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第九章空气微生物 大气圈 第一节空气的生境特征 大气圈 电离层 不适合微生物生存 平流层 50km 臭氧强氧化杀菌剂 在此层微生物很难生存 对流层 8 15km 大气中微生物能生存和扩散的主要场所 缺乏营养物质和水分 日光辐射及大气污染物等不利环境因素 云层 水分 氨 CO2光能自养型微生物 大气凝结核提供无机盐 在城市工业区可能有足够的有机物供异养菌生长 总体来说 空气不是微生物栖息的场所 空气中无固有的微生物丛 空气中微生物是暂时的 可变的 空气生境特征 第二节空气微生物的来源 种类 分布及其危害 一 空气微生物的来源 一 自然界 土壤 水体 腐烂物 污染物 二 植物 某些细菌 真菌的孢子 病毒 三 动物 致病菌 病毒 四 人体 人的皮肤 毛发 口鼻 排泄物或分泌物 人的活动如扫地 铺床 更衣 五 生产活动 工业 农业 畜牧业和市政建设和设施运转 如开矿 筑坝 水泥制造 粉碎等生产 基建工程 爆破 运渣 污水排放 灌溉 疏通沟渠及清除垃圾等 六 其他来源 医院 微生物实验室 二 空气微生物的种类 一 空气中的细菌 细菌占绝大多数 有产芽孢和不产芽孢的 其中革兰氏阳性球菌占大多数通过空气传播的致病性细菌 结核分枝杆菌 白喉杆菌 炭疽芽胞杆菌 产气荚膜梭菌 百日咳杆菌 鼠疫杆菌 嗜肺军团菌 金黄色葡萄球菌 化脓性链球菌和脑膜炎奈瑟球菌等 二 空气微生物的种类 一 空气中的细菌 二 空气微生物的种类 二 空气中的真菌 大气中的真均有40000种之多 真菌孢子为主要部分 占优势的真菌孢子属又因地区而异 二 空气中的真菌 蔗渣工人肺 农民肺 三 空气中病毒及其他微生物 致病性病毒 SARS H1N1 流行性感冒病毒 鼻病毒 腮腺炎病毒 风疹病毒 麻疹病毒 水痘病毒 腺病毒 柯萨奇病毒A型 单纯疱疹病毒和巨细胞病毒等 其他微生物 肺炎支原体和引起Q热的贝纳立克次体 三 空气微生物的分布 一 室内外分布 室外 来源于土壤 地面水 动物 植物 人员活动等 数量受人和动物的密度 户外活动 道路铺装 植物数量 地面水产生气溶胶的可能性等影响 绝大多数属于非致病的 常见的有微球菌属 芽孢杆菌属 棒状杆菌属 八叠球菌属 青霉属 曲霉属等 真菌的种类较多 室内 来源于室外微生物 人排出的致病菌等 数量受室内陈设 人口密度 通风情况 人活动程度 建筑结构等影响 致病菌常见的有白喉杆菌 金黄色葡萄球菌 化脓性链球菌 肺炎支原体 鼻病毒 部分肠道病毒等 二 垂直分布 离地面越高 微生物含量越少 靠近地面的空气污染最严重 即微生物在空气中的浓度与距离地面的高度呈对数下降 以上海国际饭店 24层 为例 1 4层 细菌总数每个平板为l54 195cfu 属于轻度污染 第5层以上直至74m高度 细菌分布比较均匀 菌数为54 82cfu 属于普通空气 三 水平分布 在人口密集公共场所微生物多 如影剧院 集体宿舍内的空气均含有大量的微生物 森林地区 海洋或高山的上空则更少 乡村的霉菌 花粉 植物孢子空气浓度高于城市 而城市的细菌浓度大于农村 动物饲养场空气中含菌量高 四 时间分布 早晚微生物数量多 中午数量较低 不同菌类日内高峰不一 大气中微生物的分布也因季节而异 四 空气微生物的危害 空气中的微生物特别是病原微生物的危害 可引起许多呼吸道传染病的传播 或引起手术切口与烧伤创面的感染等 如放线菌通过气溶胶传播 引起农民肺 空气中曲霉属吸入能引起肺部感染和过敏性疾病 引起变态反应 如枯草热 过敏性鼻炎 支气管哮喘与过敏性间质性肺炎等 污染食品 使其发霉 变质 腐败甚至在其中产生真菌毒素 如黄曲霉毒素 动物呼吸道传染病同样可通过大气传播 如炭疽 Q热和口蹄疫等 空气中小麦黑锈病孢子可随风飘散数千里 导致大片麦田受害 在制药 发酵 电子元件生产过程中若遭受空气微生物污染 可使产品报废 造成直接经济损失 在战争及恐怖活动中 敌人若施放生物战剂气溶胶 对人群的生命与健康会造成重大威胁 小麦黑锈病镜头发霉 第三节空气微生物的检测与卫生标准 一 空气微生物的检测 一 自然沉降法 重力沉降法 沉降平板法 原理 根据空气中携带有微生物气溶胶粒子在地心引力的作用下 以垂直的自然方式沉降到琼脂培养基上 经24h37 温箱培养计算出菌落数 菌落形成单位 cfu 皿 优点 是设备简单 方便易行 缺点 小粒子的采集率较低 结果不够准确 意义 可粗略地估计空气污染的程度以及一定区域内尘埃传播的微生物种类 缺点 稳定性差 结果受不同气流状态的影响 二 惯性撞击式采样法 原理 利用抽气装置在单位时间将一定容量的含有微生物粒子的空气 通过某些装置形成直线或曲线运动的高速气流 使气流中微生物粒子也随之高速运动 当气流改变方向时 运动着的粒子因惯性继续照直前进撞击并粘集于培养基面上 1 直线气流惯性撞击法 1 全玻璃液体撞击式采样器 使气流以足够的线速度冲击并被捕获在采样器液体中 菌团粒子在冲击中可被打碎成单个菌体 优点 细菌数量较准确 成本低 便于反复灭菌 可同时供几种方法测定 缺点 低于5 以下使用时 喷嘴常易结冰 容易破碎 携带不便 3 可因振荡逸出渗漏造成污染 4 常需要用微生滤膜进一步过滤浓集 5 不太适于现场多次采样 6 抗泡沫剂些微生物有抑制作用 应用 在空气微生物学研究的实验室中应用较多 现场应用者较少 2 固体撞击式采样器 气流撞击方式 筛孔式 狭缝式 采集面数量 单级 多级 空气微生物采样中应用最广泛的一类采样器 单级狭缝式 优点 能测定空气量和自动控制采样时间 使用方便 采样效率高 采样使用的塑料平皿能高温灭菌 密封性能好 培养基用量少 缺点 菌落有时会相互融合 采样时会产生静电 影响捕获效率 2 曲线气流惯性撞击采样法 体积小 使用简便 噪音小 对自然空气中微生物粒子捕获率较高 但对5 m以下的粒子捕获量较低 采样器的灵敏度 采样效率 重复性 微生物存活率 使用方便 易于分析 可区分粒子大小 价格 选用采样方法应考虑的因素 一般情况下可选单级固体撞击采样器 离心式采样器使用较方便也可采用 多级固体撞击式采样器较准确 但采样复杂 琼脂消耗较多 只在作空气微生物颗粒大小测定时应用 在空气微生物学实验室研究中 可选用液体撞击式采样器 平皿沉降法可适用于要求不高的场合 选用采样方法应考虑的因素 二 空气微生物卫生标准 菌落总数 cfu 皿或cfu m3 日本用5min暴皿法 平板置37oC 48h计数评价室内空气清洁度的标准 1 2cfu 皿最清洁空气300cfu 皿严重污染空气 我国是根据空气中实测的细菌数和流行病学观察结果为主要依据的 医院是一个特殊环境 需要制定医院内部各部门的空气微生物标准 前苏联标准 链球菌有代表一般致病菌抵抗力的意义 同时又有代表空气污染程度的意义 空气污染指标 细菌总数 溶血性链球菌 草绿色链球菌 第四节空气微生物污染及其预防 一 空气微生物污染 一 传播方式 1 尘埃 dust 空气微生物的重要载体 来源 纺织物及人类等不断脱落的皮屑 头发和排泄物 牲畜圈内的稻草 麦秸和其他饲料 垫草和干燥后的禽畜粪以及动物的皮毛 密集较大的颗粒尘埃下沉 直径小于等于l m的颗粒长期保持悬浮状态 2 飞沫 droplet 上呼吸道分泌物经气流爆破散发出的液体气溶胶 重量超过空气阻力时很快降落 微小的飞沫在空气中能停留较长时间 喷嚏 咳嗽 讲话 3 飞沫核 dropletnuclei 组成 由唾液中的黏液素 蛋白质 无机盐和微生物等组成 大小 97 的直径在0 5 12 m之间 而以1 2 m者为最常见 传播性 微生物在核内受保护 不易沉降 较尘埃 飞沫传播性更强 较小飞沫蒸发后剩下的核心 二 微生物气溶胶 1 气溶胶的概念固体或液体微小颗粒分散于空气中的分散体系 常见的气溶胶粒子直径约为0 1 10 m 分散介质气体 微生物气溶胶 分散相 固体或液体微小颗粒如尘埃 飞沫 飞沫核及其中的微生物 2 气溶胶一些特性 粒子大小 0 001 m 100 m 粒子的沉降 不遵循自由落体定律 按Stokes定律 粒子的布朗运动 直径在2 m以下时 受到气体分子不规则的撞击 呈现不规则摆动 粒子的扩散 布朗运动导致粒子以一定的速度向周围扩散 滴子的蒸发和增长 滴子的挥发性和蒸汽的饱和程度决定滴子蒸发变小或不变 增大 粒子和滴子的凝并 两个滴子凝并成一个较大的滴子 或几个粒子吸附粘着成一个粒子凝聚态 由于凝并作用 气溶胶粒子的大小 分布状况会发生变化 粒子数目变少 这对气溶胶粒子的大小和浓度的测定带来误差 特别是采样的时候 粒子的光学性质 直气溶胶粒子的光散射现象形成了自然界许多奇异显现 天空的蓝色 落日的红霞 3 微生物气溶胶的特点 数量多 喷嚏 讲话 咳嗽 污水处理厂 医院 动物养殖厂 打谷场等 分布广泛 大气底层 高空 远海 陆地等 存在时间长 如直径1 m的飞沫核可在空气中存在几小时 传送距离远 如污水处理厂 1200m 口蹄疫病毒 6km左右 Q热病毒 10km 4 微生物气溶胶的感染性 粒子大小 颗粒能否有效沉着或吸入 微生物的种类 感染剂量 微生物对温湿度和光照等环境因素的耐受力 机体的免疫力 1 大于5 m 被阻于鼻腔 2 4 5 m 仅到达支气管 后随纤毛上皮细胞的纤毛运动和痰一块排出或吞人消化道 3 l 4 m 可大部分到达肺泡 此种大小的粒子最具感染性 4 小于l m 只有部分停留于肺泡 其余则因动力学的关系又随呼吸排出体外 此种粒子也可造成呼吸道疾病的传播 微生物粒子大小与感染性 气溶胶中微生物的存活特点 物理衰减 微粒自身从介质中分离出来 生物衰减 也称衰亡 影响因素 环境因素 室内 室外 自身固有性质 影响因素 环境因素 太阳辐射 紫外线强度 湿度 RH 温度等 微生物本身生命力 内因 繁殖体 芽孢 病毒 5 微生物气溶胶的研究内容 1 基础理论研究 研究范围涉及微生物气溶胶的来源与发生 传播机制 感染剂量 影响微生物气溶胶存活的因素 2 技术设备的研究 包括气溶胶发生器 微生物采样器 空气净化设备的研制等 3 监测与应用 室内外空气微生物的调查 监测与卫生学评价 利用活菌苗 活疫苗气溶胶吸入法对人 畜 禽类某些传染病的免疫预防 鉴定空气消毒剂的消毒效果 提供经呼吸道感染的动物模型等 二 空气微生物预防 一 一般性措施 二 物理方法 三 化学方法 一 一般性措施 1 控制尘土飞扬 扫帚干式扫地 增加到1000cfu 扫除前空气中菌数每个平板15cfu 湿式扫除 菌数增至65cfu 吸尘器除尘 菌数不增加 2 医院或手术室中 穿能阻止带菌皮屑穿透的手术服或隔离服 尽量减少人员的数目和走动 减少开关门的次数 3 口罩 个人防护 作用 保护自己 保护他人 口罩一般用六层纱布 大小应足以覆盖整个下半部面颊 鼻周围不要留空隙 一经潮湿必须更换 否则微生物可能透过 口罩再戴时要分清正反面 使用要求 1 自然通风 稀释置换 干燥简单易行 但效率不高 二 物理方法 2 湍流空调通风 风速和风向经常改变的不规则的空气运动 3 过滤层流通风 高效过滤器 醋酸纤维 能除去小到0 3 m的粒子 过滤后的空气沿平行线以均匀速度流动 1 天花板至地板层流 垂直层流 向下层流 2 墙壁至墙壁层流 水平层流 横向层流 3 墙壁至地板层流这三种层流的空气都需通过过滤 国外报道最常用的是HEPA highefficiencyparticulateair 滤器 可滤去0 3 m或更大直径的颗粒99 97 故是一种高效过滤装置 常用的层流有三种 使用层流的隔离室内空气中细菌数比医院内一般病室少600倍 地板样品大多是无菌的 比医院一般病室内少50倍 过滤层流通风不仅应用于微生物操作的超净工作台 还可以在很多场合使用 如食品车间 生产一次性医疗器具车间 某些抵抗力地下的疾病患者 外科妇科手术室 微生物实验室 重点监护病房等 4 紫外线消毒 杀菌机制 核酸形成嘧啶二聚体 使核酸变性 应用 廉价 方便 无残留毒性 比较安全 对消无甚破损 是常用的物理消毒方法之一 它的主要用途是消毒空气 也可用于水 饮料 物体表面消毒 消毒效果 250 260nm具有最佳杀菌作用 消毒效果评价 微生物对紫外线敏感性强弱依次为细菌繁殖型 病毒 芽胞型 真菌孢子 G 一 菌对紫外线的敏感性比G 菌强 对大颗粒中微生物杀灭效果不及小颗粒 因为大颗粒很快从空气中下沉 受紫外线作用时间短 影响紫外线灭菌效果的因素 灯管的使用时间使用温度和湿度紫外灯管和周围的清洁有机物的影响物体表面状况紫外线强度与时间 直射式 在室内无人情况下应用 反射式 与直射式不同 光照射方向朝上 反射罩可用抛光铝板制成 风筒式 紫外灯消毒是在一个风筒 粗的管道 内装有多支紫外灯 空气通过风筒时进行消毒 紫外线使用方法和要求 5 负离子发生器 可通过自身形成的电场来吸附空气中被感应带电的尘粒或悬浮的微生物粒子 从而达到空气清新 净化的作用 三 化学方法 将化学药品气化或喷雾到房间的空气中形成化学药品 通过和带有微生物的悬浮颗粒接触而表现出杀菌作用 能有效地降低微生物群 0 2 过氧乙酸 3 过氧化氢及臭氧等 化学药剂作为空气杀菌剂的需要满足的条件 1 必须具备高度杀菌力 2 容易分散成气溶胶 并保持较长时间的杀菌活性 3 在常温常湿下有效 4 在常用