PM2.5的微生物組成采樣與分析方法

張　茜　韓廣欣　馬　爭(zhēng)

（河北師范大學(xué)匯華學(xué)院河北石家莊050000）

PM2.5的微生物組成采樣與分析方法

張茜韓廣欣馬爭(zhēng)

（河北師范大學(xué)匯華學(xué)院河北石家莊050000）

PM2.5具有廣泛的來(lái)源，而且微生物組成復(fù)雜，現(xiàn)階段針對(duì)不同的PM2.5研究目的，形成了不同的采樣和分析方法，例如FRM、FEM等采樣方法，隨著大氣細(xì)顆粒污染特征越來(lái)越明顯，PM2.5的微生物組成采樣與分析方法越來(lái)越受到關(guān)注，本文針對(duì)此兩方面展開(kāi)研究，為更加全面的認(rèn)識(shí)PM2.5做出努力。

PM2.5；微生物采樣；分析方法

PM2.5即空氣動(dòng)力學(xué)直徑在2.5μm以下的大氣顆粒物，其通常包括水溶性顆粒物種、無(wú)機(jī)多元素、碳組分等成分，在空氣中懸浮的微生物會(huì)形成微生物氣溶膠，不僅在來(lái)源、種類等方面表現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)，而且具有活力易變、散播多維、沉淀再生、感染廣泛等特點(diǎn)，對(duì)PM2.5微生物組成采樣與分析需要結(jié)合PM2.5介質(zhì)和采樣器實(shí)現(xiàn)。

1　 PM2.5的微生物采樣

現(xiàn)階段具有空氣微生物采樣功能的采樣器種類較多，例如Andersen采樣器等在細(xì)菌類微生物采集中較為常用；LVS在病毒采集中較為常用等，在具體采樣器選擇時(shí)要保證采樣微生物的活性保持，而且在生長(zhǎng)過(guò)程中不會(huì)受到外界因素的損傷。PM2.5作為有機(jī)氣溶膠的重要來(lái)源，其主要存在于交通污染和固體污染的排放中，對(duì)空氣質(zhì)量和人體均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，由于空氣中的微生物種類多樣，如口蹄疫病毒、大腸桿菌、假單胞菌、厭氧菌等，對(duì)PM2.5微生物組成采樣進(jìn)行分析可有效的避免傳染病的爆發(fā)[1]。

現(xiàn)階段人們結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)和國(guó)內(nèi)外氣溶膠采樣器的研究現(xiàn)狀，研制了PM10～PM2.5分級(jí)采樣器，對(duì)PM2.5微生物組成采樣具有積極的作用。此類分級(jí)采樣器將氣溶膠微粒過(guò)濾機(jī)制P=exp］和撞擊式采樣器的工作原理有機(jī)融合，其中α代表填充密度；T代表濾材厚度；df代表纖維直徑；代表單一纖維過(guò)濾的總效率；P代表懸浮微粒的穿透率，通過(guò)氣溶膠微粒過(guò)濾機(jī)制可以對(duì)采集器的捕捉性能進(jìn)行反映?，F(xiàn)階段通常將采樣器采樣的物質(zhì)動(dòng)力學(xué)行為表示為其中rr代表顆粒的密度；v0代表噴嘴進(jìn)口空氣的平均流速；dp代表顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)直徑；m和W分別代表空氣粘度和采集器噴嘴的直徑；c代表康寧校正因子[2]?？諝庠谪?fù)壓作用下會(huì)以一定的速度進(jìn)入采樣器，但由于空氣中含有的顆粒直徑差異形成的動(dòng)量不同，氣流較大的顆粒會(huì)在采樣器捕集板處集中，而粉塵會(huì)運(yùn)動(dòng)至過(guò)濾材料并被其截留，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾不同顆粒的目的，所以可以對(duì)空氣中PM10和PM2.5實(shí)現(xiàn)分離，并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上制備制膜液、復(fù)合膜，對(duì)殼聚糖醋酸溶液的濃度和其應(yīng)用的厚度、復(fù)合膜的微孔結(jié)構(gòu)、通量、采樣時(shí)間等進(jìn)行確定，并在此基礎(chǔ)上，利用復(fù)合膜截留法、復(fù)合膜富集法等，針對(duì)PM2.5中可能存在的大腸桿菌噬菌體、細(xì)菌、甲流感病毒等進(jìn)行采樣。

2　 PM2.5微生物組成的分析方法

人體的生理結(jié)構(gòu)決定，人體對(duì)PM2.5沒(méi)有任何過(guò)濾、阻攔能力，PM2.5除了本身對(duì)人體呼吸系統(tǒng)具有直接的刺激作用、致敏作用外，它還可能作為攜帶細(xì)菌微生物、病毒和致癌物的載體侵入人體肺部，嚴(yán)重危害人體健康，所以對(duì)PM2.5微生物組成進(jìn)行分析具有重要現(xiàn)實(shí)意義[3]?，F(xiàn)階段主要通過(guò)T—RFLP、克隆文庫(kù)和測(cè)序方法等對(duì)其微生物組成進(jìn)行分析，其中T—RFLP分析方法在分析PM2.5微生物群落特征方面的效率和準(zhǔn)確性較高；結(jié)合各種分析方法可以發(fā)現(xiàn)PM2.5顆粒物的細(xì)菌群落主要包括擬桿菌綱、放線菌綱、支原體和變形桿菌四種菌群構(gòu)成，其分別占PM2.5微生物成分的2.91%、10.67%、47.76%和44.66%，在此基礎(chǔ)上可以將其細(xì)菌群進(jìn)一步分為7個(gè)綱和19個(gè)屬，針對(duì)每種成分在PM2.5中的所占比例，可以對(duì)其主要存在污染性的微生物進(jìn)行確定，為城市規(guī)劃和公共環(huán)境健康評(píng)價(jià)提供依據(jù)，在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)PM2.5中的真核微型生物群落可以劃分為11個(gè)屬，這對(duì)更加全面的對(duì)PM2.5微生物組分進(jìn)行分析提供了支持。結(jié)合細(xì)菌總數(shù)=培養(yǎng)皿上細(xì)菌菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)/采樣器流量×采樣時(shí)間×1000的計(jì)算公式可以對(duì)單位PM2.5中含有的細(xì)菌總量進(jìn)行計(jì)算，在以上分析方法應(yīng)用的過(guò)程中需要注意撞擊距離會(huì)影響空氣的流動(dòng)速度、采樣流速會(huì)對(duì)空氣流動(dòng)產(chǎn)生影響、切割板導(dǎo)流孔的直徑對(duì)截留成分會(huì)產(chǎn)生影響，在具體應(yīng)用的過(guò)程中需要結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行靈活的調(diào)整。同時(shí)相同的濾膜材料對(duì)微生物氣溶膠的影響也存在差異，在對(duì)PM2.5微生物組份進(jìn)行分析的過(guò)程中應(yīng)避免應(yīng)用具有殺菌或抑制作用的濾膜材料，復(fù)合膜憑借自身的生物活性，在此方面的應(yīng)用范圍較廣，通過(guò)對(duì)PM2.5微生物組成的分析方法研究，可以為不同區(qū)域的PM2.5微生物污染防治提供依據(jù)，所以相關(guān)研究應(yīng)受到高度關(guān)注。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)PM2.5微生物組成采樣和分析，對(duì)降低PM2.5的環(huán)境污染和對(duì)人身健康的威脅具有重要的意義，在采樣的過(guò)程中需要結(jié)合微生物溶膠的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)牟蓸臃椒ǎ嚓P(guān)研究隨著PM2.5大氣污染范圍的不斷擴(kuò)大而越來(lái)越受重視。

[1]楊復(fù)沫,段鳳魁,賀克斌,PM2.5的化學(xué)物種采樣與分析方法[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2014,05:14-20.

[2]楊雪,劉大錳,孫俊玲,北京市大氣PM2.5中多溴聯(lián)苯醚污染水平與來(lái)源分析[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,02:355-361.

[3]王步英,郎繼東,張麗娜,方劍火,曹晨,郝吉明,朱聽(tīng),田埂,蔣靖坤.基于16S rRNA基因測(cè)序法分析北京霾污染過(guò)程中PM2.5和PM10細(xì)菌群落特征[J]．環(huán)境科學(xué),2015,08:2727-2734.

河北師范大學(xué)匯華學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目(20150410)。