Температура и влажность окружающей среды являются ключевыми факторами, влияющими на эффективность отбора проб аэромикробных пробоотборников, которые напрямую влияют на эффективность отбора проб (доля пойманных микроорганизмов), выживаемость микроорганизмов (количество микроорганизмов, культивируемых после отбора проб) и точность окончательных результатов испытаний, изменяя три основных пути: активность самих микроорганизмов, свойства жидкости воздуха и функции основных компонентов пробоотборника. Конкретными механизмами воздействия являются:
I. Влияние температуры на эффект отбора проб: ядро действует на "микробную активность" и "аэрофизические свойства"
Температура косвенно влияет на захват и удержание микроорганизмов пробоотборниками, изменяя их физиологическое состояние (выживаемость / инактивация) и плотность и вязкость воздуха:
1. Высокотемпературная среда (обычно > 35°C): Снижение выживаемости микроорганизмов, возможно, снижение эффективности отбора проб
Микробная выживаемость снижается:
Подходящая живая температура для большинства воздушных микроорганизмов (например, бактерий, грибковых спор) составляет 20 - 30°C, высокая температура ускоряет дегенерацию микробного белка, повреждение нуклеиновых кислот - например, отбор проб в среде 40°C, а выживаемость бактерий (таких как кишечная палочка, стафилококк) может упасть с 80% при комнатной температуре до менее 30%, что приводит к тому, что « количество колоний, выращенных после отбора проб», намного ниже фактического количества микроорганизмов в воздухе, с « ложноотрицательным» или « низким результатом».
В частности, для « не спорообразных микроорганизмов» (таких как вирусы гриппа, дрожжи) инактивация при высоких температурах происходит быстрее и практически не может быть обнаружена с помощью последующей культуры.
Изменение аэрофизических свойств влияет на эффективность отбора проб для захвата:
Повышение температуры приводит к снижению плотности воздуха и вязкости (например, плотность воздуха при 20°C составляет 1205кг / м³, а при 35°C - 1145кг / м³). Если пробоотборник является « ударным» (например, пробоотборник Андерсона, который поражает микроорганизмы на питательную среду с помощью высокоскоростного воздушного потока), снижение вязкости воздуха может привести к небольшому увеличению скорости воздушного потока, что может привести к тому, что некоторые микроскопические микроорганизмы (например, вирусные частицы < 1 мкм) не смогут эффективно ударить по поверхности среды из - за недостаточной инерции, а вместо этого будут бежать с воздушным потоком, снижая эффективность отбора проб.
2. Низкотермическая среда (обычно < 10°C): подавление микробного метаболизма, повышение риска отказа компонентов пробоотборника
Микробный метаболизм подавляется, выживает, но трудно культивировать:
Низкая температура подавляет ферментативную активность микроорганизмов, вводит их в « спящее состояние» (например, грибковые споры, бактерии Bacillus), хотя в краткосрочной перспективе они не будут инактивированы, но если после отбора проб непосредственно проводится обычная культура (например, культура с постоянной температурой 37°C), медленное восстановление спящих микроорганизмов может привести к « меньшему количеству колоний при недостаточном времени культивирования», ошибочно истолковано как « низкая концентрация микроорганизмов в воздухе».
Например, бактерии, отобранные в среде 5°C, должны увеличить время культивирования (с 24 до 48 ч), чтобы восстановить свою активность, иначе результаты тестирования будут на 30 - 50% ниже.
Необычные функции компонентов пробоотборника:
Если пробоотборник содержит « компоненты управления воздушным потоком» (например, расходомер, уплотнительное кольцо корпуса насоса), низкая температура может привести к затвердеванию резинового уплотнительного кольца, повышению вязкости жидкости в расходомере (например, рабочей жидкости роторного расходомера), влияя на стабильность воздушного потока - например, расходомер показывает расход выборки 28,3 л / мин (стандартный расход), на самом деле из - за повышенной вязкости жидкости расход падает до 25 л / мин, что приводит к уменьшению количества микроорганизмов, захваченных за единицу времени, и систематическому смещению результатов отбора проб.
II. Влияние влажности на эффект отбора проб: ядро воздействует на "форму микроорганизмов частиц" и "механизм отбора проб и захвата"
Влажность напрямую влияет на эффективность отбора проб и выживание микроорганизмов, изменяя « состояние воссоединения частиц» (отдельные частицы vs воссоединенные частицы) и « адсорбцию среды выборки» (например, влагопоглощающая способность питательных сред, фильтрующих мембран) воздушных микроорганизмов:
1. Высокая влажность окружающей среды (относительная влажность RH > 80%): воссоединение частиц микроорганизмов, отказ всасывания влаги в среде отбора проб
Микробные частицы воссоединяются, а эффективность захвата колеблется:
В условиях высокой влажности крошечные микробные частицы в воздухе (например, 1 - 5 мкм бактерий, грибковых спор) « воссоединяются » из - за конденсации водяного пара, образуя более крупные скопления частиц (например, 5 - 10 мкм).
Для "ударных пробоотборников": крупные скопления частиц имеют большую инерцию и более склонны к ударам о поверхность среды, а эффективность отбора проб может повыситься в краткосрочной перспективе (например, RH = 90%, эффективность удара на 20% выше, чем RH = 50%); Но воссоединившиеся частицы, если они слишком велики (> 10 мкм), могут быть перехвачены « передней сеткой фильтра» пробоотборника (используемой для фильтрации пыли), но не могут войти в зону отбора проб, что приводит к снижению эффективности.
Для "фильтровальных пробоотборников" (например, микроорганизмов, захваченных микроскопическими фильтрами): воссоединенные частицы легко блокируют отверстие фильтра (например, 0,45 мкм фильтра блокируется 5 мкм воссоединенных частиц), что приводит к увеличению сопротивления воздушному потоку, снижению потока после отбора проб и уменьшению захвата микроорганизмов, что приводит к искажению результатов.
Образцовая среда увлажняет и влияет на выживание и культивирование микроорганизмов:
Высокая влажность может привести к чрезмерному увлажнению « питательной среды» пробоотборника (например, пластины агара ударного пробоотборника) или « адсорбционной среды» (например, фильтрующей мембраны) - среда агара после увлажнения смягчается, сжигается, микроорганизмы легко распространяются с жидкостью после удара, что приводит к « перекрытию колоний» (несколько микроорганизмов образуют крупную колонию), которая не может быть точно подсчитана; Влажность фильтрующих мембран усиливает адсорбцию к микроорганизмам, но чрезмерное увлажнение может привести к анаэробной среде, которая инактивирует аэробные микроорганизмы (такие как большинство бактерий) и снижает выживаемость.
2. Низкая влажность окружающей среды (относительная влажность RH < 30%): обезвоживание и инактивация микроорганизмов, легкость электростатической адсорбции частиц
Микробы обезвоживаются и деактивируются, выживаемость резко падает:
В условиях низкой влажности, влажность воздуха намного ниже, чем активность влаги в клетках микроорганизмов (большинство микробных потребностей в активности влаги > 0,85), микроорганизмы быстро обезвоживаются (например, морщины стенок бактерий, дегенерация оболочки вируса), особенно « микробы без спор / стручков» (например, стрептококк легочного воспаления, вирус гриппа), выживаемость может быть менее 10% после отбора проб в среде RH = 20%, что приводит к серьезному снижению результатов тестирования.
Даже засухоустойчивые споры грибов (например, споры плесени), подвергающиеся длительному воздействию в условиях низкой влажности, могут привести к снижению прорастания из - за обезвоживания и уменьшению количества колоний при культивировании.
Микробные частицы имеют электростатические, адсорбционные потери:
Плохая электропроводность воздуха в условиях низкой влажности, микробиологические частицы (особенно неполярные грибковые споры, вирусные частицы) подвержены трению статического тока (например, трение с молекулами воздуха, внутренней стенкой пробоотборника), а затем адсорбируются на "стенку впускной трубы" "внутреннюю стенку расходомера" или "поддерживающую мембрану фильтра" пробоотборника, не могут достичь среды отбора проб (например, питательной среды, фильтра) - например, когда RH = 25%, около 30% частиц 1 мкм адсорбируется в стенке впускной трубы из - за электростатической адсорбции, что приводит к теоретическому отклонению фактического улова всего на 70%, что приводит к значительным результатам.