PM2.5的微生物組成采樣與分析方法

張　茜　韓廣欣　馬　爭

（河北師范大學匯華學院河北石家莊050000）

PM2.5的微生物組成采樣與分析方法

張茜韓廣欣馬爭

（河北師范大學匯華學院河北石家莊050000）

PM2.5具有廣泛的來源，而且微生物組成復雜，現階段針對不同的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，隨著大氣細顆粒污染特征越來越明顯，PM2.5的微生物組成采樣與分析方法越來越受到關注，本文針對此兩方面展開研究，為更加全面的認識PM2.5做出努力。

PM2.5；微生物采樣；分析方法

PM2.5即空氣動力學直徑在2.5μm以下的大氣顆粒物，其通常包括水溶性顆粒物種、無機多元素、碳組分等成分，在空氣中懸浮的微生物會形成微生物氣溶膠，不僅在來源、種類等方面表現出多樣性的特點，而且具有活力易變、散播多維、沉淀再生、感染廣泛等特點，對PM2.5微生物組成采樣與分析需要結合PM2.5介質和采樣器實現。

1　 PM2.5的微生物采樣

現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要保證采樣微生物的活性保持，而且在生長過程中不會受到外界因素的損傷。PM2.5作為有機氣溶膠的重要來源，其主要存在于交通污染和固體污染的排放中，對空氣質量和人體均會產生嚴重的影響，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PM2.5微生物組成采樣進行分析可有效的避免傳染病的爆發[1]。

現階段人們結合空氣動力學和國內外氣溶膠采樣器的研究現狀，研制了PM10～PM2.5分級采樣器，對PM2.5微生物組成采樣具有積極的作用。此類分級采樣器將氣溶膠微粒過濾機制P=exp］和撞擊式采樣器的工作原理有機融合，其中α代表填充密度；T代表濾材厚度；df代表纖維直徑；代表單一纖維過濾的總效率；P代表懸浮微粒的穿透率，通過氣溶膠微粒過濾機制可以對采集器的捕捉性能進行反映。現階段通常將采樣器采樣的物質動力學行為表示為其中rr代表顆粒的密度；v0代表噴嘴進口空氣的平均流速；dp代表顆粒空氣動力學直徑；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]。空氣在負壓作用下會以一定的速度進入采樣器，但由于空氣中含有的顆粒直徑差異形成的動量不同，氣流較大的顆粒會在采樣器捕集板處集中，而粉塵會運動至過濾材料并被其截留，實現過濾不同顆粒的目的，所以可以對空氣中PM10和PM2.5實現分離，并獲取相關的數據。在此基礎上制備制膜液、復合膜，對殼聚糖醋酸溶液的濃度和其應用的厚度、復合膜的微孔結構、通量、采樣時間等進行確定，并在此基礎上，利用復合膜截留法、復合膜富集法等，針對PM2.5中可能存在的大腸桿菌噬菌體、細菌、甲流感病毒等進行采樣。

2　 PM2.5微生物組成的分析方法

人體的生理結構決定，人體對PM2.5沒有任何過濾、阻攔能力，PM2.5除了本身對人體呼吸系統具有直接的刺激作用、致敏作用外，它還可能作為攜帶細菌微生物、病毒和致癌物的載體侵入人體肺部，嚴重危害人體健康，所以對PM2.5微生物組成進行分析具有重要現實意義[3]。現階段主要通過T—RFLP、克隆文庫和測序方法等對其微生物組成進行分析，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確性較高；結合各種分析方法可以發現PM2.5顆粒物的細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%，在此基礎上可以將其細菌群進一步分為7個綱和19個屬，針對每種成分在PM2.5中的所占比例，可以對其主要存在污染性的微生物進行確定，為城市規劃和公共環境健康評價提供依據，在檢測中發現PM2.5中的真核微型生物群落可以劃分為11個屬，這對更加全面的對PM2.5微生物組分進行分析提供了支持。結合細菌總數=培養皿上細菌菌落數×稀釋倍數/采樣器流量×采樣時間×1000的計算公式可以對單位PM2.5中含有的細菌總量進行計算，在以上分析方法應用的過程中需要注意撞擊距離會影響空氣的流動速度、采樣流速會對空氣流動產生影響、切割板導流孔的直徑對截留成分會產生影響，在具體應用的過程中需要結合實際需要進行靈活的調整。同時相同的濾膜材料對微生物氣溶膠的影響也存在差異，在對PM2.5微生物組份進行分析的過程中應避免應用具有殺菌或抑制作用的濾膜材料，復合膜憑借自身的生物活性，在此方面的應用范圍較廣，通過對PM2.5微生物組成的分析方法研究，可以為不同區域的PM2.5微生物污染防治提供依據，所以相關研究應受到高度關注。

3　結語

通過上述分析可以發現，對PM2.5微生物組成采樣和分析，對降低PM2.5的環境污染和對人身健康的威脅具有重要的意義，在采樣的過程中需要結合微生物溶膠的特點選擇適當的采樣方法，相關研究隨著PM2.5大氣污染范圍的不斷擴大而越來越受重視。

[1]楊復沫,段鳳魁,賀克斌,PM2.5的化學物種采樣與分析方法[J].中國環境監測,2014,05:14-20.

[2]楊雪,劉大錳,孫俊玲,北京市大氣PM2.5中多溴聯苯醚污染水平與來源分析[J].現代地質,2010,02:355-361.

[3]王步英,郎繼東,張麗娜,方劍火,曹晨,郝吉明,朱聽,田埂,蔣靖坤.基于16S rRNA基因測序法分析北京霾污染過程中PM2.5和PM10細菌群落特征[J]．環境科學,2015,08:2727-2734.

河北師范大學匯華學院科學研究項目(20150410)。