环境条件对微生物在滤料表面生长繁殖的影响

1、第卷第期年月：天津大学学报（自然科学与工程技术版）（）环境条件对微生物在滤料表面生长繁殖的影响刘俊杰，李倩，裴晶晶（天津大学环境科学与工程学院，天津）摘要：针对在适当的空气环境条件下，中央空调机组或大型客机环控系统中空气过滤器拦截的微生物可能在过滤器上大量生长繁殖的情况，挑选常用的玻璃纤维过滤材料，对其进行染茵，控制空气环境条件下培养，从而研究不同温湿度环境条件、滤料含水量以及不同滤料结构对微生物在滤料上生长繁殖的影响结果表明：温度对含水滤料表面微生物最大生长繁殖量没有明显影响；在、相对湿度条件下的细菌最大生长繁殖量大约为加水滤料上的，且大于相同温度下的低湿条件最大生长繁殖量；时，不同相对湿度

2、条件下均没有生长趋势；低效滤料更适宜微生物生长上述结论说明长期处于高湿度下的空气过滤器是最容易被微生物驻留并生长繁殖的部件，容易形成微生物二次污染关键词：微生物；玻璃纤维滤料；生长繁殖；温度；相对湿度中图分类号：文献标志码：文章编号：（），）（：，（），：；空调处理机组（）作为中央空调系统的主要空调设备，承担着调节室内空气温湿度和洁净度的功能位于新风与回风混合段后的粗效过滤器和送风段前的中效过滤器则作为空调处理机组中的重要设备，来防止室外颗粒污染物包括微生物污染物进入室内环境影响人体健康而洁净室空调系统末端通常采用高效空滤器来实现更高空气洁净等级的控制收稿日期：基金项目：；修回日期：随着越来越

3、多的人选择飞机作为出行工具，机舱中大量的超细颗粒物、细菌、病毒等是威胁乘客健康的重要因素级别效率的高效颗粒物空气（）过滤器是去除机舱内空气颗粒物污染最有效的方法之一【，现代的大型客机在座舱环控系统中都安装了采用超细玻璃纤维材料的循环风高效过滤器【川大型载人空间站的通风环控系统中，也在回风口采用超细国家重点基础研究发展计划（计划）资助项目（）；国家自然科学基金资助项目（）；天津市应用基础与前沿技术研究计划资助项目（）作者简介：刘俊杰（一），男，博士，教授通讯作者：裴晶晶，万方数据年月刘俊杰等：环境条件对微生物在滤料表面生长繁殖的影响玻璃纤维制成的高效空气过滤器去除各种空气中悬浮的微生物颗粒物研究

4、表明，经过过滤器或者过滤装置过滤下来的微生物仍然具有很强的活性当过滤器表面含有适当的营养物质，并且在适宜的温湿度条件下，过滤器表面被拦截下来的微生物能够在过滤器上大量生长繁殖刘燕敏等【】对上海栋空调建筑的通风系统进行调查，结果显示约的空调系统普遍存在空气污染较严重的问题，且过滤器表面含菌量也明显高于容许标准等【曾经研究过聚酯纤维、聚丙烯以及玻璃纤维种材料的未经使用过的以及用于过滤新风的使用过的过滤器上枯草芽孢杆菌在不同相对湿度条件下的存活情况结果发现，的相对湿度范围内，枯草芽孢杆菌的存活率没有明显区别，即相对湿度对不同滤料上枯草芽孢杆菌的生长繁殖均没有影响而在相对湿度大于时的适宜细菌生长繁殖的

5、相对湿度条件下，不同的滤料样品上也没有枯草芽孢杆菌的增殖现象等【研究了不同环境条件下不动杆菌的存活，发现高湿条件（）下菌种的存活时间要长于的低湿条件等【通过对经过巡航时间的飞机机舱空气净化用过滤器上的多种呼吸道病毒进行检测，发现过滤器在摘除天后，其上仍能检测到流感病毒和鼻病毒但是很少有文献考虑温湿度条件对不同效率的过滤器上微生物生长的影响笔者研究了不同效率的玻璃纤维滤料上枯草芽孢杆菌的生长繁殖规律，并且研究了不同温湿度对微生物在滤料上的生长繁殖的影响研究方法与内容菌种选择部分研究对公共场所空调系统的过滤网、热交换器细菌谱进行了详细调查，调查结果表明该菌谱以抵抗力强、营养要求低的芽孢杆菌为主，空

6、气处理系统中不少用于间隔和过滤用的纤维状材料上的菌种，属于芽枝菌属真菌本着对人体健康安全无害，且具有科学性与代表性的原则，本文实验采用的微生物为由中国工业菌种保藏中心提供的编号为：的枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌，芽孢为（）×（）的椭圆到柱状，其最佳培养温度为滤料选择本研究中所用的实验材料为重庆造纸研究院提万方数据供的暖通空调系统中常用的玻璃纤维过滤材料由于中央空调本身应有效率规格不低于的过滤器来保护，洁净室末端高效（）过滤器前要有效率规格不低于的过滤器来保护【，因此文中选用过滤材料的过滤效率分别为根据和规定的、和文中所用的所有过滤材料均为没有使用过的清洁滤料滤料的孔隙率随

7、着滤料过滤效率的增大而减小过滤材料的具体参数如表所示表过滤材料参数型号过滤效率厚度过滤效率空气阻力等级±一±±培养基选用及制备培养基组成：每升溶液中含有蛋白胨、氯化钠、牛肉膏粉若制备固体培养基，则加入琼脂将值调至，高压灭菌滤料样品数量本研究中所用滤料样品为直径的圆形滤料，对于种不同滤料，每种滤料在每个培养时间状态点处有个平行样品每个样品洗脱液取个平行样，各个状态下的实验数据采用个样品至少组数据结果的算数平均值所有数据点处通过计算标准误差求得各个数据点处的置信区间本文中总共使用的滤料样品数为：等级的滤料个；等级的一滤料个；等级的一滤料个滤料表面染菌方法菌悬液制备在平

8、面培养基上用接种环取一环菌落，置于灭菌的营养肉汤中，放人摇床，以的转速置于环境中培养取菌悬液，置于灭菌后的生理盐水中，依次稀释倍、倍和倍滤料染茵将滤料置于密封袋中，置于紫外灯下对滤料正反两面分别照射进行杀菌处理然后取出，分别放入灭菌的培养皿中，将稀释倍后的菌悬液各取均匀滴到每块滤料表面，用玻璃棒将滤料表面的菌悬液滴沿各个方向涂抹均匀，涂抹面积距滤料外边缘近似，以防止菌液溢出滤纸或涂抹过程中碰到培养皿壁面将均匀涂抹菌悬液之后的滤料放到洁净工作台上，以确保滤料充分吸天津大学学报（自然科学与工程技术版）第卷第期收菌悬液滤料上微生物的洗脱况且等曾指出，飞机机舱的平均温度为一，机舱中的平均相对湿度为所将

9、染菌后滤料分别放人充满恒湿气体的密闭容器中，置于恒温摇床中培养每经过取出一块滤料，将滤料剪碎，置于含有已经灭菌的生理盐水的锥形瓶中，然后放入摇床，于、以相对湿度又可作为机舱环境状态参数大型载人空间站的通风环控系统中，由于航天员的人体散湿，舱内空气湿度也会达到转速下振荡，保证滤料表面细菌完全洗脱取洗脱液，置于灭菌后的培养皿中，随后加入约的左右的灭菌后的液态营养琼脂，将培养【左右摇晃振荡，使洗脱液与液态营养琼脂充分混合均匀，待液态琼脂充分凝固后，将培养皿倒置，并放人的恒温培养箱中培养后计数计数方法采用平板菌落计数法菌落计数采用肉眼计数初始布菌量的确定是将充分吸收菌悬液后的染菌滤料取出一块，并重复上

10、述洗脱操作，进行培养计数培养后的培养皿如图所示图组合式空调机组结构示意茎竺声蠢粼慧：一盛；一瓣回风过滤器（冷却减泓）过滤器垌芳日图计数用培养皿觚黧一戮黧需一搿篓江粗效一董熹譬篓嚣一譬篓汽袈一一过滤器回风（毒遍加热）豢茄壶了图组合式空调机组夏冬空气处理流程环境参数的控制本文中采用的方法为往容器中充入恒温恒湿的图给出了一次回风单风机组合式空气机组的结构示意，其中夏季和冬季空气处理流程如图所示气体，气体的相对湿度是通过干、湿空气的混合比来控制干空气来自于空压机送出的经干燥剂和高效过在全年运行工况下，经表冷器冷却后的气体露点温度通常在范围内，采暖通风与空气调节设计规范（）中规定，舒适性空气调节冬季室内

11、计算温度为，夏季室内计算温度为且当送风口高度时，送风温差而冬季空调送风温度往往接近或滤器过滤的干燥洁净空气，湿空气为干燥洁净空气通入水中鼓泡得到的湿空气将滤料置于玻璃容器中，密封瓶口，从而保证该密闭容器中保持恒定的温湿度容器密闭后放人恒温箱中恒温培养高湿控制采用往瓶中冲人高湿气体，如图（）所示，低湿控制往瓶中装入少量变色硅胶，如图（）所示充人瓶中气高于室温，且冬季提高送风温差减少送风量的作法，可以节约电能，但必须满足最少换气次数的要求，同时送风温度也不宜过高，一般以不超过为宜¨为验证环境温度和相对湿度对滤料表面微生物生长繁殖的影响，文中选取、和个温度状态分别代表空调机组表冷器后机器露

12、点温度或夏季中央空调送风温度、室内和机舱内空气温度、冬季中央空调送风温度及微生物最适宜生长温度而相对湿度（）分别选和作为适宜微生体的温度采用空压机送气体的环境温度，相对湿度采用公式（）计算所得相对湿度的控制采用控制干空气与湿空气混合比的方法，仍芴仍（）式中：仍为充人瓶中气体的相对湿度；仍为密闭容器中需保持的气体相对湿度；山为充人瓶中气体温度对应的饱和空气分压力；：。为密闭容器中需保持的气体温度对应的饱和空气分压力；。为海平面的标准大气压物生长的高湿工况和不适宜微生物生长的低湿工万方数据刘俊杰等：环境条件对微生物在滤料表面生长繁殖的影响举例说明：若需要控制。和的相对湿度，当环境温度为。，：。为时

13、的饱和空可知，在滤料培养初期（），枯草在条件下生长迅速，并且在培养后，生长繁殖量达到气分压力，。为时的饱和空气分压力，仇为，则通过计算得到翰值，通过控制干湿空气的混合比来得到相对湿度为劬的湿空气培养条件下的倍而在之后，枯草在条件下，生长速率增大，且到时，个条件下，滤料上微生物量基本相同，在随后的、日、上二，。、，乇二川条件下，滤料上的微生物继续快速繁殖，且到达时，条件下的滤料上微生物量略大于条件下，约为后者的倍由此可知，滤料含水工况下，温度对滤料上微生物的最大生长繁殖量影响不大在条件下，相对湿度对微生物生长繁殖的影响较大相对湿度条件下的微生物生长繁殖量约为滤料加水状态下的对比曲线、可知，在低温

14、状况不同温度条件时均没有微生物生长繁殖趋势，枯草芽孢杆菌在低湿条件下呈衰亡趋势而在相对湿度、培养条件下，微生物呈生长繁殖图滤料恒温恒湿培养趋势，微生物数量也逐渐增大；而在时，微生物呈衰亡趋势，数量逐渐减小说明在利于微生物生长的温度条件下，不同相对湿度微生物的生长繁殖有一定的影响而在不利于微生物生长繁殖的低温条件结果与讨论不一温湿度条件，枯草芽孢杆菌在滤料上的生长繁殖情况如图所示，其中为初始染菌下，相对湿度的影响基本不大时，和种温度条件下，枯草芽孢杆菌在、和种不同过滤效率的玻璃纤维滤料表面的生长繁殖情况如图所示后滤料上洗脱的菌落数，为培养，时间后滤料上洗脱的菌落数因为滤料培养后，滤料上微生物达到

15、最大生长繁殖量，所以只考虑培养内的生长繁殖情况滤料培养条件分别为温度和，相对湿度分别为和为比较含水量的影响，在不同温度条件下，各增加一组滤料表面加生理盐水的对比工况分析图可知，在和，枯草芽孢杆菌在滤料上的生长繁殖量均为：生理盐水浸泡分析曲线、百一下，滤料表面含生理盐水；一，；一，；一，滤料表面含生理盐水一，：一，。，图【），、和时种滤料表面枯草芽孢杆菌的生长繁殖且图不同条件下的微生物生长繁殖万方数据天津大学学报（自然科学与工程技术版）第卷第期为考虑全生命周期中微生物的生长繁殖情况，将滤料培养一周时间，直至滤料表面的微生物量降低到接近初始染菌量由图中可知，在相同的培养条件下，微生物在不同滤料表面

16、的生长繁殖的趋势相同在给定的恒温恒湿环境中，均呈现在培养初期，滤料上微生物量随培养时间的增加而增大，当培养时间达到即后，滤料上微生物量达到最大生长繁殖量，继续培养，滤料上的微生物进入其生长周期的衰亡期，滤料上的微生物量逐渐减小，并且在左右，滤料表面微生物量降低到初始染菌量对比图（）和（）可知，在不同过滤效率的玻璃纤维滤料表面，枯草芽孢杆菌的最大生长繁殖量有明显不同当温度为时，低效滤料表面，枯草芽孢杆菌的最大生长量高于其余两种中效和高效滤料，且其最大生长繁殖量分别为中效滤料和高效滤料的倍和倍可知在比较适合枯草芽孢杆菌生长的温度条件下，滤料本身结构对滤料上微生物的生长繁殖具有明显的影响而当温度为时

17、，种滤料表面上枯草的最大生长繁殖量所呈现的规律为且种滤料表面的最大生长繁殖量差异性不明显，中效滤料上的微生物量分别为和滤料上的倍和倍与条件下相比，除了滤料表面的最大微生物生长繁殖量有的明显降低量之外，在和两种滤料表面基本没有明显变化由此可以分析，孑隙率较大的低效滤料上，微生物在滤料上的生长繁殖更易受到温度条件的影响结论（）不同环境条件对滤料表面微生物的生长繁殖有很大的影响在条件下，相对湿度对微生物在滤料表面的生长繁殖影响较大。相对湿度条件下的微生物生长繁殖量约为滤料加水状态下的而在的低湿条件下，枯草芽孢杆菌在滤料上呈衰亡趋势，温度越低，衰亡速率越快在较利于微生物生长的温度条件下，不同相对湿度对

18、微生物的生长繁殖有一定的影响而在不利于微生物生长繁殖的低温条件下，相对湿度的高低对微生物的生长繁殖影响不大（）滤料结构对微生物在滤料表面的生长繁殖有一定的影响在较利于枯草芽孢杆菌生长的温度条件下，滤料孔隙率越大，越有利于枯草在其上的生长繁殖故低效滤料上微生物的生长繁殖量略大于万方数据高效滤料上且低效滤料上枯草芽孢杆菌的最大生长量分别为中效滤料和高效滤料的倍和倍在。的较低温度条件下，高、中、低效种滤料表面的枯草芽孢杆菌的最大生长繁殖量差别不是很大随着温度的变化，孔隙率较大的低效滤料表面枯草杆菌的最大生长繁殖量差别较大，其在时大约为时的（）由于相对湿度对微生物的生长影响较大，所以在高湿度气象条件下

19、运行的大型客机的环控系统过滤器，在空调机组中表冷器下风侧的空气过滤器，长期处于高湿度下都是细菌定植、繁殖和传播的主要场所，而位于空调机组新风段的粗效过滤器，由于其表面积尘较多并容易吸潮，也易成为系统中微生物大量生长繁殖的主要场所参考文献：，：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，年月刘俊杰等：环境条件对微生物在滤料表面生长繁殖的影响，（）：刘燕敏，聂一新，张琳，等空调风系统的清洗对室内可吸入颗粒物和微生物的影响，暖通空调，（）：，一胛玎，（）：（），一口玎朋脚，（）：，“阳口，即口施，（）：，玎，（）：陈悦，林海江，袁东，等上海市部分空调系统微生物污染状况的初步调查环境与职

20、业医学，（）：万方数据。，一一，（）：（）周世宇，陈维田，等空调室内环境的气传微生物环境科学学报，（）：，（）：（）蔡杰空气过滤北京：中国建筑工业出版社，：，（）赵荣义，范存养，薛殿华，等空气调节第版北京：中国建筑工业出版社，爿打，：，（），（）：（责任编辑：田军）环境条件对微生物在滤料表面生长繁殖的影响作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：刘俊杰， 李倩， 裴晶晶， Liu Junjie， Li Qian， Pei Jingjing天津大学环境科学与工程学院,天津,300072天津大学学报Journal of Tianjin University2014,47(4)参考文献(17条)

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