航行期間潛艇艙室空氣微生物濃度檢測與分析

張建平，陳雙紅，任小孟，周宏元

微生物污染是密閉環境中人體主觀不適和健康被動損害的重要原因之一［1?2］。 普通微生物污染可導致建筑綜合征及感染相關性疾病，致病微生物可致感染性和致死性疾病，微生物代謝產物及霉菌毒素的低劑量長期暴露可誘發精神損害、癌癥及遺傳性致畸等多種疾病［3］。 航行期間潛艇是典型的密閉環境，人群密度高、新風效率低，可能存在微生物污染風險。 為掌握潛艇艙室空氣微生物本底水平，本研究抽樣調查執行7 d 以上作訓任務的潛艇，獲得3種不同類型的潛艇艙室空氣微生物數據并進行比較分析。

1 材料與方法

1.1 采樣設備及操作要求

空氣微生物采樣選用撞擊式六級空氣微生物采樣器（FA?1 型，遼陽市康潔儀器研究所），采樣平板為直徑90 mm 預制營養瓊脂平皿（上海科瑪嘉生物科技有限公司）。 采樣方法按照GB／T 18204.3《公共場所衛生檢驗方法空氣微生物》 以及GB／T 1883—2002《室內空氣質量標準》要求進行。

1.2 采樣部位及采樣頻率

以航行7 d 以上潛艇為研究對象，分別抽樣艇A、艇B 和艇C。 采樣部位主要包括指揮戰位、住艙、會議室、餐廳、醫務室、出風口和儲藏室。 碼頭封艙時艙內空氣采樣作為對照，航行期間，每隔2 ～3 d采樣1 次。 每個采樣點進行3 組平行采樣。

1.3 采樣點布點要求

根據采樣艙室面積設置采樣點的數量，艙室面積小于10 m2設置1 個采樣點、10 ～30 m2設置3 個采樣點。 采樣點布置以均勻分布為原則，采樣點為1 個時，布置于采樣艙室中央位置；采樣點為2 ～3個時，布置于采樣艙室一條對角線三等或四等分點上。 采樣點高度為1.2 ～1.5 m，與人呼吸帶高度一致。 采樣設置點避開通風口且離艙壁距離大于0.5 m。

1.4 微生物培養及計數方法

平板采樣后，蓋好倒置放入便攜式恒溫培養箱培養，設定溫度35 ～37℃、培養48 h；培養完成后計數各平板菌落數。 空氣中細菌菌落數以每立方米菌落形成單位（cfu／m3）表示。

式中：M為單次采樣微生物總數（cfu／m3），S為采樣平板計數菌落數（cfu），V為采樣空氣體積（L）。

1.5 統計學處理

應用SPSS 25.0 軟件進行數據統計分析，采用Shapiro?Wilk 進行正態性檢驗，計量數據以均數±標準差（±s）表示，各采樣點空氣微生物濃度與碼頭封艙采樣數據的組間比較采用單因素ANOVA 檢驗，各采樣點空氣微生物濃度與GB／T 1883—2002規定的空氣微生物濃度限值2 500 cfu／m3的比較采用單樣本t檢驗。P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 潛艇艙室空氣微生物濃度分布特征

艇A 航行周期內各戰位微生物濃度平均值大小依次為：干部住艙＞士兵住艙＞指揮艙＞餐廳＞會議室＞儲藏室。 各采樣點空氣微生物濃度與對照采樣數據比較均明顯升高（P＜0.05）。 見表1。

表1 艇A 艙室空氣微生物濃度（cfu／m3，每部位n ＝3）

艇B 航行周期內各戰位微生物濃度依次為：士兵住艙＞餐廳＞干部住艙＞指揮艙。 各采樣點空氣微生物濃度與對照采樣數據比較均明顯升高（P＜0.05）。 見表2。艇C 航行周期內各戰位微生物濃度依次為：出風口＞士兵住艙＞指揮艙＞餐廳＞儲藏室＞會議室＞醫務室。 指揮艙、士兵住艙、會議室、餐廳、儲藏室和出風口各采樣點空氣微生物濃度與對照相比較均明顯升高（P＜0.05）；醫務室采樣點空氣微生物濃度亦高于對照采樣點，但差異無統計學意義（P＞0.05）。 見表3。

表2 艇B 艙室空氣微生物濃度（cfu／m3，每部位n ＝3）

表3 艇C 艙室空氣微生物濃度（cfu／m3，每部位n ＝3）

2.2 潛艇艙室空氣微生物濃度評價 艇A 指揮艙、士兵住艙和干部住艙采樣點空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3（GB／T 18883—2002 規定的空氣微生物濃度限值），但差異無顯著性意義（P＞0.05）；會議室和餐廳采樣點空氣微生物濃度最大值均高于2 500 cfu／m3。 見圖1。

圖1 艇A 艙室空氣微生物濃度（每部位n ＝3）

艇B 士兵住艙、干部住艙和餐廳采樣點空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3，差異有顯著性意義（P＜0.05）。 指揮艙采樣點空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3，但差異無顯著性意義（P＞0.05）。見圖2。

圖2 艇B 艙室空氣微生物濃度（每部位n ＝3）

艇C 出風口采樣點空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3，但差異無統計學意義（P＞0.05）；指揮艙和士兵住艙采樣點空氣微生物濃度最大值均高于2 500 cfu／m3。 見圖3。

圖3 艇C 艙室空氣微生物濃度（每部位n ＝3）

3 討論

潛艇艙室環境相對密閉、空間狹小、人員密集，是空氣傳播疾病爆發的高風險區域。 呼吸道感染、不明原因發熱、皮膚淺表感染、口腔炎癥性感染及群體性腹瀉等致病微生物所致的感染性疾病一直居長航疾病譜首位［4］。 艙室空氣中微生物濃度是判斷空氣潔凈程度和是否存在生物污染的重要指標。 因此，開展密閉空間微生物污染水平評估，對科學預測艙室生物環境質量、及時開展潛艇艙室環境管理與污染源控制有重要意義。

本研究抽樣調查數據顯示航行期間艙室空氣微生物濃度均明顯高于碼頭封艙對照（其中：每艘艇碼頭封艙對照樣本微生物濃度相同），表明新風狀態明顯影響艙室空氣微生物濃度。 潛艇航行期間，艙室空氣與自然界大氣隔絕，成為一個完全密閉的環境，艙室內的空氣不能與外界交流，只能在艙室空調系統的作用下，各艙室之間的空氣進行對流，且艙室內機械設備、電子儀器和指戰員處于工作狀態，艇內溫濕度較高，微生物容易繁殖、傳播。

通常生物體攜帶的微生物會隨著各項生命活動進入到周圍空氣中［5］。 本次調查結果顯示，住艙、指揮艙、餐廳人員密度大、活動頻繁，空氣微生物濃度普遍高于會議室、儲藏室和醫務室，表明艙內空氣微生物濃度分布情況與人員密度和活動頻繁度具有正相關性。 出風口空氣微生物濃度高于其他艙室監測濃度，表明出風口風速高、局部懸浮氣溶膠粒子數量多，艙室空調系統中存在沉積微生物二次污染的情況。

以往的研究結果顯示，空氣微生物超標，易引起艇員發生過敏及感染性疾病，威脅艇員健康［5］。 本次調查數據中，艇B 航行期間各采樣點空氣微生物濃度均高于2 500 cfu／m3，且士兵住艙、干部住艙和餐廳采樣點空氣微生物濃度與GB／T 18883—2002規定的空氣微生物濃度限值2 500 cfu／m3比較，有顯著性差異；艇A、艇C 航行期間各艙室空氣微生物平均濃度，以及指揮艙、士兵住艙等部分艙室空氣微生物濃度最大值均已超過2 500 cfu／m3，提示3 種類型潛艇艙室環境均存在污染風險。 本研究不僅關注了微生物濃度平均值，還關注了微生物濃度最大值，主要是由于空氣微生物濃度最大值對指示微生物對人員的暴露風險也具有重要意義［6］， GB／T18204.3—2013《公共場所衛生檢驗方法》第3 部分空氣微生物一節中指出，一個區域空氣中細菌總數的測定結果按該區域全部采樣點中細菌總數測定值中最大值給出。 因此，艇A、艇C 部分艙室微生物濃度最大值超過2 500 cfu／m3，提示這2 類潛艇空氣微生物濃度對艇員存在身體健康損害的風險。 由于潛艇類別及執行的作訓任務不同，艇B 人員密度最大，艙室微生物濃度均值最高，這進一步印證了艙內空氣微生物濃度分布情況與人員密度具有正相關性。 艇A 采用先進動力來源，續航能力強，自持力長，任務期間未上浮通風，艙室微生物濃度在艇B 與艇C 之間。 艇C在水下航行受蓄電池電量的限制，夜間有上浮通風，艙室微生物濃度均值最低，表明稀釋通風能夠有效改善艙室內空氣質量。 在執行作訓任務不便于上浮通風的情況下，建議定期開展艙室生物環境清潔及控制，如表面擦拭、空氣過濾、吸附以及紫外照射，以減少潛在的生物源性疾病發生風險。