真菌污染检测

2017年1月第33卷第1期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Jan.
2017Vol.
33No.
1收稿日期:2016-05-06基金项目:国家自然科学基金项目(51378318)辽宁省教育厅基金项目(L2015440)作者简介:李慧星(1964—)女教授主要从事建筑室内环境空气质量保障技术研究.
文章编号:2095-1922(2017)01-0152-07doi:10.
11717/j.
issn:2095-1922.
2017.
01.
19博物馆空调系统微生物真菌污染检测研究李慧星孙昊冯国会杨婉凝(沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168)摘要目的保证博物馆空调系统洁净运行为博物馆及其文物提供洁净的空气环境.
方法利用空气采样器对某博物馆空调系统中微生物-真菌浓度检测研究分析真菌污染物的分布.
结果测试表明机组内积尘平均含量为16.
71gm-2多数展柜空气中真菌浓度低于标准值个别展柜空气中真菌浓度超标达到600cfum-3为标准值(500cfum-3)的1.
2倍其中青霉菌、曲霉菌为主要菌种适宜的温度和较高的湿度均导致真菌污染物的快速滋生且湿度对真菌污染物浓度影响程度较大.
结论通过分析博物馆空气中真菌污染物主要来源提出控制真菌的手段应采用优先控制湿度和微波法复合有效控制中央空调系统微生物真菌污染.
关键词博物馆空调系统微生物污染真菌检测中图分类号X799.
1文献标志码ADetectionandAnalysisofFungalContaminationinAirConditionSystemofMuseumLIHuixingSUNHaoFENGGuohuiYANGWanning(SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringShenyangJianzhuUniversityShenyangChina110168)Abstract:Toensuretheair~conditioningsystemcleanoperationforthemuseumanditsculturalrelicstoprovidecomfortableandcleanairenvironmenttheairsamplerwasusedforair~condition~ingsysteminthemicrobial~fungalconcentrationdetectioninthemuseumtoanalysisoffungalpol~lutantdistribution.
Thetestsresultsshowedthattheaverageconcentrationofdustintheunitwas16.
71gm-2andthefungiconcentrationintheairofmostshowerswaslowerthanthestandardvalue.
Theconcentrationoffungiintheairintheshowcaseexceeded600cfum-31.
2timesofthestandardvalueandpenicilliumandaspergilluswerethemainstrains.
Thesuitabletemperatureandhumidityledtotherapidgrowthoffunguscontaminantsandtheinfluenceofhumidityontheconcentrationoffungalcontaminantswassignificant.
Byanalyzingthemainsourcesoffungalpol~lutantsintheairofmuseumsthecombinationofhumiditycontrolandmicrowavemethodshouldbeusedtocontrolthemicrobialfungalcontaminationofthecentralairconditioningsystem.
Keywords:museumair-conditioningsystemmicrobialcontaminationfungidetection第1期李慧星等:博物馆空调系统微生物真菌污染检测研究153博物馆是满足公众观赏艺术品、鉴赏历史文物、学习知识富有教育意义的场所[1]为了给展柜内文物提供良好的空气环境展柜内通常采用恒温恒湿空调系统在提供稳定的温、湿度环境的同时又易造成微生物的大量滋生[2]其中真菌可以使纤维素、半纤维素降解对于棉、痳、纸质类纤维素文物造成材料结构的破坏增加文物材料酸度、湿度使文物生霉、腐败真菌带有的颜色或者在代谢过程中分泌的色素会导致书画材料变质颜色受损同时金属文物表面也会因为真菌的滋生而遭到腐蚀、破坏.
危害文物的霉菌有曲霉菌、青霉菌、枝孢霉菌等[3].
笔者使用FA-1型六级撞击式空气微生物采样器等仪器对博物馆空调系统中空气处理机组和部分展柜内进行真菌浓度检测结果显示个别展柜空气中真菌浓度超标需定期清理空气处理机组并采用一定处理措施保证博物馆内良好的空气品质.
1建筑系统基本信息1.
1建筑物概况某博物馆占地面积83200m2建筑面积100013m2.
展示厅将展出的文物用展柜封闭与观众隔离.
展柜内采用恒温恒湿空调系统控制.
目前博物馆内未设有微生物防护措施.
1.
2空调系统笔者的测试是选取两组风量不同的恒温恒湿的空调机组和两组展柜作为测试对象.
两组空调机组详细参数如下:(1)恒温恒湿空调机组(A1)额定风量为18400m3/h电机功率为15kW的卧式空气处理机组.
机组由新风段、回风段、中效过滤段、表冷段、送风段组成.
(2)恒温恒湿空调机组(A2)额定风量为2800m3/h电机功率为22kW的卧式空气处理机组.
机组由新风段、回风段、中效过滤段、表冷段、送风段组成.
2空调系统污染的检测2.
1检测设备及测点布置2.
1.
1检测设备(1)FA-1型六级撞击式空气微生物采样器如图1所示.
图1FA-1撞击式空气微生物采样器Fig1FA~1sixlevelsofimpingementair它是由6级撞击器组合在一起每一级实际是一个采样器利用6次反复撞击原理可以撞击绝大部分粒子因此采样器所采集的粒子范围要比单级采样器广[4].
各级捕获粒子大小:第一级粒子直径>7μm第二级粒子直径为47~70μm第三级粒子直径为33~47μm第四级粒子直径为21~33μm第五级粒子直径为11~21μm第六级粒子直径为065~11μm.
(2)荧光光学分析显微镜(见图2)(3)高压蒸汽灭菌锅(见图3)(4)生化培养箱(见图4)图2荧光光学分析显微镜Fig2Fluorescenceopticalanalysismicroorganismsampler154沈阳建筑大学学报(自然科学版)第33卷图3蒸汽灭菌锅Fig3Highpressuresteamsterilizationpot图4生化培养箱Fig4Biochemicalincubator2.
1.
2测点布置根据真菌分布和传播机理分别在空调系统内设置3个测点:第一将采样点布置于空气处理机组新风、回风混合过滤段之后检测引入空气处理机组的空气真菌浓度(第一测点过滤段)第二将采样点布置于空气处理机组表冷段之后检测空气处理机组内部滋生的真菌浓度(第二测点表冷段)第三将采样点布置于展柜内排风口处检测展柜内空气真菌浓度(第三测点末端).
23真菌采集真菌采集分为两个方面:包括积尘中真菌采集和空气中真菌采集.
其中积尘的采集主要在空气处理机组内进行采用擦拭法测试过程中在第一、二测点位置选取面积为50cm2的采样面积将残留在采样表面的灰尘全部取出密封于密封袋内带回实验室检测[5].
空气中真菌的检测一般分为自然沉降法和空气撞击法.
本文中采用空气撞击法进行采样空气撞击法是让空气通过采样器使含菌气流撞击到琼脂平面真菌即滞留在琼脂表面上根据培养计数和气样量算出采样空气中真菌总数采样设定时间为10min.
该法对真菌捕获率较高结果相对自然沉降法更加准确[6-7].
2.
4真菌培养和计数真菌培养采用沙氏培养基.
测试后将采样后的培养皿在生化培养箱中以28℃的环境温度下培养72h.
文中真菌计数采用菌落数(ColonyFormingUnitsCFU)计算.
菌落是由一个真菌繁殖起来由无数真菌组成具有一定形态特征的真菌集团.
通过计算菌落数量即能计算真菌数量.
空气中的真菌浓度是指每立方米空气中所含真菌的数量.
空气中真菌数量的分布是指各级菌落数占六级总菌落数百分比.
空气真菌浓度计数公式为真菌浓度(cfu/m3)=所有培养皿菌落数采样时间(min)*28.
3(L/min)*1000.
(1)式中:283L/min为采样器空气流量.
如测点一:真菌浓度=11810*28.
3*1000=420cfu/m33空调系统真菌检测结果分析3.
1积尘量检测积尘量检测是检测每个空气处理机组第一、第二测点的积尘采样时空气处理机组需停止工作.
文中每个测点都进行了两次检测以使数据更准确.
各采样点积尘检测见表1.
由于机组常年运行博物馆工作人员每月定期清洗空气处理机组检测结果显示空气处理机组中积尘质量浓度未超过20g/m3的国家标准.
3.
2真菌浓度检测分析不同种属的真菌具有各不相同的菌落特第1期李慧星等:博物馆空调系统微生物真菌污染检测研究155表1采样点积尘量检测结果Table1Testresultsofdustineachsamplingpointg/m3测点A1机组积尘质量浓度A2机组积尘质量浓度测点1(第一次)17.
3511.
85测点1(第二次)19.
3810.
23测点2(第一次)13.
488.
23测点2(第二次)15.
658.
89征[8-12].
图5、图6分别为A1、A2空调系统真菌分布由图中可以看出真菌分布呈单峰型由第一级逐渐增大在第四级达到峰值粒径在11~33μm在第五级、第六级降低并趋于稳定.
检测发现枝孢菌主要分布在第三级~第五级青霉菌和曲霉菌主要分布在第四级和第五级链格霉菌主要分布在第一级~第二级无孢菌菌各级均有分布.
图5博物馆A1空调系统真菌分布Fig5DistributionofaircontainsfungussparticleinA1unitinmuseum图6博物馆A2空调系统真菌分布Fig6DistributionofaircontainsfungusparticleinA2unitinmuseum在所选取两个空气处理机组当中在机组表冷段空气中真菌浓度超过了国家标准(500cfum-3)为国家标准值的114倍和104倍但对于整个机组而言其平均真菌浓度未超过国家标准符合要求(见图7).
而在两个系统末端(展柜内送风口处)空气中真菌浓度也均超过了国家标准为标准的122倍和118倍如图7所示.
图7空气中所含真菌平均浓度Fig7Averagefungiconcentrationintheair根据中国科学研究院生态中心所采用的空气微生物评价标准得出博物馆空气处理机组中真菌浓度污染级别为较清洁级别不会对人员造成健康危害但长期会对博物馆内文物造成潜在威胁[12].
表2为空调系统中真菌检测结果结果显示:以青霉菌、曲霉菌及枝孢霉菌为主要菌种其他菌种也有分布.
这也与其他学者研究结果相同[13].
表2系统空气所含真菌的检测结果Table2Identificationresultsoffungalparticlesintheair%测点青霉菌比例曲霉菌比例枝孢霉菌比例链格霉菌比例无孢菌比例其他菌比例A1测点一46.
9122.
6820.
624.
643.
092.
06A1测点二45.
0721.
8320.
776.
343.
172.
82A2测点一45.
0322.
0521.
125.
903.
732.
17A2测点二46.
3221.
7520.
705.
263.
512.
46A1末端44.
8322.
7021.
034.
573.
553.
32A2末端46.
8821.
8420.
675.
453.
.
132.
033.
3环境参数检测温度和湿度与真菌的生长繁殖密切相关图8~11为A1、A2空气处理机组系统各测点(过滤段、表冷段及末端)温、湿度变化曲线.
156沈阳建筑大学学报(自然科学版)第33卷图8A1系统工作温度变化曲线Fig8TemperaturechangecurveofA1图9A1系统工作湿度变化曲线Fig9HumiditychangecurveofA1图10A2统工作温度变化曲线Fig10TemperaturechangecurveofA2图11A2系统工作湿度变化曲线Fig11HumiditychangecurveofA23.
4建立环境因素与真菌浓度的拟合关系分析温度、湿度和真菌浓度建立拟合曲线如图12~13所示.
图12湿度与真菌浓度拟合曲线Fig12Fittingcurvebetweenhumidityandmicro~organismconcentration图13温度与真菌浓度拟合曲线Fig13Fittingcurvebetweentemperatureand~mi~croorganism~concentration表3~表5为各机组测点的平均温、湿度.
表3A1机组测点平均温、湿度Table3Thesamplingpointtemperatureandhumidi~tyinA1unit测点温度/℃湿度/%测点1(第一次)21.
6970测点1(第二次)21.
4469测点2(第一次)16.
6990测点2(第二次)16.
9488表4A2机组测点平均温、湿度Table4Thesamplingpointtemperatureandhumidi~tyinA2unit测点温度/℃湿度/%测点1(第一次)2261测点1(第二次)22.
3868测点2(第一次)15.
1993测点2(第二次)15.
3192第1期李慧星等:博物馆空调系统微生物真菌污染检测研究157表5末端测点平均温、湿度Table5Thesamplingpointtemperatureandhumidi~tyintheend末端测点温度/℃湿度/%末端1(第一次)22.
5655末端1(第二次)22.
6963末端2(第一次)23.
5662末端2(第二次)24.
1060由表3~表5及图12~13实验数据分析可得真菌浓度和空气温度经拟合的方程为Y=-4189487X+121074231R2=087878.
(2)式中:Y为真菌浓度cfu/m3X为温度℃R2为相关系数.
真菌浓度和空气湿度拟合得到方程为Z=1016756V-38534109R2=086584.
(3)式中:Z为真菌浓度cfu/m3V为湿度%.
根据拟合曲线可以看出真菌浓度随湿度的增高而增高随温度的增高而下降.
可见相对湿度对于真菌浓度的影响大于温度[14-15].
空调系统的真菌生长与积尘和湿度有着密切关系若控制真菌污染物的生长[16]首先应保证空调系统定时清理减少积尘含量同时优先控制相对湿度的大小也将破坏真菌生长的条件[17].
微波法是一种加热快、杀菌快、效率很高的生物消毒法其利用915MHz波长为1~1000mm的微波进行消毒灭菌由于微波具有生物效应相对于其他简单热处理方法具有更高效率和更好效果[18].
在空调处理机中安装微波杀菌装置就能更有效地降低展柜内真菌数量.
针对两种方法的特点将控制湿度与微波法复合使用更加有效地控制中央空调系统微生物的污染使博物馆中央空调系统的运行达到更好效果[19].
4结论(1)空气中真菌污染物主要来源第一来自于室外空气引入机组新风中含有真菌污染物第二来自于室内空气在回风中含有真菌污染物含有真菌污染物的室内回风进入空气处理机组内.
(2)空气处理机组各组件长期在湿环境中也会滋生真菌污染物空气在风管中流动由于风管内不易清洗容易产生真菌污染物当空气从风管内流动时也会携带风管中滋生的真菌污染物.
在博物馆空调系统中应按照相关规范的要求定期做好清洗、消毒工作合理控制相对湿度同时采用一定的处理措施例如安装微波杀菌装置有效控制空调系统中真菌浓度可为博物馆文物贮藏、展览提供有利的空气环境.
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