虚旋风生物气溶胶采样器的性能测试

摘要

生物气溶胶指由生物来源产生并悬浮于空气中的颗粒物，对生物气溶胶的接触和吸入会导致多种多样的健康问题。生物气溶胶在室内及室外环境均有广泛的分布，不同环境中的生物气溶胶种类不同，对人造成的影响也不同。除此以外，生物气溶胶可以作为云凝结核以及冰核等，对全球气候变化造成影响。对于生物气溶胶的监测是了解其变化及分布规律的重要手段，有助于理解其对空气质量以及气候变化的影响方式。
　　监测的基础是高效的生物气溶胶采样器。目前常用的生物气溶胶采样器包括过滤式、撞击式、液体冲击式以及静电式等，但这些采样器都有一定的适用范围。开展效率稳定且对微生物伤害较小的生物气溶胶采样器的研究在目前仍然具有重要现实意义。因此，本研究构建了生物气溶胶采样器实验室测试系统，利用该测试系统考察了设计参数对虚旋风生物气溶胶采样器物理效率的影响，并进行了再悬浮性能测试、生物效率测试、野外采样测试等，最后与市售采样器Biosampler进行了比较，主要结论如下:
　　(1)改变生物气溶胶发生器中菌液的浓度及发生压强会产生具有不同粒径分布的生物气溶胶，多数大肠杆菌气溶胶处于粒径0.5-1.0μm的范围之间，多数枯草芽孢杆菌营养细胞处于粒径0.7-1.3μm的范围之间，多数黑曲霉孢子处于粒径2.6-3.2μm的范围之间。
　　(2)进口尺寸的减小、曲率半径的增大有利于提高采样器物理效率，但均不如流量的影响显著;在虚旋风生物气溶胶采样器的空腔中加入一定体积的采样液作为捕集介质不会影响采样器的物理效率，且长时间采样后采样液的挥发率仍然比较低;已经捕集到液体中的颗粒物再次悬浮较为困难，可在一定程度上避免颗粒物再悬浮的现象。
　　(3)对于压力敏感性细菌大肠杆菌(ATCC8739)，虚旋风生物气溶胶采样器的生物效率略高于市售采样器Biosampler。
　　(4)实地测试中，虚旋风生物气溶胶采样器与Biosampler在多数情况下的结果均较为相近，没有显著差异，且虚旋风生物气溶胶采样器在多次平行测试之间的差异较小，采样结果较为稳定，然而在某些情况下虚旋风生物气溶胶采样器测得的细菌浓度显著低于Biosampler。
　　(5)在不同的采样时间下，虚旋风生物气溶胶采样器和Biosampler所得的细菌和真菌浓度均值均较为接近，但都会随着采样时间的变化而变化。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 生物气溶胶的定义及其影响

1．1．1 生物气溶胶的定义

1．1．2 生物气溶胶对于室内外环境的影响

1．1．3 生物气溶胶对于全球气候变化的影响

1．2 生物气溶胶采样器的相关研究

1．2．1 过滤式生物气溶胶采样器

1．2．2 撞击式生物气溶胶采样器

1．2．3 液体冲击生物气溶胶采样器

1．2．4 静电采样器

1．3 虚旋风采样器

1．4 本研究的意义及内容

2 材料与方法

2．1 生物气溶胶发生系统稳定性测试

2．2 虚旋风采样器的实验室测试

2．2．1 微生物培养及菌液制备

2．2．2 不同尺寸的虚旋风采样器物理效率测试

2．2．3 虚旋风采样器的生物效率测试

2．3 虚旋风采样器的实地测试

2．3．1 可培养性微生物浓度测试

2．3．2 可培养性微生物种类鉴别

3 生物气溶胶发生系统性能评估

3．1 仅用去离子水发生的颗粒物浓度

3．2 菌液稀释倍数对生物气溶胶发生的影响

3．3 载气压强对生物气溶胶发生的影响

3．4 本章小结

4 虚旋风生物气溶胶采样器的实验室测试

4．1 测试微生物的粒径分布

4．2 进口尺寸对虚旋风生物气溶胶采样器物理效率的影响

4．3 曲率半径对虚旋风生物气溶胶采样器性能的影响

4．4 虚旋风生物气溶胶采样器的压降

4．5 虚旋风生物气溶胶采样器在额定工况下的分级效率曲线

4．6 采样液的添加对虚旋风生物气溶胶采样器性能的影响

4．7 虚旋风生物气溶胶采样器对大肠杆菌采样的生物效率及对比

4．8 本章小结

5 虚旋风生物气溶胶采样器的实地测试

5．1 不同采样点测试

5．2 采样时间对采样结果的影响

5．3 采样液的挥发

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

致谢