兰州不同功能区及重点污染区大气微生物气溶胶分布特征研究

摘要

大气微生物主要以气溶胶形式存在于环境中。微生物气溶胶不仅具有极其重要的生态功能，还与大气环境质量、人体健康、工农业生产密切相关。近年来，SARS、禽流感和甲型H1N1流感等气源性传染病的暴发流行，雾霾、浮尘天气频发，PM2.5值爆表，使得世界各国都开始从不同角度重新审视微生物气溶胶带来的潜在环境安全问题。
　　国内针对城市大气微生物气溶胶的调查研究多集中在沿海城市，内陆城市相对较少。兰州地处西北内陆，沙尘天气频发，地理位置和气象条件特殊，同时兰州作为重要工业基地，理化污染较为严重，关于其大气颗粒物和化学污染物的研究已很多，而对大气微生物气溶胶污染状况系统研究相对较少。
　　本研究采用Andersen六级大气微生物采样器(PSW-6型)对兰州市不同功能区和重点污染区进行采样研究。通过对兰州市交通商业混合区、公园景点区、工业区三功能区大气微生物气溶胶浓度和粒径分布的季节变化、月变化、日变化以及工作日和非工作日分布特征的比较研究。同时，选取兰州某典型污水处理厂和某大型综合性医院作为重点污染区，对兰州某典型污水处理厂不同处理单元（格栅间、曝气池、污泥脱水间）和某大型综合性医院不同功能区（呼吸道病区病房、中心花园、门诊大厅）的大气微生物气溶胶浓度和粒径分布进行研究。此外，记录采样时环境因子，研究浓度与其相关性。得到如下结论:
　　(1)兰州市三功能区四季大气总微生物气溶胶由高到低均表现为混合区＞公园景点区＞工业区＞清洁对照区。混合区、工业区微生物气溶胶浓度由春到冬先升后降，公园景点区无明显变化，三功能区微生物气溶胶浓度峰值均出现在秋季。三区细菌气溶胶浓度分布趋势同总微生物气溶胶相同，其在总微生物气溶胶浓度中占比最大。夏、秋季公园景点区、工业区真菌气溶胶平均浓度均明显高于冬、春季，且高于同季混合区和清洁对照区。春、夏季混合区和工业区的放线菌气溶胶平均浓度低于同季公园景点区和清洁对照区。放线菌气溶胶在大气总微生物中占比较小，而细菌、真菌占比较大。
　　(2)混合区、公园景点区、工业区大气微生物气溶胶浓度月变化差异较大。混合区总微生物气溶胶浓度从1月到12月变化曲线成“M”型，6月和9月出现峰值，除4月份外各月浓度均高于另外两区;工业区变化曲线与混合区相似，但变化幅度较小;公园景点区变化曲线复杂，变化幅度与工业区相似。三区细菌气溶胶月均浓度变化趋势同总微生物气溶胶相似。三区真菌气溶胶月均浓度从1月到12月呈现先升后降的趋势，最高浓度均出现在9月份。三区放线菌气溶胶月均浓度变化曲线较复杂，从1月到12月混合区先降后升，公园景点区、工业区呈降低趋势。
　　(3)春季除工业区真菌气溶胶浓度傍晚略高于中午外，各区微生物气溶胶浓度日变化规律均表现为早上高、中午和傍晚较低;夏季除混合区外，公园景点区、工业区总微生物气溶胶浓度日变化均表现为早晚高、中午低的分布规律，而混合区早、中、晚均保持在较高浓度;秋季三区总微生物气溶胶浓度由早到晚均表现为先降后升的规律;冬季混合区早、中、晚总微生物气溶胶均保持较高浓度，公园景点区、工业区总微生物气溶胶浓度由早到晚先降后升。24小时内兰州大气总微生物气溶胶浓度在夜间21:00时段时达到最高，12:00～15:00时段为总微生物气溶胶浓度最低时段。
　　(4)混合区、工业区工作日细菌气溶胶、真菌气溶胶、放线菌气溶胶浓度均值均高于非工作日，公园景点区工作日浓度均值均低于非工作日。
　　(5)污水处理厂各处理单元和医院各功能区的细菌气溶胶平均浓度最高，其次为真菌气溶胶，放线菌气溶胶最低。污水厂各处理单元逸散的总微生物气溶胶浓度由高到低依次是:污泥脱水间＞格栅间＞曝气池。医院各功能区总微生物气溶胶浓度由高到低依次是:呼吸道病区病房＞门诊大厅＞中心花园。
　　(6)兰州城区总微生物气溶胶粒径主要分布＞7.0μm、4.7-7.0μm、3.3-4.7μm范围，粒径分布峰值在＞7.0μm范围内。兰州不同季节特点和不同功能区特点对大气微生物气溶胶粒径分布影响均较小。混合区、工业区微生物气溶胶粒径日变化规律表现为早、晚粒径分布相差不大，中午较细颗粒(＜2.1μ m)微生物占比增加。公园景点区晚间较细颗粒微生物占比减少。
　　(7)兰州某典型污水处理厂大气总微生物气溶胶粒径主要分布在2.1-7.0μ m范围内。格栅间总微生物气溶胶主要分布在2.1-7.0μm范围内;曝气池总微生物气溶胶主要分布在＞2.1μ m范围内;污泥脱水间总微生物气溶胶主要分布在1.1-7.0μm范围内。兰州某大型综合性医院呼吸道病区病房总微生物气溶胶主要分布在1.1-7.0μm范围内，中心花园和门诊大厅均集中分布在＞2.1μ m的范围内。
　　(8)在兰州三功能区大气微生物气溶胶浓度监测期内，混合区微生物气溶胶浓度在一定范围内随温度升高呈上升趋势，公园景点区、工业区大气微生物气溶胶浓度在一定范围内随温度升高而呈降低趋势。三功能区微生物气溶胶浓度在一定范围内均随环境相对湿度升高而呈上升趋势、随风速增加而呈降低趋势。混合区和工业区微生物气溶胶浓度在一定范围内随PM10增加而增加。混合区微生物气溶胶浓度在一定范围内随PM2.5增加呈上升趋势，工业区微生物气溶胶浓度随PM2.5增加略有降低趋势。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 大气微生物气溶胶概述

1．2．1 大气微生物气溶胶概念

1．2．2 大气微生物气溶胶特性

1．2．3 大气微生物气溶胶的危害

1．2．4 大气微生物气溶胶的采样和检测

1．2．5 影响大气微生物气溶胶分布的因素

1．3 大气微生物气溶胶国内外研究进展

1．3．1 国外大气气溶胶微生物研究现状

1．3．2 国内大气气溶胶微生物研究现状

1．4 研究的目的、意义及主要内容

1．4．1 研究的目的、意义

1．4．2 研究内容

2 研究材料与方法

2．1 研究功能区概况

2．2 材料和方法

2．2．1 采样时间

2．2．2 实验仪器及设备

2．2．3 采样方法和培养方法

2．2．4 统计分析和计算方法

3 兰州不同功能区及重点污染区大气微生物气溶胶浓度时空分布研究

3．1 前言

3．2 兰州不同功能区大气微生物气溶胶浓度时空分布特征

3．2．1 材料与方法

3．2．2 兰州不同功能区大气微生物气溶胶浓度季节变化分布特征

3．2．3 兰州不同功能区大气微生物气溶胶浓度月变化分布特征

3．2．4 兰州不同功能区大气微生物气溶胶浓度日变化分布特征

3．2．5 兰州工作日和非工作日大气微生物气溶胶浓度分布特征

3．3 兰州重点污染区大气微生物气溶胶浓度时空分布特征

3．3．1 材料与方法

3．3．2 兰州某典型污水处理厂大气微生物气溶胶浓度分布特征

3．3．3 兰州某综合性医院大气微生物气溶胶浓度分布特征

3．4 小结

4 兰州不同功能区及重点污染区大气微生物气溶胶粒径分布特征研究

4．1 前言

4．2．1 不同类别微生物气溶胶粒径分布特征

4．2．2 不同季节各类别微生物气溶胶粒径分布特征

4．2．3 不同功能区各类微生物气溶胶粒径时空分布特征

4．3．1 兰州某典型污水处理厂大气微生物气溶胶粒径分布特征

4．3．2 兰州某综合性医院大气微生物气溶胶粒径分布特征

4．4 小结

5 兰州不同功能区大气微生物气溶胶浓度与环境因子相关性

5．1 环境因子对大气微生物气溶胶浓度的影响

5．1．1 兰州大气微生物气溶胶浓度与环境温度的相关性

5．1．2 兰州大气微生物气溶胶浓度与环境湿度的相关性

5．1．3 兰州大气微生物气溶胶浓度与风速的相关性

5．1．4 兰州大气微生物气溶胶浓度与PM10、PM2．5的相关性

5．2 小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

6．2．1 预防措施建议

6．2．2 研究建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果