生物气溶胶:室内看不见的污染

气溶胶是分散在气体介质中，粒径大部分小于1μm(微米，1‰毫米)的微粒，最大者也可以达到5μm。它具有胶体性质，对光线有散射作用。气溶胶在气体介质中不因重力作用而沉降。生物气溶胶主要是来自生物因素导致的气溶胶，它有别于工业来源的气溶胶。     

生物气溶胶 看不见的室内污染

气溶胶（aerosol）是分散在气体介质中，粒径大部分小于１μm（微米）的微粒，最大者也可以达到５μm。它具有胶体性质，对光线有散射作用。气溶胶在气体介质中不因重力作用而沉降。生物气溶胶主要是来自生物因素导致的气溶胶，它有别于工业来源的气溶胶。室内的生物气溶胶主要来源于人体、宠物、废弃物、变质食物、墙体及器物因潮湿所生的菌类等。生物气溶胶所含的成分相当复杂，主要有微生物，如酵母菌、细菌、病毒等。气溶胶粒子可以通过呼吸道侵入人体，对人体健康造成危害。气溶胶影响人体健康最甚者，应属呼吸方面，因粒径大小不同，…     

沙尘天气对生物气溶胶中总微生物浓度及粒径分布的影响

为了解沙尘对生物气溶胶中微生物的影响,于2015年3~4月间分别在兰州和青岛沙尘期间运用分级生物气溶胶采样器连续采集了生物气溶胶样品,并利用DAPI染色-荧光显微镜计数方法测定了总微生物浓度.结果表明,沙尘发生时生物气溶胶中总微生物浓度显著增加(P0.05).兰州和青岛总微生物浓度晴天背景均值分别为5.61×10~5cells·m~(-3)和2.08×10~5cells·m~(-3),沙尘时平均浓度分别是晴天的14.8倍和6.42倍.晴天时兰州和青岛两地样品微生物粒径分布均呈双峰分布,最高峰值均出现在7.0μm的粒径上,最低值均出现在4.7~7.0μm的粒径上,浓度次高峰值分别出现在3.3~4.7μm的粒径上和1.1~2.1μm的粒径上.沙尘时粒径分布均发生明显变化,兰州仍呈现双峰分布,但其中一个峰值从7.0μm移动到1.1~2.1μm;而青岛粒径由双峰分布变为粗粒径偏态分布.兰州和青岛沙尘前微生物负荷的背景值分别是2 224 cells·μg~(-1)和1 550 cells·μg~(-1),而沙尘发生时,颗粒物的微生物负荷均大幅增加,最高值分别达26 442 cells·μg~(-1)和10 250 cells·μg~(-1),这说明沙尘天气发生时,微生物浓度的增加不仅仅是因为空气中颗粒物的增加,而是因为长距离传输的沙尘颗粒携带有大量外源微生物.     

青岛市不同空气质量下可培养生物气溶胶分布特征及影响因素

利用Andersen空气微生物采样器采集青岛市不同空气质量下的可培养生物气溶胶,分析了其浓度和粒径分布特征,并利用Spearman’s相关性分析了可培养生物气溶胶浓度和空气质量指数中的颗粒物质量浓度〔ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)〕、气体污染物质量浓度〔ρ(O₃)、ρ(SO₂)、ρ(NO₂)〕和气象参数(温度、相对湿度、风速)之间的关系.结果表明:可培养真菌和细菌气溶胶浓度范围分别为133～1 113和13～212 CFU/m3.真菌气溶胶浓度与ρ(SO₂)、ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)均呈正相关,而与相对湿度呈显著负相关(P<0.05).细菌气溶胶浓度与ρ(NO₂)、ρ(SO₂)呈负相关,而与ρ(O₃)、温度呈正相关.风速对可培养生物气溶胶浓度的影响较小.以AQI(空气质量指数)中ρ(PM₁₀)为依据,将研究时间段空气质量划分为4个空气污染等级.在不同污染等级下,真菌气溶胶均呈对数正态分布,粒径主要分布于2.1～4.7 μm.低污染时细菌气溶胶呈偏态分布(粒径>4.7 μm),高污染时粒径分布发生改变.初步推断,随着空气污染等级的升高,可培养生物(真菌+细菌)气溶胶总浓度增加,但单位颗粒物上的浓度变化较稳定.ρ(PM₁₀)是影响可培养生物气溶胶浓度及粒径分布的主要因素.      

北偏西大风对北京冬季生物气溶胶的影响

生物气溶胶对大气成云过程、生态系统演化和人体健康都有着重要的影响,目前对生物气溶胶浓度、组成和活性的变化规律认识不足.因此,在2013年1月和2015年1月在北京市清华大学校园内进行了采样和观测,以分析气象条件对生物气溶胶浓度和组成的影响.生物气溶胶浓度用生物气溶胶在线检测器WIBS-4A(waveband integrated bioaerosol sensor)测定,生物气溶胶中细菌群落的组成用16S rDNA测序的方法来测定.结果表明,北京冬季生物气溶胶数浓度范围在2~150 L~(-1).风是影响生物气溶胶的浓度和组成的重要因素.主导风向为北偏西30°,风速大于4 m·s-1的大风天气时,生物气溶胶的数浓度升高1个数量级,生物气溶胶中细菌群落的组成也发生急剧的变化.大风天气过后,生物气溶胶中细菌群落的组成缓慢恢复到大风前的状态.     

青岛近海冬季大气生物气溶胶中微生物活性研究

为了研究生物气溶胶中微生物活性水平和活性粒径分布特征,于2015年11月~2016年1月在青岛近海运用分级生物气溶胶采样器连续采集了生物气溶胶样品,并用荧光素二乙酸酯(fluorescein diacetate,FDA)水解法进行了活性测定.结果表明,采样期间青岛地区气溶胶中微生物活性水平(以荧光素钠计)范围为21.89~108.59 ng·m~(-3),平均值为59.43 ng·m~(-3).微生物活性的粒径分布呈现活性随粒径增大而增大,粗粒径(2.1μm)高于细粒径(2.1μm)的特征,在7.0μm粗粒子上所占比例最高,平均为24.06%.冬季微生物活性在一天当中变化较大,并未呈现出明显的昼间变化规律.相关性分析显示采样期间微生物活性与风速之间存在显著正相关关系(r=0.445,n=33,**P0.01),与温度、湿度和紫外线强度等气象因素以及AQI、PM_(2.5)、PM_(10)、CO、NO_2、O_3、SO_2等因子无显著相关性.气团来源对微生物活性具有明显影响.晴天微生物活性平均水平为100.33 ng·m~(-3),霾天微生物活性降低,平均水平降为56.53 ng·m~(-3),随着雾-霾天持续出现,活性迅速降低至晴天水平的37.7%,可见持续雾-霾天对微生物活性的影响更大.     

气体停留时间对生物滤池去除恶臭和微生物气溶胶影响

气体停留时间是影响生物滤池去除恶臭和微生物气溶胶的重要因素之一。采用小试规模的生物滤池研究了气体停留时间对城市污水处理工艺恶臭和微生物气溶胶去除特性的影响。研究结果表明:随着气体停留时间的增加,硫化氢和氨的去除率随之增加,而异养细菌和真菌的去除率降低,低的气体停留时间利于微生物气溶胶的去除,保证硫化氢、氨和微生物气溶胶均能同时高效去除的气体停留时间为40 s。随着气体停留时间的增加,生物滤池出气中分布于stage1、stage2和stage3的大粒径微生物粒子所占比例减小,而分布于stage5和stage6的小粒径微生物粒子所占比例增加。在低的气体停留时间下,生物滤池出气微生物气溶胶潜在的健康风险更大。     

北京雾霾天气生物气溶胶浓度和粒径特征

近年来北京雾霾天气频发,空气颗粒物聚集是导致雾霾天气发生的主要原因之一.作为一种重要的空气颗粒物,生物气溶胶对人体健康存在危害.本研究调查了雾霾天气时,生物气溶胶浓度和粒径分布规律;对其同空气质量指数PM2.5(AQI),环境温度和湿度间的Spearman’s相关性进行了研究;分析了冬夏两季重度雾霾天气时,生物气溶胶粒径分布规律.结果表明,生物气溶胶浓度与PM2.5(AQI)呈负相关,与环境温度呈正相关.环境湿度与细菌气溶胶浓度呈负相关而与真菌气溶胶浓度呈正相关.在冬季,最大浓度细菌和真菌气溶胶分别在4.5~7.0μm和2.1~3.3μm粒径范围内检测到,而夏季最高浓度细菌和真菌气溶胶均分布在3.3~4.5μm范围内.本研究结果将为不同雾霾天气下,评价生物气溶胶对人类健康造成的危害提供基础数据.     

生物滤池去除城市污水处理厂微生物气溶胶的影响因素研究

以城市污水厂处理过程中逸散的异养细菌和真菌微生物气溶胶为研究对象,通过试验研究了生物滤池对微生物气溶胶的去除效果,并考察了进气微生物浓度、进气气体流量和填料湿含量对其去除效果的影响。结果表明:生物滤池能在一定程度上去除异养细菌和真菌气溶胶;在试验浓度范围内,异养细菌在生物滤池中的去除率随着进气微生物浓度的增加先增加后减少,真菌的去除率随着进气微生物浓度的增加而增加;高的进气气体流量有利于微生物气溶胶的去除,异养细菌和真菌的去除率均随着生物滤池进气气体流量的增加而增加;适合微生物气溶胶去除的最佳填料湿含量范围为40.5%~61.8%,过高和过低填料湿含量均不利于微生物气溶胶在生物滤池中的去除。因此,在实际生物除臭工程的设计和运行管理中,应控制合适的进气微生物浓度、进气气体流量和填料湿含量,以保证恶臭物质和微生物气溶胶的同时高效去除。     

基于荧光信号的海陆源生物气溶胶特征研究

生物气溶胶是悬浮在大气中直接来源于生物有机体的粒子,基于生物材料存在荧光的特性利用紫外诱导荧光技术对其监测是近年来的热门研究方法。该研究利用双波段荧光生物气溶胶(WIBS)分别以深圳南澳和韶关南岭监测点作为海陆源背景点进行了大气在线观测,得到了海陆源生物气溶胶特征。深圳南澳3个通道FL1、FL2和FL3的荧光粒子数浓度是0.067、0.067和0.057 cm~(-3),韶关南岭3个通道FL1、FL2和FL3的荧光粒子数浓度是0.012、0.032和0.016 cm~(-3)。进一步根据不同通道荧光阈值将粒子分为7种类型,深圳南澳总荧光气溶胶浓度是0.106 cm~(-3),其中主要是Type ABC和Type A。韶关南岭总荧光粒子浓度为0.053 cm~(-3),其中主要是Type B和Type AC。深圳南澳生物气溶胶的粒径分布在2μm分布显著,韶关南岭点粒径分布主要集中在1~3μm。利用黑碳、乙腈和m/z44与不同类型荧光粒子的相关分析,得到深圳南澳和韶关南岭受到非生物性成分的影响较小,能较好地代表海陆源生物气溶胶。进一步比较海陆源和深圳15 a夏季荧光粒子的粒径特征,通过PMF模型运算,得到海洋源生物气溶胶对深圳夏季生物气溶胶的贡献有0.020 cm~(-3),占到总荧光粒子的2.9%。     

降雨对不同粒径气溶胶粒子碰撞清除能力

利用与惯性碰撞紧密相关的斯托克斯数Stk计算公式,结合海淀宝联大气成分站和海淀自动观测站2012年10月~2014年10月两年实测的逐时PM_(2.5)浓度数据和对应时刻的气象要素数据,并挑选典型降水过程分析降水对不同粒径气溶胶的碰撞清除作用.惯性碰撞是降水对气溶胶的最主要清除方式,斯托克斯数Stk的计算结果显示,降水对粒径小于2μm的气溶胶的直接碰撞清除作用很小,对粒径大于2μm的粗粒子的清除作用相对较大;实际观测数据统计分析表明,PM_(2.5)浓度明显减少的降水过程及降水时次很少,而43.2%的降水时次PM_(2.5)浓度有所升高;通过对典型降水过程气溶胶粒径分布数据分析表明,降水对爱根核模态(0.1μm)和粗模态气溶胶(1.0μm)有明显的清除作用,但对积聚模态清除作用不明显,由于PM_(2.5)的质量浓度主要分布在积聚模态,因此,降水对环境中PM_(2.5)的碰撞清除作用很弱.     

青岛近海生物气溶胶中总微生物的分布特征

为了解生物气溶胶中总微生物浓度的月季分布和粒径分布特征,于2016年9月～2017年7月期间在青岛近海连续采集了大气生物气溶胶分级样品,并利用DAPI染色-荧光显微镜计数方法测定了生物气溶胶中总微生物浓度.结果表明,采样期间青岛近海生物气溶胶中总微生物浓度范围为1. 86×10~5～2. 54×10~6cells·m~(-3),平均值为(6. 84±4. 83)×10~5cells·m~(-3).大气中总微生物浓度的季节变化为春季和冬季较高,夏季较低,秋季最低,统计分析显示秋季和春季、夏季大气中总微生物浓度具有明显的季节变化差异(P 0. 05).生物气溶胶中总微生物月均浓度在2. 65×10~5～1. 12×10~6cells·m~(-3)之间,最高值出现在2017年2月,最低值出现在2016年9月. 2015～2017年青岛秋冬季大气中总微生物浓度一日中变化较大,但并未呈现出明显的日变化规律(P 0. 05).生物气溶胶中总微生物的粒径分布呈现偏态分布, 7. 0μm粒径所占比例最高,可达20. 5%～27. 3%;粒径分布随月份不同而有变化,呈现双峰分布和偏态分布两类.相关性分析显示,总微生物浓度与AQI、CO、PM_(2.5)和PM_(10)等因子呈显著正相关(P 0. 05),与温度、风速和风向等气象因素以及NO_2、SO_2和O_3等因子无显著相关(P 0. 05).多元线性回归模拟结果显示,生物气溶胶总微生物浓度中20. 6%的变化与相对湿度和PM_(2.5)相关.     

某戈壁区域地表气溶胶粒度特性研究

为了对进入某戈壁区域的人员内照射剂量计算提供充足有效的数据,深入研究该地区的气溶胶粒度特性具有重要意义。使用大流量采样器采集粒径10μm的气溶胶,再由γ谱仪测量核素活度;使用电子低压碰撞器(ELPI)测量气溶胶粒径分布。结果表明:扰动状态下的再悬浮系数比自然状态下的高约3个数量级;自然状态下气溶胶数量中位直径(CMAD)介于0.066～0.158μm之间,质量中位直径(MMAD)介于0.315～10.846μm之间;扰动状态下,气溶胶数量中位直径介于0.051～0.089μm之间,质量中位直径介于15.730～17.422μm之间。     

基于荧光信号的大气生物气溶胶测量方法探讨

使用双波段荧光生物气溶胶检测仪(WIBS-4A)于2015年夏季在深圳城市点进行了大气在线观测,得到3个不同荧光通道上(FL1、FL2和FL3)的荧光粒子数浓度分别是0.41cm~(-3),0.61cm~(-3)和0.24cm~(-3).根据荧光阈值将粒子分为7种类型,其中Type B和Type ABC是最丰富的类型,数浓度均值分别是0.214cm~(-3)和0.202cm~(-3).不同类型粒子日变化不同,总体表现为日间低值,晚间高值的特征.Type ABC粒子粒径峰值主要出现在2.2μm,其余粒子主要峰值集中在1.1μm.进一步讨论了非生物成分对生物气溶胶监测的影响,利用黑碳、乙腈和m/z44等污染来源示踪物与不同类型荧光粒子的相关分析和主成分分析,发现多种粒子受到不同非生物性成分的影响,但Type C受到的影响很小,平均浓度为0.016cm~(-3),可能代表真实的生物气溶胶浓度水平.本研究表明在城市环境中,非生物性化合物对基于荧光检测的生物气溶胶结果有较大影响.     

青岛市连续天气过程中不同气溶胶浓度特征对比分析

利用青岛市沙尘暴监测站GRIMM180颗粒物监测仪采集到的质量浓度和数浓度数据,结合2008年5月27～28日天气系统演变进行气溶胶定性分类,对海雾气溶胶、清洁气溶胶、浮尘气溶胶的浓度进行对比分析.结果表明,①清洁气溶胶、海雾气溶胶、浮尘气溶胶的总质量浓度有明显差异;②海雾气溶胶以1～2.5μm粒子的滞留最明显,清洁气溶胶中1μm的粒子贡献率最大,浮尘气溶胶则以2.5～10μm的颗粒物级数增加最具代表性,不同气溶胶相应大小粒子的质量浓度贡献率之比明显不同;③降水系统对0.6μm较大的粒子有明显的清除作用,对0.6μm的数浓度有增大作用;④1μm尤其是0.6μm的粒子处于天气系统前部到达潮湿空气时有特殊的活化现象;⑤不同粒径尺度的粒子数浓度随气溶胶性质的转变呈现不同的模态.     

黄山山底大气气溶胶数浓度日变化

利用美国MSP公司生产的宽范围粒径谱仪(WPS)于2011年5月至9月在黄山山底(寨西)采集的气溶胶观测数据,分析了黄山山底大气气溶胶数浓度的日变化特征.结果表明晴天气溶胶数浓度日变化特征明显,气溶胶粒子总数浓度在6:00,12:00和18:00达到峰值.人为活动,湍流混合及山谷风是影响黄山山底气溶胶日变化的主要因素.剔除交通污染时段后,气溶胶粒子数平均浓度减少319个/cm3,即减少12.17%.其中,0.01~0.02μm,0.02~0.05μm,0.05~0.1μm,0.1~0.5μm,0.5~1.0μm,1.0~2.5μm粒径段气溶胶粒子数浓度分别降低了31.32%,20.29%,6.59%,7.49%,1.23%,2.51%.机动车尾气排放对0.01~0.05μm粒径段气溶胶的影响最明显,其气溶胶浓度降低百分比为25.81%.     

西安市秋季灰霾天气微生物气溶胶的特性研究

为探明西安市秋季灰霾天气条件下微生物气溶胶的特性,于2014年10月7日到23日两次灰霾过程期间,在西安市长安大学站点,采用Andersen六级撞击式空气采样器对细菌与真菌气溶胶进行采样,并对其浓度、粒径、种属分布及其与气象因素的相关关系进行详细分析.结果表明,在灰霾天期间,可培养细菌与真菌气溶胶的浓度水平分别为1102~1737 CFU·m-~3和1466~1704 CFU·m-~3,不仅远高于非灰霾天微生物气溶胶的浓度值,也超过了中国科学院推荐的标准值.在非灰霾天气条件下,空气中大部分可培养细菌气溶胶(79.7%)与真菌气溶胶(74.6%)均分布在粗颗粒范围(2.1μm),它们的中位径(NMD)分别为(2.32±0.12)μm、(2.48±0.24)μm;而在灰霾天气条件下,可培养细菌气溶胶与真菌气溶胶的中位径分别为(1.96±0.29)μm和(2.44±0.23)μm.此外,在灰霾天期间,空气中优势细菌除了葡萄球菌属(Micrococcus)与微球菌属(Staphylococcus)外,还鉴定出了非霾天没有检测出的致病菌种奈瑟氏菌属(Neisseria);而真菌在灰霾天时,除了曲霉属(Aspergillus)检出频率大幅提高外,还出现了非霾天未鉴定出的致病菌属拟青霉属(Paecilomyces)与头孢霉属(Cephalosporium).研究表明,相比于非灰霾天气,灰霾天气下有更高的微生物气溶胶暴露风险.研究结果可以为评估灰霾暴发时微生物气溶胶引起的环境与健康效应提供基础数据.     

南京市城区气溶胶粒度分布特征

以九段串级式撞击采样器对南京市气溶胶进行采样测定。经统计分析发现，气溶胶呈双峰分布，粒度分布规律明显，峰值粒径在0.37μm-0.65μm和4．3μm-5.6μm之间，气溶胶浓度季节变化显著，秋季＞夏秋，秋季颗粒物中细粒子质量百分比较夏季的多，两季质量中位位直径分别为6．5μm,4,4μm，说明与季节变化密切相关。     

沈阳地区PM_(10)、PM_(2.5)和PM_1质量浓度的分析

分析了其时间分布特征。结果表明,沈阳地区的气溶胶分布具有明显的季节差异,气溶胶的质量浓度冬季最高,秋季最低,其中冬季、春季和夏季均超标。PM2.5和PM1分别在PM10中所占的比值均为冬季最高,夏季和秋季次之,春季由于受到沙尘的影响,其比值最低。在各个不同的季节,气溶胶粒子的粒级分布具有相似之处,主要集中在6～8级(1.1μm)、1级(5.8～9.0μm)、0级(9～10μm)和5级(1.1～2.1μm);春季出现沙尘时粗粒子明显增多,气溶胶粒子的粒级主要集中在0级(9～10μm)、1级和3级(3.3～4.7μm);冬季重污染天气下细粒子浓度高,峰值出现在1级、7级和5级(1.1～2.1μm)。     

大气气溶胶污染对人体健康的影响

气溶胶是由固体粒子、液体粒子或固体及液体粒子悬浮于气体介质中的一种悬胶体,其降落速度极小。如“雾”是空气中微小水滴的悬胶体,是液体粒子气溶胶,“烟”是一种固体粒子气溶胶。大气气溶胶粒子的形成与分布大气中气溶胶粒子,多是由极性气体如二氧化硫、三氧化硫、水蒸汽等凝聚而成。这些极性气体分子在空气中相互碰撞时,可聚合成多聚体,也可分裂成单个分子,由于碰撞作用使粒子内部的凝聚能增大,就可成为稳定的粒