差，适宜在空气流速小且稳 定、空气洁净度高、需要较长采样时间( 8 - - 3 0m i n ) 的环境采用。s a h u 等【3 7 】开发 了一种采集生物气溶胶的静态水表面采样器，该采样器可以定量测定生物气溶胶 沉降速率而且不需要在测量之前进行预先培养。 生物气溶胶的有效采集是准确测定生物气溶胶浓度、了解其性质和影响效应 的基本前提和保障。现有的大多数采样技术提供的是可培养类生物气溶胶的信 息，这些只是生物气溶胶总体中的- - d , 部分，只占不到1 , 4 5 】。为了减少生物 气溶胶在采样过程中的误差和活性损失，近年来，开发了一些具有应用前景的在 线采集、监测生物气溶胶的分析技术【4 6 4 7 ，4 8 】。在线采集监测技术可以连续分析生 5 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 物气溶胶粒子，较为完整地得到微生物粒子的原始信息。 l a u c k s 等【4 9 】提出了运用自动拉曼光谱化学表征划分生物气溶胶的方法，同 时测定了不同花粉颗粒的空气动力学粒径和密度。m a d o n n a 等【5 明开发了从大气 气溶胶中快速收集监测生物物质的制备测定技术，并运用多元统计分析模型预测 了未知测试样品中细菌种类的分类。h a i r o n 等【5 1 】开发了可以根据粒子的空气动 力学粒径、特征激发和发射荧光波长测量单个生物气溶胶粒子的仪器，该仪器具 有空气动力学粒径分级装置，可以实时测定生物气溶胶粒子的分布特征，特别是 空气动力学粒径在0 5 到1 0 l a i n 之间的粒子。u v a p s 系统可以将空气中空气动 力学粒径在0 5 到1 5 岬之间的微生物( 诸如细菌和真菌) 和普通的尘土粒子分开， 并在一分钟内测出它们的浓度和粒径分布，对大气细菌特别灵敏【4 2 1 。而时间飞 行质谱( t i m e o g f i g h t + m a s ss p e c t r o m e t e r ，a t o f m s ) 可以实时分析单个生物气溶胶 粒子，该系统在单个细菌和孢子的鉴定方面具有很高的应用前景，但是还需要进 一步提高分辨率和谱图的精度【5 2 1 。 由上可见，目前虽然开发了一些有应用前景的测定生物气溶胶的先进技术， 如时间飞行质谱、自动拉曼光谱等，但这些技术所能测定的生物气溶胶的粒径范 围是有限的，能够准确测定较宽粒径范围内的生物气溶胶的方法仍有待开发。 虽然目前国际上并没有规定对生物气溶胶户外监测的标准方法，但使用较 早、应用较广泛的是安德森( a n d e r s e n ) 生物采样器，a n d e r s e n 生物采样器主要分 为二级和六级采样器，其中a n d e r s e n 六级生物采样器被称为“国际标准生物采 样器 ，不仅能在很大程度上保持微生物的活性，反映大气中活性粒子数量，并 且能测定其粒径范围。第一级采集空气中大于7 0 u m 不能进入肺部的非可吸入粒 子上携带的活细菌和真菌微生物，第二至第六级则采集可吸入粒子上的微生物， 从各级收集到微生物的数量，就可以了解这些微生物进入呼吸系统后的分布状态 【3 l 】 o 1 4 生物气溶胶的分布特征 与非生物气溶胶一样，悬浮于大气中的生物气溶胶也受到重力和空气湍流的 作用力，不同类型的生物气溶胶在大气中具有不同的浓度和粒径分布特征。但现 有文献中，生物气溶胶的全球信息非常缺乏。 1 4 1 生物气溶胶的浓度分布特征 6 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 不同地区生物气溶胶的浓度分布特征不尽相同，有研究者【5 3 】认为生物气溶 胶浓度是通量输送和环境因素共同作用的结果。南京市夏季细菌和真菌的平均浓 度都高于春季；春、夏两季细菌和真菌的平均浓度都随高度的增加而减少；两个 季节大气细菌以革兰氏阳性菌占绝对优势酬。北京市夏季空气中革兰氏阳性菌 明显多于革兰氏阴性菌，约占7 0 8 5 ，其中阳性球菌占总数的3 5 , - 4 5 t 5 5 1 。而 青岛市空气中不仅有陆源微生物还有海洋微生物，陆源微生物污染较重，有较强 地向滨海区扩张的势头【铜。b o r o d u l i n 等网分析了机载试验室在西西伯利亚南部 o 5 ，l ，1 5 ，2 ，3 ，4 ，5 5 和7 k i n 高度获得的生物气溶胶浓度的一些物理特征。总体 蛋白质气溶胶的浓度遵循连续统计学规律，可培养微生物气溶胶的浓度遵循离散 统计学规律，小波分析显示对流层生物气溶胶的浓度变化主要取决于典型的季节 过程。b o v a l l i u s 等【5 8 】报告在瑞典四个地方调查的大气细菌平均数量分布如下： 海岸地区为6 3 ( 0 5 6 0 ) c f u m 3 ，农业地区为9 9 ( 2 3 4 0 0 ) c f u m 3 ，市内公园为 7 6 3 ( 1 0 0 2 5 0 0 ) c f u m 3 ，城市街道为8 5 0 ( 1 0 0 - - 4 0 0 0 ) c f u m 3 。 不同季节生物气溶胶浓度分布特征不同，环境条件和气象因素对微生物的影 响随季节变化而变化，且大气细菌和真菌也受动植物活动和土壤影响，植物也有 明显的生长周期，所以生物气溶胶浓度呈现季节型变化。m a t t h i a s m a s e r 等【5 9 】认 为夏季通常是生物气溶胶浓度最高的季节，此外许多研究发现生物气溶胶在夏季 出现浓度最大值。墨西哥和加拿大蒙特利尔空气细菌浓度都在夏季较高，而冬季 和春季浓度较低，这可能由于两个地方夏季干旱，灰尘较多，而冬季多雪，春季 多雨【 6 1 1 ，华盛顿空气细菌的调查结果也是冬季浓度最低，晚夏空气细菌浓度高 1 6 2 。b o v a l l i u s i s 8 】在瑞典首都及其附近地区连续3 年观察了大气微生物数量的变化 发现在乡村中大气微生物数量随季节明显变化，平均最高浓度出现于夏季( ，乱8 月) ，其次是秋季( 9 1 1 月) ，冬季最低( 1 2 2 月) 。 国内也有大量关于生物气溶胶浓度的报道，但大多数采用的是自然沉降法。 车风翔等【6 3 】对北京市丰台地区各月持续3 日的测定结果表明大气中的真菌浓度 为l 5 月较低，6 、9 、1 0 月较高，全年平均为1 0 3 0 c f u m 3 ，然而细菌则l 。5 月、 9 、1 0 月较高，全年平均为1 6 6 0 c f u m 3 。谢淑敏等1 6 4 对京、津4 地( 天安门、甫 苑、廊坊和天津) 大气微生物的测定结果也指出，夏季微生物的浓度高于冬季。 张朝隆等f 6 5 】对北京研究结果也表明7 、8 月细菌浓度最高。胡庆轩等【鲫对沈阳市 7 青岛近海秋冬季生物气溶胶分布特征研究 大气微生物浓度的测定指出，秋季古( i o i o s c f u m 3 ) ，冬季 k 毛( 1 2 4 9 c f u m 3 ) 。王 学良等【6 刀在湖北保康县一气象观测场对空气中微生物含量进行观测，一年中夏、 秋季多于春、冬季。陈炫等【6 8 】对太原市六个功能区大气真菌粒子的数量进行了 测定，结果表明：，太原市大气真菌粒子数量季节变化十分明显，夏季高、冬季低： 但空间变化不十分明显，其主要原因是由于夏季温度较高，雨水多、湿度较大， 是真菌粒子的最适生长季节；冬季气温较低而且十分干燥，不适于真菌生长。此 规律与北京市大气真菌粒子数量夏季高、冬季低的结果一致 6 9 1 。黄江菊等【删为 了探明重庆地区空气中常见真菌的种类、数量、季节分布等情况进行了空气中真 菌的调查，结果显示重庆每月均存在真菌，5 月最高，1 0 月次之，月最低。 李能树【7 l 】对合肥大气微生物的研究表明由于春季和秋季是细菌繁殖的最适季 节，因此在各采样点的细菌浓度高于冬、夏季节。 一天内不同时间生物气溶胶浓度分布特征不同。王学良等【6 刀观测发现，空 气中霉菌与细菌含量分别在1 4 ：o o 、1 7 ：o o 最多，5 ：0 0 、8 ：o o 最少。胡庆轩【7 2 】 对北京、天津、沈阳三城市大气微生物研究发现，一天中大气细菌浓度呈双峰型 变化，6 ：0 0 - - 7 ：0 0 和1 8 ：0 0 浓度最高，1 1 ：0 0 1 3 ：o o 和1 ：0 0 - - 2 ：0 0 浓度最低。 胡庆轩等【7 3 】秋季对昆明的研究也表明细