室内空气中微生物污染的研究进展

1、个人收集整理仅供参考学习室内环境与微生物环境污染与防治 网络版 第9期2008年9月1王毓丹1段俊超2 （1.重庆市环境科学研 究院，重庆400067 ; 2.重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心，重庆 400067）介绍了室内空气微生物的危害、原因、来源及其控制措施，重点分析了在室内空气微生物的调查研究、毒理学研究、检测技术研究及空气净化和抗菌技术方面取得的成就及 存在的问题，最后讨论了室内空气微生物污染的研究发展趋势。室内空气品质 空气污染 室内空气 微生物 趋势室内空气品质（IAQ）是一门年轻的跨学科的科学，它的研究成果对人类的健康和幸福有着 很大的影响，并将影响未来的社会

2、结构。IAQ科学是环境可持续发展不可分割的一部分，其主要研究对象是人类停留 90以上时间的室内环境。研究 IAQ的科学家们必须为室内环境的 质量问题提供依据，揭示室内污染物对人类的危害，并在充分的科学依据基础上提出降低危险的措施1。室内空气品质极大地影响着人们的生活质量、健康水平和生产效率。室内空气污染在近年来引起了广泛关注，“非典”病毒肆虐的事实也充分说明， 室内生物性污染不可轻视。 目前 造成城市写字楼和家庭室内的生物污染主要有细菌、 霉菌和蛾虫等，有的如军团菌、霉菌性 肺炎也可伤害人的性命。 微生物污染作为室内环境污染的一个重要组成部分， 现今已经成为 世界各国研究的热点问题。 2005

3、年第251次香山科学会议主题就是室内空气污染问题。细菌和真菌等空气微生物是室内空气质量的重要参数。室内空气微生物污染， 可引起人们出现眼刺激感、哮喘、过敏性皮炎、过敏性肺炎和传染性疾病，重者甚至导致死亡，也可称为“不良建筑物综合征” SBS2室内空气污染及由此引起的SBS等健康问题开始受到普遍关注。研究表明，空气微生物污染也是造成SBS的主要原因之一。细菌和真1第一作者：王毓丹，男，1963年生，高级工程师，主要从事环境工程设计。环境污染与防治 网络版 第9期2008年9月2菌等微生物在室内孳生繁殖而污染空气，已 经成为目前重要的公共环境卫生问题，在美、日、德、法等国家，是人们最为关注的课题之

4、 一。1999年在英国召开第 8届室内空气环境国际会议讲演的700篇论文中，以微生物为议题的就有126篇之多，仅次于挥发性有机物 218篇。室内空气微生物污染影响人体健康甚至 危及生命案例时有发生。近几年，结核在全球死灰复燃，在防治结核的措施中，人们再次认识到环境受污染后进行消毒的重要性3。美国已开始在全国范围内对空气微生物的种属、浓度及季节变化等进行监测 4。1 1.1 污染造成的危害微生物是室内环境污染源之一，加拿大的一项调查表明，室内空气质量问题，有21 %是微生物污染造成的。国内外大量的调查研究证实，空气微生物是引发各种中毒、感染和过敏疾病的主要原因之一，主要引起的疾病有军团病、结核病

5、、呼吸系统疾病和SBS室内空气中的微生物主要有青霉、芽枝菌、曲霉、葡萄球菌、微球菌、白霉及各种病毒等，其浓度主要 与室内湿度、温度、人员活动等有关，室外空气也是室内细菌、真菌的重要来源之一。空气 中存在大量微生物，它们通常附着在一定粒径的颗粒物上，以气溶胶的形式存在，如微尘、 飞沫核等，主要通过呼吸道|侵入机体，造成呼吸道1感染。经空气传播的传染病，如流行性感 冒、结核等的暴发流行， 都与空气微生物污染有密切关系。一般来说，当空气中致病性物质达到感染剂量时，往往会引起人类患流感、皮炎、肺炎等急性疾病。细菌可引起人体出现不适、头痛、干咳、胸疼、腹泻等症状，还是昆士兰热、肺结核等呼吸道|传染病的重

6、要致病原。 真菌污染与过敏性鼻炎、 哮喘及呼吸道感染等疾病有关。长期接触室内真菌代谢产物对人体 免疫功能尤其是呼吸道|防疫功能构成威胁。室内环境还是一些病毒的温床，如青猴病毒、埃博拉病毒、拉沙病毒，这些病毒可引发出血热。室内生物气溶胶主要包括细菌、病毒、真菌、花粉、原生动物及生物有机体成分等几大类，它们主要通过与人皮肤接触、呼吸 ,吸人、消化1道|摄人等途径进入人体，导致易感人员 的身体健康损害，文献5列出了几类具有代表性的室内生物气溶胶及其危害。一般来说，当空气中致病性物质达到感染剂量时，往往会引起人类患流感、皮炎、肺炎等急性疾病，并且还会随着患者打喷嚏、咳嗽等生理活动形成二次生物气溶胶并加

7、以传播，CROF待对居民抱怨有咳嗽、咽喉肿痛、头疼、疲劳等症状的楼房进行了研究，当采取一系列空气净化措施， 并去除室内可能造成微生物大量繁殖的建筑材料后，楼内居民的上述症状得到明显改善6。许多细菌的细胞成分如内毒素、B-葡聚糖也是重要的病原 7。真菌通过其抱子在空气中传播， 作为条件致病菌主要引起多种呼吸 道|疾病和过敏反应，真菌毒素也可能导致多种中毒反应， SOMERS? 8观测到吸人污染空气颗粒的小鼠发生基因突变，这也为空气真菌可能导致肺癌 提供了间接证据。室内空气生物污染不仅危害人体的呼吸系统和免疫系统，ANYANWU究证明产毒真菌的长时间暴露可能影响到儿童神经生理功能，研究人员通过神经

8、行为学问卷调查和一系列的神经生理学测试，问卷结果证明生活在真菌环境污染与防治网络版第9期2008年9月3污染空气环境中的儿童发生高水平行为异常现象，而暴露组和对照组的脑电图测试EEG#常率分别是70%和10%,脑干诱发电位BAEP波形异常率分别是 90%和0,上 述研究部分揭示产毒真菌可能对人体神经系统的健康也存在威胁9。此外，从生物技术产业的角度来说，室内生物气溶胶污染直接影响到其生产的顺利进行并可能污染其产品，对于实验室来说，还有一种潜在的危险，即遗传物质可能从基因修饰微生物中转移到环境的野生物 种中，造成基因污染 10。在注重生活质量和公共卫生的今天，SBS近年来得到人们的极大关注。世界

9、卫生组织提出的SBS是如今越来越多的写字楼上班族常感到的一种身体不适，其症状主要有鼻咽发炎、头疼发热、上呼吸 道感染、不明原因的过敏、皮肤干燥等，还伴有整个人感觉懒散恶心11。11.2 染类型(1)真菌(酵母菌和霉菌)真菌是自然界分布最广的一类生物体，在亚洲I、非洲的温、 湿度较高的地区，适合真菌生长。人们受真菌的感染，易患脚气、皮炎、皮癣、湿疹等症。 有些真菌能通过其毒性代谢物霉菌毒素致癌。(2)细菌和病毒 室内空气中，特别在通风不良、人员拥挤的环境中可有较多的致病微 生物存在。除空气中原有的一些微生物外，也存在来自由人体、动物、土壤和植物碎屑携带的细菌和病毒的某些病原微生物。许多病毒如流感

10、、非典型性肺炎等病毒可以通过空气、唾液传染，一般过滤、滤毒装置对它们毫无办法。(3)尘蛾尘蛾是一种非常小的微生物，在绝大多数住处和办公场所都能被发现。尘蛾适合在空气不流通，温度、湿度适合，且密闭的环境中生存，对环境的抵抗力很弱。尘蛾是 一种极强的变应原， 能引起呼吸道过敏和皮肤过敏，主要症状是哮喘、过敏性皮炎、过敏性鼻炎、尊麻疹等。目前对尘蛾的研究很多。11.3 内空气微生物污染来源细菌和真菌种类繁多，分布很广，几乎无所不在。在一般居住环境中，空气中的细菌和 真菌种类通常也有数十至数百种之多，浓度约在102105 cfu/m3。在室内有污染源时，空气污染更加严重，细菌和真菌的浓度可达10610

11、8 cfu/m3 ,甚至高达1010 cfu/m3 。一般来说，空气缺乏微生物生长所需水分和养料，不是微生物生长的适宜环境。由于人们的生产和生活活动，使得空气中可存在某些微生物，包括一些病原微生物在内，并通过空气引起疾病的传播。室内空气特别在通风不良、人员拥挤的环境中，可有较多的微生物存在。据监测，通风不良、密封的房间空气中细菌含量一般较高。开窗通风的房间，每立方米含细菌约 5 800个，而密闭的房间每立方米含量可高达19 000个。致病微生物可附着在室内的尘埃上被吸入呼吸道。除大气中原有的一些微生物外，也可能存在来自人体、植物和宠物的某些病原微生物，可能成为空气传播疾病的病原。研究发现，空调

12、机中细菌和真菌可以诱发或加重呼吸 系统的过敏性反应而引起哮喘。环境污染与防治 网络版 第9期2008年9月4在室内有污染源时，空气污染更加严重，细菌和真菌的浓度可达106108 cfu/m3 ,甚至高达1010cfu/m3。产生微生物污染最主要因素：(1)有营养物质：室内的食物、被污染的地毯、潮湿的垫褥、空调系统中长期存在的 冷却水；(2)持续潮湿且通风不佳的环境：如冰箱和空调机组的滴水盘。室内的污染源可分 为人体活动、建筑部件和家具、设备。 (1)室内建筑材料导致空气微生物污染。在室内潮 湿、结露的地方或受水侵害的地方，如厨房、浴室和卫生间，环境的相对湿度高达90%100%,室内的建筑材料和

13、设备，就必然容易孳生细菌和真菌等微生物，特别是真菌，这是个普遍存在的问题12-15。据报道在北美问卷调查结果显示，有27%36%的室内建筑材料和设备有霉菌污染问题，实际测定的结果更高， 达到42%56%;在欧洲I,英国为17%46%,荷兰为15%18%,芬兰为15%12。在德国的8幢住宅里，地毯中的尘埃真菌总数 为103106 cfu/g ,能产生毒素的花斑曲霉为10105 cfu/g13 。室内尘埃中的真菌数达到102107 cfu/g 。受污染的内墙表面的真菌数超过104 cfu/cm2以上。旧建筑材料中往往孳生着大量的真菌，释放出来污染室内空气，特别在拆除旧建筑材料时，污染更为严重，比未

14、拆除前高出425倍，达102107 cfu/m3 ,拆除旧建筑材料的工人容易发生呼吸源疾病16。由于空气流动，导致在建筑材料和设备中的真菌气溶胶化，悬浮于空气中，造成室内空气污染。在家庭里的废物处理设备中的空气细菌和真菌浓度达103105 cfu/m3 。美国政府工业卫生学家协会ACGIH指出，任何一种真菌的浓度500 cfu/m3 时，表明建筑物内可能存在相关污染源。REYNOLDS 14测定6处住宅和办公室环境中的空气真菌总数500 cfu/m398018 900 cfu/m3 ,真菌浓度比室外高 10至数百倍，表明建筑物内环境 处于不正常状态，影响室内人员的身体健康，出现自觉症状。(2)

15、家用设备导致空气微生物污染。室内家用设备如空调器和加湿器中也容易孳生细菌和真菌等微生物，成为室内空气微生物潜在污染源。家用空调器过滤器上真菌数高达 102104 cfu/cm3 。空调设备中孳生细菌和真菌，导致室内空气污染，严重影响人体健康。 空调设备的空气过滤器、制冷盘管、通风管道和冷却水中孳生细菌和真菌，导致室内空气污 染，严重影响人体健康。 国内的一些专业人员通过对一些公共场所、医院的调查发现，军团菌普遍存在于空调冷却塔，已对暴露人群的健康造成威胁17-20。而军团菌污染在国外有许多案例。例如，1976年美国费城召开退伍军人会议，与会者中182人突然生病，其中29人死亡。症状是发热、咳嗽

16、、胸痛、肺炎。调查发现，该病症由空调系统内孳生的一种革兰阴 性杆菌在空气中传播引起。这些致病菌后命名为“军团菌”，“军团病”由此得名。l988年，英国广播公司 BBC空调设备也引发军团病，BBC的职员和周边的居民约有70人生病，3人死亡。1998年，日本东京1所养老院，由于空调设备污染引起职员和病人123人中11人感染军团病，1人死亡。家庭里废物处理设备中空气细菌和真菌浓度达103105 cfu/m3 。另外，超声波加湿器中孳生的细菌，随着超声波加湿器中的加湿用水生成的水雾一起散发出 去，可引发感染症状 21。(3)人体活动产生微生物污染日常生活中因不良生活习惯等造成的污染却是长期环境污染与防

17、治 网络版 第9期2008年9月5的，需要更多的重视。室内微生物污染程度 与周围环境、居住密度和室内空气温度、湿度、灰尘含量及采光通风等因素有关。环境不洁、通风不良、居住拥挤的室内微生物污染比较严重。另外居民在室内饲养的猫、狗等宠物会使微生物包括细菌、病毒、真菌、芽抱、霉菌、螭等大量繁殖。人在咳嗽或打喷嚏时，可喷射 出上百万个细小的飞沫小滴。如果在室内吸烟，往往比马路上一辆汽车的尾气对人体危害更 大。研究发现，使用吸尘器、中央空调和冷热水系统为室内制造了新的污染源。(4)建筑部件和家具湿度很高的浴室、厨房容易繁殖霉菌； 长期未清洁的地毯上容易滋生蛾虫；一般家具的后面和下面都很难清扫，造成灰尘堆

18、积，给微生物繁殖创造了良好的条件。建筑材料中的缝隙，也是藏污纳垢的场所。2 2.1 调查研究目前，有关空气微生物的研究多为调查研究，即对某种场所在一定时间内进行空气微生物采样，了解微生物的浓度、种属等情况。国内、外都对多种场所的空气微生物进行了调查 研究。所涉及的场所包括室内及室外多种公共场所，室内如：医院各科室22, 23、室内娱乐场所舞厅、网吧、保健品生产厂房、居室24、教室、实验室等；室外则有：某些城市的交通枢纽区、步行街、校园及不同的风景区等。研究中采用的检测指标有：菌落总数、真菌 总数，以及有针对性的病原菌、条件致病菌及微生物耐药情况等。张凤川等25研究了某医院重症监护室的空气细菌谱

19、，刘汝青等26研究了广州某综合性大医院各科门诊候诊室的空气细菌污染状况。国外对工业及医疗场所的空气微生物状况进行了调查研究。工业化养猪场常预防性给猪喂食抗生素，周围环境空气、土壤及水都受到不同程度污染，在空气中发现多重耐药菌，人们可通过多种方式暴露于耐药菌，如食用猪肉、接触农场周围土壤、 饮用周围地面水及地下水等 27。某地工业冷却塔水被嗜肺军团菌污染，周围空气中也同样检出该菌 28。SHELTON? 29在美国的一项大规模调查中发现，空气真菌浓度室内低于室外，夏秋季 高于冬春季，常见菌株为枝抱霉、青霉、不产池子真菌、曲霉等。2.2 毒理学研究目前国内空气微生物的毒理学研究尚未见有关报道，国外

20、则多为空气中真菌抱子及毒素的毒理学研究。HUTTUNE阵30研究发现，室内空气中的真菌抱子暴露，只有黑葡萄穗霉抱 子可增加人肺上皮细胞白细胞介素-6的合成。暴露于黑葡萄穗霉抱子及毒素的幼鼠，其肺泡超微结构显著改变，肺泡表面活性剂转化酶活性降低。据报道|,黑葡萄穗霉可使动物中毒，近来又发现它与婴儿肺部血铁质有关。LANDE萼31应用嗜碱细胞组胺释放试验HRT来检测真菌特异性血清IgE,发现大部分不良建筑物综合征与HRT阳性显著相关。环境污染与防治网络版第9期2008年9月62.3 检测技术研究因为室内外空气微生物污染，严重影响人体健康，通过广泛用于室内外进行空气微生物采样技术，研究和评价医院、住

21、宅、办公室等室内空气质量。如何选择空气微生物采样器以及相应的分析方法，主要从待采集的空气微生物的种类和浓度来考虑，在采样时必须具有获得最大的收集效率32。选择检测方法时要根据检测目的来选取合适的采样器和采样介质，要根据检测环境来布设采样点和采样时间，此外还要考虑到检测的特异性、准确性、可操作性以及气溶胶的粒子大小等33, 34。空气微生物采样器可分为两大类：过滤式采样器和撞击式采样器。有固定式和便携式采样器两种。固定式采样器主要用于室外采集空气过敏源。空气微生物采样技术有过滤式空气采样器、撞击式空气采样器、其他采样器（表面空气系统采样器、缝隙式空气采样器、离心式空气采样器、旋风 式空气采样器、

22、静电式空气采样器和个体采样器）和平皿法。空气微生物的测定方法也分为两大类：培养基方法和非培养基方法。培养基方法是将采集的微生物经过培养繁殖生长成菌 落后计数和鉴别，非培养基方法是在采样后不经过培养就可进行计数和鉴别的方法。在20世纪80年代建立了几种非培养基方法，如光学显微镜方法、荧光显微镜、电子扫描显微镜 和流通式血球计方法。目前国内外最常用的检测方法是利用空气微生物采样器主动抽取空气于采样介质中，采样介质可以是液体也可以是固体培养基。培养计数法是目前国内外检测生物气溶胶应用最广泛，结果最可靠的方法35, 36。但是培养计数法依赖于微生物的可培养性，首先不是所有的微生物都能够在采样培养基上生

23、长，不同微生物有不同的生长要求。 据PARKE和TAYLOR十算，可培养的微生物大约只占空气微生物总数的0.1 % 10.0%,所以说培养计数法很容易低估空气中生物气溶胶总量37。由于传统的菌落计数法不够准确而且耗时耗力，所以许多研究都开始尝试将新方法引入空气微生物检测中， 主要有以下几种：生物发光法。口丫咤橙是常用的染色剂，它能够与微 生物染色质结合发出黄色荧光，便于在显微镜下细胞计数；免疫检测。利用微生物的免疫原性检测生物气溶胶，SCHMECHEL 38制备了短密青霉的单克隆抗体，结合酶联免疫吸附检测了实验室发生的生物气溶胶；生物标记分子的检测。邕变形细胞溶解物试验广泛用于检定革兰氏阴性细

24、菌的内毒素，但是这种方法更适合于检测微生物的活性而不是总数37 ,39。革兰氏阳性细菌的胞壁酸，真菌细胞膜的麦角固醇也都可作为生物标记37。分子生物学方法在生物气溶胶检测方面有巨大的应用前景，针对微生物16SrRNA或18S rRNA基因的保守区设计种属特异性的引物和探针，利用PCM口基因探针检测生物气溶胶，相对于培养法来说，该方法不依赖于微生物的生长或其他生理条件，具有良好的特异性、 敏感性和分析速度 40, 41。3 3.1防止微生物污染的方法室内空气是个小环境，各方面条件差异很大，因环境不同而微生物的来源和分布规律 环境污染与防治 网络版 第9期2008年9月7也有所不同，了解不同环境因素对它的影 响也有利于进一步对室内空气质量进行监控。建筑物内部有许多适合微生物生长的载体如植物、书籍、垃圾、窗帘等等。温度和湿度是微生物生长的关键因素，寒冷干燥的空气不利于 微生物的存活。水浸和渗水的建筑物通常有高浓度的空气微生物浓度，而且室内吸水性的物品或建筑材料往往会成为室内微生物的污染源。控制空气