張華玲，張嫻，方子梁

(重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400045)

近年來，空氣生物污染問題受到廣泛關(guān)注，生物氣溶膠主要包含懸浮在空氣中的細(xì)菌、真菌、病毒、塵螨、花粉、孢子和動(dòng)植物的殘骸等[1]。動(dòng)力學(xué)直徑不同的生物氣溶膠會(huì)進(jìn)入到呼吸系統(tǒng)的不同位置，對(duì)人體造成不同程度的危害。如10～30 μm的粒子可進(jìn)入鼻腔和上呼吸道，可能造成上呼吸道感染；6～10 μm的粒子能沉著在小支氣管內(nèi)，可能導(dǎo)致支氣管炎癥等；1～5 μm的粒子可進(jìn)入肺深處[2]，嚴(yán)重的可導(dǎo)致過敏性肺泡炎癥。氣溶膠粒徑越小，進(jìn)入人體呼吸道的位置就越深，對(duì)人體造成的危害就越大?？諝庵屑?xì)菌通常附著在氣溶膠顆粒物上，以浮游細(xì)菌的形式存在，其大小主要取決于黏著的塵埃顆粒大小。浮游細(xì)菌可以通過黏膜、皮膚損傷、消化道及呼吸道進(jìn)人人體，但主要是通過呼吸道感染機(jī)體[3]。細(xì)菌存活能力強(qiáng)，繁殖能力高，尤其在空調(diào)建筑內(nèi)有適宜細(xì)菌生存的溫度和濕度。近年來，細(xì)菌感染率明顯上升，應(yīng)引起重視。

科研人員越來越關(guān)注室內(nèi)空氣生物污染問題。Ki等[4]通過研究，得到了韓國(guó)不同公共場(chǎng)合的平均空氣細(xì)菌濃度以及隨季節(jié)變化的情況；Ki等[5]測(cè)量了Konkuk大學(xué)學(xué)生大廳的可培養(yǎng)細(xì)菌濃度，分析了其與人數(shù)之間的關(guān)系；劉婷等[6]研究了梅雨期大學(xué)宿舍內(nèi)浮游細(xì)菌濃度和粒徑分布特征。這些研究主要關(guān)注的是普通民用建筑內(nèi)的浮游細(xì)菌濃度，還沒有文獻(xiàn)針對(duì)醫(yī)院空調(diào)房間的浮游細(xì)菌粒徑特征進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究。與普通公共建筑不同，醫(yī)院布局復(fù)雜，特殊功能科室多，易感人群高度集中，空氣中的病源微生物相對(duì)集中，相對(duì)于易感人群而言，不同粒徑的浮游細(xì)菌到達(dá)人體呼吸道的位置不同，長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣細(xì)菌超標(biāo)的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致健康風(fēng)險(xiǎn)。本文選取重慶市某綜合醫(yī)院3個(gè)不同科室的病房進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，分別在冬、夏季對(duì)室內(nèi)空氣細(xì)菌進(jìn)行采樣培養(yǎng)，分析病房?jī)?nèi)空氣細(xì)菌濃度、粒徑分布特征和優(yōu)勢(shì)菌屬，以期為病房的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及日常消毒殺菌提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣地點(diǎn)和時(shí)間

選擇重慶市某綜合醫(yī)院內(nèi)科大樓3個(gè)病房進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣，大樓共13層，每層病房為同一科室，病房空調(diào)系統(tǒng)均為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，各病房空調(diào)均為全天連續(xù)運(yùn)行，窗戶關(guān)閉，病房門開啟與走道相通。3個(gè)病房在各層的位置、大小和室內(nèi)布置完全相同，病房?jī)?nèi)沒有肉眼可見的霉菌，沒有明顯霉味，每個(gè)病房?jī)?nèi)的病人數(shù)相同，采樣病房為不同科室。故選擇二樓兒科、五樓心內(nèi)科與八樓呼吸科3個(gè)病房進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣，分析細(xì)菌的濃度和粒徑分布與疾病類型是否有關(guān)，病房面積為15 m2，每個(gè)病房選取2個(gè)采樣點(diǎn)，均勻布置在病房對(duì)角線上。冬季選擇內(nèi)科大樓一樓入口處作為室外參考點(diǎn)，由于此處人流量大，人員擾動(dòng)大，夏季調(diào)整為六樓室外新風(fēng)口處為室外參考點(diǎn)，并增加了無人且空調(diào)關(guān)閉的會(huì)議室作為室內(nèi)參考點(diǎn)。采樣時(shí)間為2013年1月19日、21日、25日、29日(冬季)和6月19日、7月5日、15日(夏季)，上、下午各1次。采樣儀器為IWL-6型六級(jí)撞擊式空氣微生物采集器(北京)，采樣器Ⅰ～Ⅵ級(jí)的捕獲范圍如表1所示。

表1 六級(jí)微生物采樣器技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of the sampler

1.2 采樣和培養(yǎng)方法

采樣高度為人的呼吸帶，距離地面約1.3 m，樣品采集時(shí)間為2 min，空氣流量為28.3 L·min-1。每次采樣之前都要用75%的酒精對(duì)采樣儀和采樣皿等工具進(jìn)行消毒，保持周圍環(huán)境安靜，避免引起空氣擾動(dòng)。采用LB瓊脂培養(yǎng)基(酵母膏5 g、氯化鈉10 g、瓊脂粉15～20 g、蒸餾水1 000 mL、蛋白胨10 g)。采樣完畢后，取出培養(yǎng)皿扣上蓋，依次按順序和編號(hào)，再將培養(yǎng)皿包裹嚴(yán)實(shí)，將細(xì)菌樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，放入溫度為37 ℃的恒溫箱中培養(yǎng)2 d。

1.3 浮游細(xì)菌濃度計(jì)算

冬夏季得到采樣器各級(jí)細(xì)菌培養(yǎng)皿有效數(shù)據(jù)共600個(gè)，利用采樣時(shí)間和氣體流量，根據(jù)式(1)得到浮游細(xì)菌總濃度。

空氣中浮游細(xì)菌數(shù)(CFU·m-1)=

(1)

1.4 浮游細(xì)菌中值直徑計(jì)算

根據(jù)采樣器各級(jí)的浮游細(xì)菌菌落數(shù)占總浮游細(xì)菌菌落數(shù)的百分比，按照從Ⅵ級(jí)到Ⅰ級(jí)的順序計(jì)算出各級(jí)的累計(jì)百分比，再根據(jù)生物采樣器各級(jí)的有效截留粒徑，得到累計(jì)百分比與有效截留粒徑的對(duì)數(shù)回歸方程，當(dāng)累計(jì)百分比為50%時(shí)得到的有效截留粒徑，即為浮游細(xì)菌的中值直徑。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析方法采用SPSS軟件，當(dāng)p<0.05時(shí)，表明在95%的置信區(qū)間內(nèi)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異。圖表繪制用Microsoft Excel 2007進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游細(xì)菌濃度

在冬季，心內(nèi)科的浮游細(xì)菌濃度最大，為1 589 cfu·m-3，其次為室外點(diǎn)及兒科，細(xì)菌濃度分別為1 449、1 292 cfu·m-3，呼吸科的浮游細(xì)菌濃度遠(yuǎn)小于其他采樣點(diǎn)，為786 cfu·m-3。在夏季，兒科的浮游細(xì)菌濃度最大，為2 865 cfu·m-3，其次為呼吸科和心內(nèi)科，浮游細(xì)菌濃度分別為2 272、1 749 cfu·m-3，室外采樣點(diǎn)和無人會(huì)議室的浮游細(xì)菌濃度分別為565、314 cfu·m-3。除室外點(diǎn)，冬季各采樣點(diǎn)的浮游細(xì)菌濃度均低于夏季，冬季室外采樣點(diǎn)為內(nèi)科大樓入口處，過往人員多，夏季室外采樣點(diǎn)為內(nèi)科大樓五樓新風(fēng)入口處，排除了過往人員的影響，這可能是導(dǎo)致夏季室外采樣點(diǎn)空氣細(xì)菌濃度低于冬季的原因。采用文獻(xiàn)[7]給出的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)病房空氣細(xì)菌真菌污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，各采樣病房的空氣細(xì)菌真菌污染情況如表2所示。

表2 各采樣病房細(xì)菌濃度分級(jí)評(píng)價(jià)Table 2 Grading evaluation of airborne bacterial in all sampling points

由表2可以看出，除冬季的呼吸科，病房均存在一定的細(xì)菌污染狀況，病房人員的長(zhǎng)期暴露將存在一定的健康風(fēng)險(xiǎn)。

使用單因素方差分析方法進(jìn)行差異性分析，發(fā)現(xiàn)冬、夏季數(shù)據(jù)存在顯著性差異(置信區(qū)間為95% CI，p<0.05)，說明季節(jié)是影響細(xì)菌濃度的因素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)溫濕度也是影響病房空氣細(xì)菌濃度的顯著性因素。同一季節(jié)不同科室病房采樣點(diǎn)之間的細(xì)菌濃度數(shù)據(jù)之間沒有顯著性差異(置信區(qū)間為95% CI，p>0.05)，說明科室不是影響病房空氣細(xì)菌濃度的主要因素。此外，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采樣時(shí)刻的病房人數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)病房人員密度是影響浮游細(xì)菌濃度的顯著因素(置信區(qū)間為95% CI，p<0.05)。

2.2 細(xì)菌粒徑分布特征

圖1和圖2為冬夏季不同粒徑細(xì)菌樣本所占的比例。在冬季，Ⅱ級(jí)所占比例最大，Ⅱ級(jí)～Ⅵ級(jí)逐漸減小，Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)所占比例總體最大。其中，兒科病房浮游細(xì)菌濃度Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)占72.7%；心內(nèi)科浮游細(xì)菌濃度Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)占64.9%；呼吸科浮游細(xì)菌濃度Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)占68.9%；室外測(cè)點(diǎn)Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)占77.3%。

圖1 冬季浮游細(xì)菌粒徑分布Fig.1 Airborne bacterial distribution characteristics in winter

圖2 夏季浮游細(xì)菌粒徑分布Fig.2 Airborne bacterial distribution characteristics in summer

在夏季，Ⅰ級(jí)～Ⅴ級(jí)所占比例逐漸增加，在Ⅴ級(jí)達(dá)到最大值，Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)所占比例總體最大。其中，兒科病房浮游細(xì)菌濃度Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)占79%；心內(nèi)科浮游細(xì)菌濃度Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)占64.7%；呼吸科浮游細(xì)菌濃度Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)占71.6%；室外測(cè)點(diǎn)Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)占70.6%。會(huì)議室內(nèi)浮游細(xì)菌濃度Ⅲ級(jí)～Ⅴ級(jí)占87.7%?？梢姡募靖鞑》靠諝饧?xì)菌的粒徑分布特征存在一定差異。

根據(jù)浮游細(xì)菌氣溶膠粒徑的分布百分比，計(jì)算出冬夏季不同科室病房?jī)?nèi)浮游細(xì)菌的中值直徑，冬季各采樣點(diǎn)的中值直徑分別為4.73(兒科)、4.04(心內(nèi)科)、4.40(呼吸科)、5.17 μm(室外)。夏季浮游細(xì)菌中值直徑相對(duì)較小，分別為2.48(兒科)、2.57(心內(nèi)科)、2.34(呼吸科)、3.28(室外)、2.09 μm(會(huì)議室)。結(jié)果如圖3所示。

圖3 各科室冬夏季浮游細(xì)菌中值直徑Fig.3 Median diameters of bacterial aerosols in winter and summer of different wards

由圖3可見，在同一季節(jié)，浮游細(xì)菌室內(nèi)采樣點(diǎn)的浮游細(xì)菌中值直徑均小于室外點(diǎn)，其原因可能是由于通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入病房?jī)?nèi)的空氣被空調(diào)系統(tǒng)過濾器過濾，較大粒子被阻截。不同科室病房的浮游細(xì)菌的中值直徑幾乎相同，說明人員密度和患病類型對(duì)浮游細(xì)菌的中值直徑影響較小；不同季節(jié)的浮游細(xì)菌中值直徑差別較大，且同一病房浮游細(xì)菌中值直徑也不同，說明季節(jié)影響浮游細(xì)菌的粒徑分布浮游細(xì)菌。冬、夏季室內(nèi)浮游細(xì)菌粒徑中值直徑都小于5 μm，粒徑小于4.7 μm的氣溶膠為可吸入氣溶膠，可進(jìn)入下呼吸道，對(duì)人體的健康影響風(fēng)險(xiǎn)更大。張華玲等[8]也給出不同科室空氣真菌氣溶膠粒徑中值直徑小于3.19 μm，因此,在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要加大對(duì)粒徑小于4.7 μm(Ⅲ級(jí)以下)的浮游細(xì)菌的過濾效率，同時(shí)，也有利于室內(nèi)真菌孢子的控制。

2.3 浮游細(xì)菌菌落特征

夏季實(shí)驗(yàn)在各級(jí)培養(yǎng)皿中總共培養(yǎng)出細(xì)菌4 689株，冬季實(shí)驗(yàn)在各級(jí)培養(yǎng)皿中總共培養(yǎng)出細(xì)菌3 497株。各科室細(xì)菌所占比例如圖4、圖5所示。將冬夏季各采樣點(diǎn)的浮游細(xì)菌按照革蘭氏染色與形態(tài)進(jìn)行分析，分為陽(yáng)性球菌、陽(yáng)性桿菌、陰性球菌、陰性桿菌。各采樣點(diǎn)的分析結(jié)果如圖6、圖7所示?？梢钥闯觯募靖饔^測(cè)點(diǎn)空氣中革蘭氏陽(yáng)性菌(91.3%～99.1%)明顯多于革蘭氏陰性菌(0.9%～8.8%)，球菌(84.3%～98.6%)遠(yuǎn)多于桿菌(1.4%～15.9%)，其中，革蘭氏陽(yáng)性球菌最多。大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌能產(chǎn)生外毒素，具有致病性，革蘭氏陽(yáng)性球菌又分為葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、糞腸球菌等，病房?jī)?nèi)的感染性革蘭氏陽(yáng)性球菌主要以金黃色葡萄球菌為主[9]，金黃色葡萄球菌可引起局部化膿感染，也可引起肺炎、偽膜性腸炎、心包炎等，甚至敗血癥、膿毒癥等全身感染，是醫(yī)院交叉感染的重要來源。因此，在病房日常衛(wèi)生防護(hù)時(shí)有必要針對(duì)此類病菌進(jìn)行消毒與殺菌。

圖4 夏季不同采樣點(diǎn)浮游細(xì)菌比例Fig. 4 The percentage of bacterial in different sites in summer

圖5 冬季不同采樣點(diǎn)浮游細(xì)菌比例Fig. 5 The percentage of bacterial in different sites in summer

圖6 夏季各科室浮游細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌種Fig.6 Dominant bacterial genera in summer

圖7 冬季各科室浮游細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌種Fig.7 Dominant bacterial genera in winter

3 討論

Ki等[4]給出人員密度及活動(dòng)量是導(dǎo)致幼兒園浮游細(xì)菌濃度最高、老年福利院浮游細(xì)菌濃度最低的主要原因；Jaffal等[10]發(fā)現(xiàn)醫(yī)院的兒科和婦科病房浮游細(xì)菌濃度高于其他科室，認(rèn)為是這兩個(gè)科室中醫(yī)護(hù)人員、探病人員及病人陪護(hù)數(shù)量多而引起；Awosika等[11]采樣發(fā)現(xiàn)男科和普外科病房人數(shù)超過其他科室病房，其浮游細(xì)菌濃度高于其他科室。本文通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，也發(fā)現(xiàn)浮游細(xì)菌濃度與人員密度有關(guān)，且室內(nèi)浮游細(xì)菌濃度與室內(nèi)溫度呈正相關(guān)，與濕度呈負(fù)相關(guān)，與劉婷等[6]的研究結(jié)論一致。

冬、夏季空調(diào)病房中的細(xì)菌氣溶膠濃度不同，夏季高于冬季。文獻(xiàn)[12]通過對(duì)長(zhǎng)安大學(xué)校內(nèi)醫(yī)院細(xì)菌污染情況的測(cè)試，得到醫(yī)院內(nèi)夏季細(xì)菌濃度明顯高于冬季；Lee等[13]對(duì)韓國(guó)某公寓進(jìn)行測(cè)試，得到浮游細(xì)菌濃度有季節(jié)性差異，夏季浮游細(xì)菌濃度高于冬季，文獻(xiàn)[14]通過大量文獻(xiàn)分析指出：細(xì)菌的生長(zhǎng)溫度在5～55 ℃之間，其中，30～46 ℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)最為活躍，而其生長(zhǎng)所需的相對(duì)濕度在55%～99%之間，說明夏季環(huán)境比冬季更適于細(xì)菌滋生。與本文研究結(jié)果一致。

此外，本文研究發(fā)現(xiàn)冬、夏季浮游細(xì)菌粒徑分布不同，夏季病房?jī)?nèi)浮游細(xì)菌顆粒物主要分布在Ⅴ級(jí)，冬季主要分布在Ⅱ級(jí)，冬季浮游細(xì)菌的中值直徑大于夏季。張燕茹等[12]對(duì)長(zhǎng)安大學(xué)校內(nèi)醫(yī)院長(zhǎng)達(dá)一年的采樣觀察，得到春夏秋冬4個(gè)季節(jié)浮游細(xì)菌主要分布在Ⅲ～Ⅴ級(jí)；郝翠梅等[15]對(duì)杭州市居家環(huán)境下生物污染進(jìn)行調(diào)查，得到夏季和冬季細(xì)菌粒徑主要分布在Ⅴ級(jí)。分析其原因，可能是由于重慶特殊的氣候條件所造成，重慶的冬天多雨而濕潤(rùn)，相比其他地區(qū)，室外空氣相對(duì)濕度大，經(jīng)過空調(diào)處理送入病房的空氣含濕量相對(duì)較高，造成病房?jī)?nèi)的含濕量較其他地區(qū)高，空氣中的細(xì)顆粒物會(huì)隨著環(huán)境濕度的升高而發(fā)生聚集作用[16]，導(dǎo)致室內(nèi)空氣顆粒物大粒徑濃度所占比例相對(duì)較大，且不同粒徑浮游細(xì)菌濃度與空氣顆粒物濃度正相關(guān)[17]，也導(dǎo)致本文測(cè)試發(fā)現(xiàn)的冬季浮游細(xì)菌的中值直徑較大。

韓國(guó)某醫(yī)院優(yōu)勢(shì)空氣細(xì)菌屬為葡萄球菌屬(50%)、微球菌屬(15%～20%)、棒桿菌屬(5%～25%)、芽孢桿菌屬(5%～15%)[18]；伊朗某醫(yī)院優(yōu)勢(shì)空氣細(xì)菌為革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌(50.6%)、表皮葡萄球菌(20.29%)、金黃色葡萄Saprophyticus(2.6%)、金黃色葡萄球菌(7.03%)、其他葡萄球菌(5.9%)和微球菌(13.43%)[19]；梁冰等[20]通過對(duì)大型補(bǔ)給船艙室內(nèi)空氣內(nèi)浮游浮游細(xì)菌菌落鑒定，得到革蘭氏陽(yáng)性菌占85.1%，其中，革蘭氏陽(yáng)性球菌最多，革蘭氏陰性菌占14.9%；方志國(guó)等[21]對(duì)北京市31戶家庭進(jìn)行空氣細(xì)菌采樣，發(fā)現(xiàn)在居家環(huán)境空氣中，球菌(60.6%)的數(shù)量明顯多于桿菌(39.4)，室內(nèi)革蘭氏陽(yáng)性菌(90.7%)明顯多于革蘭氏陰性菌(9.3%)，冬季(12.5%)空氣中革蘭氏陰性菌小于夏季(30.7%)?？梢?，醫(yī)院與普通民用建筑室內(nèi)空氣中陽(yáng)性菌和陰性菌、球菌和桿菌所占比例雖然不同，但其陽(yáng)性菌明顯多于陰性菌，且球菌明顯多于桿菌。

4 結(jié)論

1)夏季各科室病房空氣細(xì)菌濃度高于冬季，其中,兒科病房細(xì)菌濃度最高，為2 865 cfu·m-3。除冬季的呼吸科以外，測(cè)試空調(diào)病房冬夏季均存在一定的細(xì)菌污染，病房人員的長(zhǎng)期暴露存在一定的健康風(fēng)險(xiǎn)?？諝饧?xì)菌濃度與季節(jié)變換、室內(nèi)環(huán)境的溫濕度和室內(nèi)人員密度有關(guān)，但室內(nèi)病人患病類型對(duì)空氣細(xì)菌濃度沒有影響。

2)各科室病房空氣細(xì)菌粒徑分布特征因季節(jié)不同而不同，冬季各采樣病房的浮游細(xì)菌粒徑主要分布Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)，在Ⅱ級(jí)達(dá)到最大值，其粒徑范圍主要分布3 μm以上；夏季的各采樣病房的浮游細(xì)菌主要分布在Ⅱ級(jí)～Ⅴ級(jí)，在Ⅴ級(jí)達(dá)到最大值，粒徑范圍在1～6 μm之間。病房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)粒徑小于4.7 μm浮游細(xì)菌的過濾。

3)冬、夏季的浮游細(xì)菌中值直徑都小于5 μm，但季節(jié)對(duì)浮游細(xì)菌的中值直徑有影響，夏季浮游細(xì)菌中值直徑小于冬季，在同一季節(jié)，浮游細(xì)菌室內(nèi)空氣細(xì)菌氣溶膠中值直徑小于室外。

4)冬、夏季不同科室的浮游細(xì)菌中占最大比例的均為革蘭氏陽(yáng)性球菌，其中，革蘭氏陽(yáng)性菌菌落數(shù)明顯多于革蘭氏陰性菌，球菌明顯高于桿菌。在病房的日常清潔和運(yùn)行管理中，應(yīng)選擇適宜的、有針對(duì)性的消毒殺菌方法。

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