VOC废气生物法净化工艺微生物气溶胶排放特征及暴露风险研究进展

概述了生物反应器的微生物气溶胶排放特征,分析了微生物气溶胶的产生机理,以及微生物生长条件、气体成分、气体流速与进气负荷等多项因素对生物气溶胶排放的影响。介绍了微生物气溶胶环境下的暴露风险和不同的控制措施作为减少微生物气溶胶排放的潜在解决方案。旨在让更多人认识到控制微生物气溶胶排放的重要性,让生物技术处理VOCs更加环保。

光催化系统灭活微生物气溶胶的研究进展

在当前新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引发的肺炎(COVID-19)疫情背景下,微生物气溶胶的控制与去除再次引起学界的重视,而常规的过滤、化学药剂、紫外等空气净化方式存在各自的缺陷与不足。光催化法具有高效、广谱、绿色、无残留、可动态持续消毒的优点,具有广阔的应用前景。本文从光催化剂的种类、光催化剂的负载、光源以及反应器的结构与运行等方面对光催化系统灭活微生物气溶胶的相关研究进行了总结与分析。文中指出:绝大多数研究选择TiO2或其衍生材料作为光催化剂,而更多新型、高效的光催化剂应当得到应用;多孔、多通道以及大表面积的催化剂载体能够有效提升光催化系统的效率;在光源的选择上仍然较多依赖于紫外光,可见光的应用有待更多的研究;从优化反应器结构入手改进光催化系统的研究较少,最常用的是环形反应器;已有研究者开发出光催化空气净化器,或将光催化系统与室内风管系统相结合。文章提出,未来光催化系统将会成为室内微生物气溶胶控制的重要手段。

市政污水处理厂微生物气溶胶控制技术研究进展

市政污水处理厂微生物气溶胶的逸散和控制受到了国内外研究者的广泛关注。在对微生物气溶胶的定义、特点和危害概述基础上,分析了常见的微生物气溶胶控制技术,包括热、电磁波辐射、过滤、化学消毒和光催化氧化法,并对不同技术的特点及使用条件进行了比较。针对市政污水处理厂微生物气溶胶,综述了其产生来源、逸散特性,并从源头、中间过程及末端控制技术三方面论述了其控制技术和措施。该文可以为市政污水处理微生物气溶胶污染的控制提供科学依据。

空气中病原微生物气溶胶采样技术和采样器的研究进展

空气中病原微生物气溶胶是呼吸道病原传播的重要载体,研发高效、快速、安全的采样技术和采样器成为该领域近年来研究的热点,其对防控病原微生物及其传播有重要意义。从气溶胶采样技术的原理、采样器的类型及其优缺点以及采样器的性能评价等方面,对现用的符合空气中病原微生物气溶胶的采样技术和采样器进行了分析和比较,然后综述和讨论了最新技术发展趋势、面临的问题和挑战,并进行了展望。

南海-东印度洋海域微生物气溶胶空间分布特征

通过走航观测对南海-东印度洋海域的大气细颗粒物(PM2.5)(共49个)进行采集,使用DAPI染色荧光显微技术获得微生物气溶胶浓度,开展微生物气溶胶在该海域空间分布特征的研究。结果显示,微生物气溶胶浓度范围在2.14×10^(4)~5.93×10^(6) cells·m^(−3)之间,空间分布明显不均衡,即东印度洋>海峡>南海。在东印度洋海域,微生物气溶胶浓度变化幅度较大,以赤道为界,总体呈现北高南低的趋势。微生物气溶胶的粒径主要分布在0.37~2.5µm之间。南海、海峡和东印度洋赤道以北样品中原核生物占比较高,约65%;而在东印度洋赤道以南,真核生物占比则升高至近50%。最后,本研究根据东印度洋海域微生物气溶胶的差异,对其来源开展研究,揭示了海洋生物分布、海洋环境要素以及人为源远距离传输等因素对于开放海域微生物气溶胶浓度的影响。

典型城市污水处理厂微生物气溶胶的时空分布与健康风险

采用A^(2)O工艺的市政污水处理厂建立采样点,研究污水处理主要工艺段中的微生物气溶胶逸散特征。结果表明,主要工艺段都检测到细菌气溶胶,检出细菌菌落数为130~6113个/m^(3)。超过80%的细菌气溶胶是粒径大于2.1μm的粗粒子。粗格栅、曝气池和污泥脱水间检测到的气溶胶中的微生物主要为Pseudomonas sp.,其他丰度较高的菌属有Piscirickettsia sp.、Staphylococcus sp.等,其中Pseudomonas sp.、Stenotrophomonas sp.等为潜在致病菌。微生物气溶胶的排放与环境条件相关,温度和相对湿度的增加会促进微生物气溶胶的逸散,风速则与微生物气溶胶的逸散呈负相关。适宜的温度和相对湿度使9月各工艺段空气中微生物气溶胶菌落数高于其他月份,并且评估获得的微生物气溶胶对人体的暴露风险值也高。喷洒消毒剂对格栅间和污泥脱水间的细菌气溶胶分别削减了69.5%和74.1%,有效控制了微生物气溶胶的排放。

微纳米气泡曝气微生物气溶胶逸散特性及风险评估

以传统中气泡和小气泡曝气为对比,研究了微纳米气泡曝气过程溶氧效率、微生物气溶胶逸散特性及暴露风险.结果表明,微纳米气泡曝气的氧传质系数为KLa=1.96min^(-1),分别是传统中气泡和小气泡曝气方式的9.33倍和2.88倍;相比于传统气泡曝气,微纳米气泡曝气过程产生的微生物气溶胶逸散总量下降了38.53%,且微生物气溶胶空间逸散特性存在差异;暴露风险评估结果显示,微纳米气泡曝气产生微生物气溶胶的非致癌风险指数HI<1,整体非致癌风险较小,但该过程产生的微生物气溶胶颗粒粒径主要处于3~5级,在实际生产中操作人员吸入微生物气溶胶造成的致病菌传播风险仍不容忽视.

污水处理设施中微生物气溶胶的产生、传播及风险评估

污水处理厂是微生物气溶胶,尤其是病毒气溶胶的重要发源地。为进一步开展污水处理设施排放微生物气溶胶的相关研究工作,对国内外污水处理厂的微生物气溶胶研究进展进行系统梳理。微生物从水相到气相的转移发生在包括格栅间、初沉池、曝气池、污泥浓缩池、污泥脱水间等在内的每个处理单元。其中,生物处理单元是微生物气溶胶产生的关键区域。不同种类的微生物向空气逸散的速率不同,其浓度在气相与液相中的比值在10^-4~10^-9波动。在一定距离内,随着与微生物气溶胶发源地水平距离的增加,气溶胶中微生物浓度快速降低,病毒比细菌的浓度下降更为显著。环境温度、湿度、风速、光照等气象条件对微生物气溶胶的逸散有重要的影响。微生物风险评估表明:污水处理厂的微生物气溶胶对厂区的工人和周边居民造成了健康威胁。应及时建立风险评估标准,并从产生源头及传播途径两方面采取对应的控制措施。

污水处理厂微生物气溶胶的暴露风险评价

为了给污水处理厂微生物气溶胶的健康风险评价提供定量依据,于2011年6—7月利用Andersen 6级撞击式空气微生物采样仪对西安市第三污水处理厂氧化沟单元内不同距离处的细菌气溶胶进行现场采样,利用平皿培养和菌落计数对细菌进行分析。选用适于我国国情的暴露因子参数,建立暴露风险评价模型,对污水处理厂的工人及周围居民的健康风险进行评价。评价点的细菌气溶胶浓度采用修正的高斯模型计算。结果表明,呼吸吸入是人体（儿童和成人）摄入微生物气溶胶的主要途径,暴露非致癌风险商随距离的增加而逐渐降低。同种途径在同样位置,儿童的风险商是成年男性或成年女性的2~3倍。经呼吸途径的风险商从大到小为儿童、成年男性、成年女性,经皮肤接触途径的风险商从大到小为儿童、成年女性、成年男性。

西安市不同天气下可培养微生物气溶胶浓度变化特征

为探明天气状况对可培养微生物气溶胶分布特性的影响,于2014年8月—2015年7月利用Anderson六级空气微生物采样器对西安市微生物气溶胶进行采样,通过培养法检测分析了可培养细菌和真菌气溶胶在1 a的月际与季节性浓度变化特征,重点研究了不同天气状况下气溶胶的浓度与粒径分布.结果表明:西安市可培养细菌和真菌气溶胶月均浓度均在10月最高,分别为(1 004.81±546.14)和(765.54±544.36)CFU/m^3.可培养细菌和真菌气溶胶的季节平均浓度均在夏季最低,分别为(361.96±56.96)和(280.33±74.43)CFU/m^3;不同天气条件下气溶胶的浓度变化为晴天<雨天<阴云天<霾天.可培养细菌气溶胶在晴天、阴云天、雨天和霾天粒径分布的峰值分别出现在3.3~4.7、4.7~7.0、3.3~4.7、3.3~4.7μm区间上,表现为明显的单峰分布;而可培养真菌气溶胶的粒径分布在非霾天则无显著性差异(P>0.05).不同天气状况下可呼吸微生物气溶胶均超过总微生物气溶胶的60%.各天气状况下可培养细菌气溶胶的几何中值直径大于真菌气溶胶.

垃圾填埋场微生物气溶胶粒径分布研究

为了了解垃圾填埋场微生物气溶胶粒径分布规律,在北京市某垃圾卫生填埋场填埋区、渗滤液处理区、生活区分别选定监测点,利用安德森六级微生物采样器,对填埋场空气微生物进行了系统的定点取样、测定和分析。研究结果表明,空气细菌粒径分布均为第Ⅰ级(>8.2μm)最高,填埋区空气细菌粒径呈偏态分布,渗滤液处理区、生活区分别在第Ⅳ级和第Ⅲ级出现第2个峰值。携带细菌的可吸入微粒在渗滤液处理区比例最大。空气真菌与放线菌均在第Ⅳ级分布最高,携带真菌和放线菌的可吸入粒子的比例显著大于细菌(P<0.05)。填埋区不同作业时段空气微生物粒径在各级分布比例基本一致。填埋区细菌气溶胶中值直径为5.7μm,渗滤液处理区为3.7μm,生活区为5.3μm,显著大于真菌气溶胶和放线菌气溶胶的中值直径(P<0.05)。

青岛市不同下垫面微生物气溶胶分布特征

分别在青岛市市区街道、海滨区域、饮用水水源地、城市垃圾填埋场和人工湿地污水处理厂设置监测点,分析比较不同下垫面空气细菌和真菌浓度、日变化和粒径分布.结果表明:5个下垫面空气细菌浓度依次为城市垃圾填埋场>市区街道>饮用水水源地>海滨区域>人工湿地污水处理厂,真菌浓度依次为城市垃圾填埋场>人工湿地污水处理厂>饮用水水源地>市区街道>海滨区域,其中城市垃圾填埋场空气细菌和真菌浓度最高,分别为(613.1±68.9)、(1 300.4±74.3)CFU/m3,其他下垫面空气的细菌和真菌浓度分别在(155.5±14.2)^(596.6±396.4)和(401.9±78.7)^(994.7±63.4)CFU/m3之间.海滨区域空气细菌浓度下午明显高于上午和中午,其他下垫面表现为上午>下午>中午,但无显著性差异;市区街道、饮用水水源地、人工湿地污水处理厂的空气真菌浓度日变化表现为上午>中午>下午,城市垃圾填埋场则始终升高,除人工湿地污水处理厂和城市垃圾填埋场不同时段间空气真菌浓度有显著性差异外,其余下垫面无显著性差异.细菌气溶胶粒径分布为F1级(粒径>7.0μm)最高,呈偏态分布;真菌气溶胶粒径呈对数正态分布,除城市垃圾填埋场峰值出现在F3级(3.3~4.7μm)外,其余下垫面均出现在F4级(2.1~3.3μm).不同下垫面细菌气溶胶中值直径在2.8~4.6μm,存在差异;而不同下垫面空气真菌气溶胶中值直径均在2.0μm左右,无显著性差异.

典型城市污水处理工艺微生物气溶胶逸散研究

污水处理过程中产生微生物气溶胶，其对人体健康和环境的影响与其组成、浓度和粒径有关。采用6级撞击式空气微生物采样器分别对采用氧化沟和A2／O工艺的两座城市污水处理厂的细菌和真菌气溶胶浓度与粒径进行检测分析，结果显示，空间相对封闭的污泥脱水间内细菌和真菌气溶胶浓度最高；曝气方式对细菌气溶胶的产生量影响较大，而对真菌气溶胶产生量的影响较小；两座污水处理厂内最高浓度的细菌气溶胶和真菌气溶胶的粒径都出现在2．1～3．3μm，但粒径分布的范围受曝气方式的影响而略有差异。为污水处理工艺设计时控制微生物气溶胶逸散方法的选择提供了科学依据。

畜禽养殖环境中微生物气溶胶的研究进展

畜禽舍内产生的微生物气溶胶不仅对动物以及从业人员健康产生较大影响,也给疾病防控带来一定难度。作为养殖场及周边环境的一个潜在污染源,对畜禽舍内微生物气溶胶的研究已经成为热点之一。本文针对微生物气溶胶的种类及来源、污染现状及危害、采集及检测方法、气溶胶中耐药菌及耐药基因的污染情况等作一综述,以期为研究畜禽养殖业微生物气溶胶提供较全面的理论依据。

畜禽舍微生物气溶胶向环境扩散的研究

应用一个扩散模式估算来自畜禽舍的微生物气溶胶向环境的扩散。在此考虑到了较大悬载尘埃颗粒的沉落和气悬状态下细菌生物学活性对空气微生物传播的影响。菌源高度 (栏舍废气排放孔 )认作 3m和 1 0m。当扩散级为IV和菌源强度为 1 0 6CFU/s时 ,在距离畜禽舍 1 0 0 ,2 0 0 ,30 0 ,40 0 ,5 0 0m处细菌含量分别为 5 0 ,1 0 0 ,2 0 0 ,5 0 0和 1 0 0 0CFU/m3。研究证明 ,畜禽舍之间保持一定距离将很大程度地减少气源性感染的威胁 ;畜牧场应建设在距居民区最少 5 0 0m的地方。

城市污水处理厂微生物气溶胶污染和粒径分布特征

城市污水处理厂微生物气溶胶的污染与控制逐渐成为人们关注的热点问题。为明确城市污水处理厂微生物气溶胶浓度和粒径分布特征,选择鄂尔多斯市某城市污水处理厂的格栅间、配水池、氧化沟、二沉池、污泥脱水间和厂区门口6个功能区为对象,对各功能区产生的异养细菌、真菌和放线菌气溶胶浓度分布、污染特性和微生物粒子粒径分布特性进行研究。结果表明,该污水处理厂不同功能区内异养细菌、真菌和放线菌的浓度分布存在显著性差异,其中二沉池和污泥脱水间产生的异养细菌和放线菌浓度均较高,真菌浓度较高的区域为厂门口和二沉池;根据相关微生物气溶胶污染评价标准,污泥脱水间逸散的异养细菌浓度均达到污染级,二沉池、氧化沟和厂门口逸散的异养细菌浓度达轻微污染级,格栅间和配水池未受污染,而真菌浓度在各个功能区均未受到污染;各功能区产生的异养细菌、真菌和放线菌粒子粒径分布无明显差异,异养细菌、真菌和放线菌粒子粒径分别集中在第1、4级,第3、4级和第1、2、3级,大体上均呈正态分布;各功能区均逸散出一定比例的可以直接吸入人体呼吸道的微生物粒子,可能对人体健康具有一定的潜在风险。研究结果可为城市污水处理厂运行过程中微生物气溶胶的污染控制提供科学依据。

自由表面流人工湿地微生物气溶胶研究

微生物气溶胶的种类、浓度和粒径分布与人类健康关系密切。采用MD8空气浮游菌采样仪和FA-1型6级筛孔撞击式空气微生物采样器,对人工湿地细菌和真菌气溶胶的数量和粒径分布进行研究。结果表明,人工湿地进水前,细菌和真菌气溶胶平均值较低,分别为64.0、126.0CFU/m3;进水后,细菌气溶胶平均值在6月26日达到最高,为2292.5CFU/m3,真菌气溶胶平均值在8月27日达到最高,为6200.0CFU/m3;易进入肺部的细菌和真菌(粒径为0.65～4.70μm)粒子数分别占粒子总数的22.2%～62.3%、54.2%～87.6%;空气细菌中值直径为1.88～4.13μm,空气真菌中值直径在3.00μm左右波动。空气细菌中革兰氏阳性菌明显多于革兰氏阴性菌,空气真菌主要为酵母菌、镰刀菌属、枝孢属、毛霉属、交链孢属、肉座菌属、枝霉属、青霉属和曲霉属。

医院环境微生物气溶胶分布特性与健康风险评价

为探明医院环境微生物气溶胶对人体健康的影响,采用Anderson六级空气微生物采样器(PSW6),对医院不同功能区域空气微生物采样,分析气溶胶浓度及其粒径中值直径特性,评价环境健康风险.结果表明,医院不同区域微生物浓度和粒径存在差异,呼吸科病房、中心花园和门诊大厅空气总微生物气溶胶浓度均值分别为1243±102CFU/m^3、1117±104CFU/m^3和1211±94CFU/m^3,其中细菌含量介于71.80%~82.15%之间,明显高于真菌和放线菌(P<0.05).微生物中值粒径分布关系为细菌>真菌>放线菌.健康风险程度为呼吸科病区病房>门诊大厅>中心花园,在所有采样点男性呼吸和皮肤感染风险明显高于女性,这一结果可作为医院控制空气质量和疾病传播的基础数据.

北京市某城市污水处理厂微生物气溶胶污染特性研究

以北京市某城市污水处理厂的格栅间、曝气池、污泥浓缩池和污泥脱水间为对象,研究不同功能区的空气微生物浓度、粒径分布及微生物组成。结果表明:(1)该污水处理厂4个功能区空气异养细菌浓度平均值为3.3×104 cfu/m3,范围为1.0×102～4.3×105 cfu/m3;真菌浓度平均值为6.1×103 cfu/m3,范围为7.5×10～7.6×104 cfu/m3。异养细菌和真菌浓度存在显著性差异,尤以曝气池上空最高,其次是污泥脱水间,浓度最低的区域为格栅间和污泥浓缩池。各功能区均存在不同程度的异养细菌和真菌污染。(2)该污水处理厂不同功能区逸散出的异养细菌分布比例最高的为第2～5级,真菌主要分布在第3～5级。4个功能区空气中粒径为2.10～4.70μm(第3、4级)的异养细菌和真菌粒子分别占到了总数的37%～40%和46%～56%,而粒径为0.65～2.10μm(第5、6级)的异养细菌和真菌粒子则分别占到了总数的30%～33%和31%～37%,说明该污水处理厂不同功能区内的空气微生物存在一定的健康风险,可能对人呼吸道构成感染威胁。(3)假单孢菌(Pseudomonas)为该污水处理厂不同功能区均检出的优势异养细菌,而优势真菌种属为毛霉(Mucor)和曲霉(Aspergillus)。

BSL-3级生物安全实验室的微生物气溶胶安全检测

采用大肠噬菌体和白葡萄球菌气溶胶对艾滋病生物安全实验室中的生物安全柜和中心室防止其内生物气溶胶向外扩散的性能和通风系统中高效过滤器的效能进行了检测。结果表明，生物安全实验室中的生物安全柜和中心室对其内生物气溶胶的围场性能良好，通风系统中的高效过滤器滤除生物气溶胶的效果良好。结果同时表明，生物安全柜和中心室对其内生物气溶胶和空气中自然菌的净化效果良好。从而保证了实验人员的安全和防止对外环境的污染。