山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園夏初室外空氣細(xì)菌污染監(jiān)測與分析

鄧彩萍，張金梅，郝艷平，閆喜中，郝赤

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園夏初室外空氣細(xì)菌污染監(jiān)測與分析

鄧彩萍1，張金梅1，郝艷平1，閆喜中2，郝赤2

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

摘要：為了解山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園夏初空氣細(xì)菌含量及日間變化情況，采用自然沉降法對校園6個采樣點(diǎn)進(jìn)行室外空氣細(xì)菌濃度監(jiān)測。結(jié)果表明：5號教學(xué)樓區(qū)距地面100、50、0 cm三個高度處的平均細(xì)菌含量分別為(2 868±44)、(4 236±99)、(4 563±91) cfu·m-3，均達(dá)到輕微污染水平；在該區(qū)的早、中、晚三個時間段下，午間空氣細(xì)菌含量最高，其中100 cm處午間的空氣細(xì)菌含量為(4 074±109) cfu·m-3，屬輕微污染，50和0 cm處的午間的空氣細(xì)菌含量分別為(7 167±228)和(7 107±605) cfu·m-3，均達(dá)到污染水平。比較6個采樣點(diǎn)午間空氣細(xì)菌含量，11~19號學(xué)士公寓樓區(qū)處于污染水平(7 619±63) cfu·m-3，谷園、5號教學(xué)樓和體育場均處于輕微污染水平，分別為(3 879±82)、(4 142±70)、(3 180±48) cfu·m-3，而思想湖和圖書館的空氣達(dá)清潔水平，分別為(1 040±18)、(2 315±42) cfu·m-3。校園空氣微生物受時間、地點(diǎn)等多種因素影響。本研究可對山西農(nóng)大空氣微生物污染防治和研究工作提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：室外；夏季；空氣；細(xì)菌含量; 污染水平

如今，人們越來越注重環(huán)境中PM2.5、PM10、NO2、SO2等濃度問題的研究，但對空氣中微生物的關(guān)注程度相對較低。空氣微生物是指空氣中細(xì)菌、霉菌和放線菌等有生命的活體，它主要來源于自然界的土壤、水體、動植物和人類，此外，污水處理、動物飼養(yǎng)、發(fā)酵過程和農(nóng)業(yè)活動等也是空氣微生物的重要來源[1,2]。空氣微生物大多附著在灰塵粒子上，以微生物氣溶膠的形式存在于大氣環(huán)境中[3]。空氣微生物污染狀況是環(huán)境綜合因素的體現(xiàn)，是評價空氣環(huán)境質(zhì)量及其危害人體健康程度的重要指標(biāo)之一[4]。空氣中的微生物不僅影響著我們周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量和空氣污染狀態(tài)，而且對人體的健康問題、環(huán)境的生態(tài)功能都有一定的影響作用?？諝庵形⑸餄舛冗^高會導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生[5]，空氣微生物中的病原菌可以在空氣中繁殖并且向周圍的環(huán)境中擴(kuò)散，導(dǎo)致人類過敏反應(yīng)，對免疫力低下的人們造成嚴(yán)重的健康危害[6]。大學(xué)校園作為人口稠密、人流活躍的地區(qū)，流感病毒和其他微生物感染性疾病頻繁，屬于重點(diǎn)防護(hù)對象[7]。以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)人流活動量、具有代表性的場所設(shè)施為主要設(shè)點(diǎn)依據(jù)，監(jiān)測和分析空氣中細(xì)菌含量，比較深入地了解校園內(nèi)細(xì)菌含量分布狀況，進(jìn)而對空氣質(zhì)量進(jìn)行評價與分析，對增強(qiáng)全校師生員工的環(huán)保意識、健康意識有一定的現(xiàn)實(shí)意義，也可為校園生活娛樂設(shè)施的合理建設(shè)提供參考。

1材料與方法

1.1　采樣時間與地點(diǎn)

2015年4月29日到5月10日，在5號教學(xué)樓區(qū)每天早晨6:30—7:30 、中午11:30—12:30、下午18:00—19:00三個時間段進(jìn)行采樣。采樣高度分別距地面0 、50 、100 cm，每個高度重復(fù)三次。

2015年5月12日到5月17日，每天中午11:30—12:30，對5號教學(xué)樓、思想湖、谷園、體育場、11號~19號學(xué)生公寓區(qū)、圖書館6處采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣。采樣點(diǎn)高度為距地面100 cm，重復(fù)三次。

1.2　試驗(yàn)方法

培養(yǎng)基選用普通細(xì)菌培養(yǎng)基，即牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，NaCl 5 g，瓊脂18 g，水10 mL，pH值7.4~7.6。

采用科赫自然沉降法采集樣品，采樣時將培養(yǎng)皿蓋打開，暴露5 min。隨后蓋上皿蓋，將接種好的培養(yǎng)皿置于37 ℃的電熱恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)2 d后記錄培養(yǎng)皿中的菌落數(shù)。

1.3　統(tǒng)計方法

根據(jù)奧梅梁斯基公式，即可將培養(yǎng)皿中的菌落數(shù)換算成為空氣細(xì)菌的濃度/cfu·m-3[8]。

C=50 000N/At

式中：C為空氣細(xì)菌數(shù)；A為捕集面積/cm2； (實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)皿直徑為90 mm，所以捕集面積A=πR2= 63.58 cm2)；T為暴露時間/min；N為菌落數(shù)。

1.4　評價標(biāo)準(zhǔn)

采用中國科學(xué)院生態(tài)中心推薦使用的空氣微生物評價標(biāo)準(zhǔn)[9]，評價校園內(nèi)空氣細(xì)菌的污染狀況。

2結(jié)果與分析

2.1　5號教學(xué)樓區(qū)空氣細(xì)菌分布情況

5號教學(xué)樓區(qū)是師生活動最頻繁的區(qū)域，全校的教學(xué)活動主要集中在此處。從圖1可以看出，該區(qū)域不同時間段空氣細(xì)菌含量的分布不同。早晨6:30—7:30期間，三個高度的細(xì)菌含量進(jìn)行比較，地面濃度(4 149±30) cfu·m-3居于最高，屬Ⅲ級輕微污染，距地100 cm處的細(xì)菌濃度略高于距地50 cm處，分別為(2 704±109) cfu·m-3(Ⅲ級輕微污染)、(2 449±228) cfu·m-3(Ⅱ級較清潔)。中午11:30—12:30，地面處和距地50 cm處均處于Ⅳ級污染狀態(tài)，細(xì)菌平均含量相差不大，分別為(7 107±605) cfu·m-3、(7 167±228) cfu·m-3，而距地面100 cm處，細(xì)菌平均含量為(4 074±109) cfu·m-3，屬于輕微污染水平。傍晚18:00—19:00期間，距地100 cm處與地面處的細(xì)菌平均含量均為較清潔水平，分別為(1 827±132) cfu·m-3、(2 434±132) cfu·m-3，而距地50 cm處，為輕微污染水平，細(xì)菌平均含量為(3 093±80) cfu·m-3。從每個高度下早中晚細(xì)菌總量的平均值來看，100 cm、50 cm和0 cm處的空氣細(xì)菌含量均處于輕微污染級別，分別為(2 868±44) cfu·m-3、(4 236±99) cfu·m-3和(4 563±91) cfu·m-3。

圖1　 5號教學(xué)樓區(qū)空氣細(xì)菌平均含量Fig.1　The average content of air bacteria at 5 th Teaching Building

5號教學(xué)樓區(qū)與教學(xué)主樓、四號教學(xué)樓毗鄰，各個教學(xué)樓區(qū)的教學(xué)安排多，時間安排上也很密集，每個時間段都有人員流動，因此這個采樣點(diǎn)空氣質(zhì)量整體處于輕微污染。距地50 cm處細(xì)菌含量與地面處差別不是很大，低層空氣的來源主要是人員走動揚(yáng)起的浮塵，浮塵微粒是細(xì)菌存活和滯留的條件，浮塵愈多含菌量也相應(yīng)提高[10]。綜合比較，細(xì)菌含量隨著采樣高度的增加，呈減少趨勢。

5號教學(xué)樓區(qū)，每一高度下，三個采樣時間段的細(xì)菌含量均呈顯著差異。對于同一個采樣高度，中午細(xì)菌含量最高，傍晚較低，這一統(tǒng)計結(jié)果與陳皓文[11]的空氣細(xì)菌含量在中午達(dá)到最高,早晨和傍晚含量較低的研究結(jié)果比較接近。校園中午的采樣時間正是下課師生集中的高峰期，人流量最大，細(xì)菌活動最頻繁；而早晨和傍晚人員活動相對較少且不集中，因而細(xì)菌含量較低。

從對5號教學(xué)樓區(qū)的監(jiān)測來看，中午時段空氣細(xì)菌含量最高。因此，選取中午11:30—12:30，對校園各個采樣點(diǎn)進(jìn)行細(xì)菌采集培養(yǎng)。

2.2　中午校園不同地點(diǎn)空氣細(xì)菌含量

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園春末夏初天氣情況變動較大，不同的天氣情況有著明顯的差異，而微生物的生長與天氣情況緊密相關(guān)。Adhikari等[12]研究發(fā)現(xiàn)，氣象狀況和地理位置的差異可以在不同采樣點(diǎn)引起微生物氣溶膠在不同的時間內(nèi)不同的空間分布狀況。因此，校園室外不同采樣點(diǎn)的細(xì)菌濃度有著明顯的差異。中午11:30—12:30期間，校園不同采樣點(diǎn)的細(xì)菌含量平均情況及對應(yīng)的質(zhì)量評價級別見表1。

表1校園不同采樣點(diǎn)午間空氣細(xì)菌平均含量

Table 1The average content of air bacteria in different sampling sitets in campus at noon

采樣地點(diǎn)Samplinglocation細(xì)菌數(shù)/cfu·m-3Bacterialcount評價級別Evaluationgrade5號教學(xué)樓4142±70輕微污染思想湖1040±18較清潔谷園3879±82輕微污染體育場3180±48輕微污染11~19號學(xué)士公寓區(qū)7619±63污染圖書館2315±42較清潔

從表1中可以看出，校園內(nèi)不同的采樣點(diǎn)，在中午11:30—12:30這一時段，距離地面100 cm空氣細(xì)菌含量差異較大。通過菌落數(shù)換算后的空氣中細(xì)菌濃度從大到小依次排序?yàn)椋?1~19號學(xué)士公寓區(qū)>5號教學(xué)樓區(qū)>谷園>體育場>圖書館區(qū)>思想湖區(qū)。學(xué)士公寓區(qū)人員流動量大，公寓樓分布密集，附近有晨曦市場和校園食堂，除了校園內(nèi)常見的單車流動，還有校外電動車、汽車等活動于此時間段，致使空氣細(xì)菌含量明顯增高，達(dá)到污染水平。體育場內(nèi)部幾乎沒有植被，在中午進(jìn)行體育活動的學(xué)生較少，但體育場緊鄰學(xué)生宿舍區(qū)，空氣流動也會將部分微生物吹至體育場。谷園是校園內(nèi)最大的學(xué)生餐廳，中午是學(xué)生用餐高峰期，空氣細(xì)菌含量也較高，與5號教學(xué)樓、體育場同屬輕微污染水平。思想湖是校園內(nèi)面積最大的一片水域風(fēng)景區(qū)，附近是植物園，植被覆蓋率最高，喬灌草分布合理，大面積的水域，可較大程度地減少攜帶空氣微生物的氣溶膠，細(xì)菌含量接近于清潔水平。圖書館區(qū)域道路寬廣，午間時段人員多集中在校園食堂和公寓樓區(qū)，且圖書館四周有較大面積的草坪、海棠林等綠化植被，空氣較清潔。

3結(jié)論與討論

空氣微生物來自地面，與近地面塵埃顆粒的分布明顯相關(guān)，表現(xiàn)為隨高度增加而遞減[13,14]。在5號教學(xué)樓區(qū)，空氣細(xì)菌的含量在各個高度分布狀況也遵循上述規(guī)律，以地面的濃度最高，按照微生物污染評價標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到輕度污染水平；同一采樣高度下空氣細(xì)菌的日變化規(guī)律為午間最高，早、晚較低。

空氣微生物的日變化與所處的不同功能區(qū)、植被覆蓋、人為干擾、環(huán)境條件有密切的關(guān)系[15]。中午時段，校園不同采樣點(diǎn)的空氣細(xì)菌分布與人員活動情況有很大的相關(guān)性。11~19學(xué)士公寓樓區(qū)空氣達(dá)到污染水平，5號教學(xué)樓、谷園餐飲區(qū)和體育場空氣屬于輕微污染，圖書館和思想湖屬于較清潔區(qū)域。

空氣微生物污染容易引發(fā)疾病，危害師生的健康，尤其是人口密度大的地方，因此不僅要加強(qiáng)對師生活動頻繁的場所(宿舍公寓、校園餐廳、教學(xué)樓)的環(huán)境生物監(jiān)測，深入掌握校園空氣微生物的種類、季節(jié)間的動態(tài)變化規(guī)律及其影響規(guī)律，同時采取一些有效措施降低空氣微生物含量。降雨對空氣微生物有沖刷和凈化作用，能夠明顯減少空氣中細(xì)菌和真菌大粒子的濃度[16]，所以校園內(nèi)可適時對教學(xué)區(qū)、學(xué)生公寓區(qū)進(jìn)行灑水，校園內(nèi)可多設(shè)立小型噴泉等水體，吸收周圍攜帶微生物的顆粒、塵埃，改善環(huán)境質(zhì)量。有研究報道[5]，植物可釋放揮發(fā)性物質(zhì)，對空氣微生物有殺滅作用，因此對操場等缺少植被的區(qū)域，在其周圍適當(dāng)進(jìn)行喬冠等園林觀賞樹種的種植不僅可以美化環(huán)境，降低空氣微生物含量，還可遮擋烈日，降低小環(huán)境的溫度。

本試驗(yàn)對校園室外低層空氣中的細(xì)菌濃度進(jìn)行了研究，并給出了相應(yīng)的空氣質(zhì)量評價，但對校園空氣微生物中的真菌、放線菌等并未展開調(diào)查，季節(jié)間的動態(tài)觀測也未進(jìn)行。因此，為更深入了解校園空氣微生物的動態(tài)變化規(guī)律及對校園環(huán)境質(zhì)量的影響，還需對校園室內(nèi)外的空氣微生物進(jìn)行季節(jié)間持續(xù)監(jiān)測與分析。

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(編輯：武英耀)

Monitoring and analysis of bacteria pollution in the Air on the campus of Shanxi Agricultural University in early summer

Deng Caiping1, Zhang Jinmei1, Hao Yanping1, Yan Xizhong2, Hao Chi2

(1.CollegeofForestry,ShanxiAgriculturalUniversity,TaiguShanxi030801,China; 2.CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Abstract:Investigation into the microorganism pollution on the campus of Shanxi Agricultural University in early summer was conducted by monitoring bacteria density at six sample sites and analysis of the source. At the 5th Teaching Building, samples were taken at height of 100、50、0 cm, the average contents were (2 868±44)、(4 236±99)、(4 563±91) cfu·m-3, and reached the slight pollution level. The bacteria contents were the maximum at noon, the content was (4 074±109) cfu·m-3at height of 100 cm, which was considered as the slight pollution; The bacterial contents were (7 167±228) and (7 107±605) cfu·m-3at height of 50 and 0 cm, respectively, which reached pollution level. Compared the bacteria contents of the six sample sites in midday, it was reached pollution levels (7 619±63) cfu·m-3in the area of 11-19th Bachelor Apartment Buildings; GuYuan, 5th Teaching Buildings and Stadiums appeared at slight pollution level (3 879±82), (4 142±70), (3 180±48) cfu·m-3, respectively); While the bacteria contents were (1 040±18) and (2 315±42) cfu·m-3at SiXiang Lake and Library respectively, were clean level. In summary, periods and locations could affect the bacterial pollution of outdoor air, the results may be provided the basis for bacteria pollution prevention and research.

Key words:Outdoor; Summer; Air; Bacteria content; Pollution level

中圖分類號：X8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)01-0031-04

基金項目：山西省青年科技研究基金(2013021025-1)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動項目(XB2009011)、(2014ZZ08)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金(2010006)

作者簡介：鄧彩萍(1979-)，女(漢)，副教授，博士，研究方向：林木病害及害蟲生物防治

收稿日期：2015-08-26修回日期：2015-10-15