航行期間潛艇艙室空氣微生物濃度檢測與分析

張建平，陳雙紅，任小孟，周宏元

微生物污染是密閉環(huán)境中人體主觀不適和健康被動損害的重要原因之一［1?2］。 普通微生物污染可導(dǎo)致建筑綜合征及感染相關(guān)性疾病，致病微生物可致感染性和致死性疾病，微生物代謝產(chǎn)物及霉菌毒素的低劑量長期暴露可誘發(fā)精神損害、癌癥及遺傳性致畸等多種疾?。?］。 航行期間潛艇是典型的密閉環(huán)境，人群密度高、新風(fēng)效率低，可能存在微生物污染風(fēng)險(xiǎn)。 為掌握潛艇艙室空氣微生物本底水平，本研究抽樣調(diào)查執(zhí)行7 d 以上作訓(xùn)任務(wù)的潛艇，獲得3種不同類型的潛艇艙室空氣微生物數(shù)據(jù)并進(jìn)行比較分析。

1 材料與方法

1.1 采樣設(shè)備及操作要求

空氣微生物采樣選用撞擊式六級空氣微生物采樣器（FA?1 型，遼陽市康潔儀器研究所），采樣平板為直徑90 mm 預(yù)制營養(yǎng)瓊脂平皿（上?？片敿紊锟萍加邢薰荆?。 采樣方法按照GB／T 18204.3《公共場所衛(wèi)生檢驗(yàn)方法空氣微生物》 以及GB／T 1883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)行。

1.2 采樣部位及采樣頻率

以航行7 d 以上潛艇為研究對象，分別抽樣艇A、艇B 和艇C。 采樣部位主要包括指揮戰(zhàn)位、住艙、會議室、餐廳、醫(yī)務(wù)室、出風(fēng)口和儲藏室。 碼頭封艙時(shí)艙內(nèi)空氣采樣作為對照，航行期間，每隔2 ～3 d采樣1 次。 每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行3 組平行采樣。

1.3 采樣點(diǎn)布點(diǎn)要求

根據(jù)采樣艙室面積設(shè)置采樣點(diǎn)的數(shù)量，艙室面積小于10 m2設(shè)置1 個(gè)采樣點(diǎn)、10 ～30 m2設(shè)置3 個(gè)采樣點(diǎn)。 采樣點(diǎn)布置以均勻分布為原則，采樣點(diǎn)為1 個(gè)時(shí)，布置于采樣艙室中央位置；采樣點(diǎn)為2 ～3個(gè)時(shí)，布置于采樣艙室一條對角線三等或四等分點(diǎn)上。 采樣點(diǎn)高度為1.2 ～1.5 m，與人呼吸帶高度一致。 采樣設(shè)置點(diǎn)避開通風(fēng)口且離艙壁距離大于0.5 m。

1.4 微生物培養(yǎng)及計(jì)數(shù)方法

平板采樣后，蓋好倒置放入便攜式恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，設(shè)定溫度35 ～37℃、培養(yǎng)48 h；培養(yǎng)完成后計(jì)數(shù)各平板菌落數(shù)。 空氣中細(xì)菌菌落數(shù)以每立方米菌落形成單位（cfu／m3）表示。

式中：M為單次采樣微生物總數(shù)（cfu／m3），S為采樣平板計(jì)數(shù)菌落數(shù)（cfu），V為采樣空氣體積（L）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Shapiro?Wilk 進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，計(jì)量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，各采樣點(diǎn)空氣微生物濃度與碼頭封艙采樣數(shù)據(jù)的組間比較采用單因素ANOVA 檢驗(yàn)，各采樣點(diǎn)空氣微生物濃度與GB／T 1883—2002規(guī)定的空氣微生物濃度限值2 500 cfu／m3的比較采用單樣本t檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 潛艇艙室空氣微生物濃度分布特征

艇A 航行周期內(nèi)各戰(zhàn)位微生物濃度平均值大小依次為：干部住艙＞士兵住艙＞指揮艙＞餐廳＞會議室＞儲藏室。 各采樣點(diǎn)空氣微生物濃度與對照采樣數(shù)據(jù)比較均明顯升高（P＜0.05）。 見表1。

表1 艇A 艙室空氣微生物濃度（cfu／m3，每部位n ＝3）

艇B 航行周期內(nèi)各戰(zhàn)位微生物濃度依次為：士兵住艙＞餐廳＞干部住艙＞指揮艙。 各采樣點(diǎn)空氣微生物濃度與對照采樣數(shù)據(jù)比較均明顯升高（P＜0.05）。 見表2。艇C 航行周期內(nèi)各戰(zhàn)位微生物濃度依次為：出風(fēng)口＞士兵住艙＞指揮艙＞餐廳＞儲藏室＞會議室＞醫(yī)務(wù)室。 指揮艙、士兵住艙、會議室、餐廳、儲藏室和出風(fēng)口各采樣點(diǎn)空氣微生物濃度與對照相比較均明顯升高（P＜0.05）；醫(yī)務(wù)室采樣點(diǎn)空氣微生物濃度亦高于對照采樣點(diǎn)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。 見表3。

表2 艇B 艙室空氣微生物濃度（cfu／m3，每部位n ＝3）

表3 艇C 艙室空氣微生物濃度（cfu／m3，每部位n ＝3）

2.2 潛艇艙室空氣微生物濃度評價(jià) 艇A 指揮艙、士兵住艙和干部住艙采樣點(diǎn)空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3（GB／T 18883—2002 規(guī)定的空氣微生物濃度限值），但差異無顯著性意義（P＞0.05）；會議室和餐廳采樣點(diǎn)空氣微生物濃度最大值均高于2 500 cfu／m3。 見圖1。

圖1 艇A 艙室空氣微生物濃度（每部位n ＝3）

艇B 士兵住艙、干部住艙和餐廳采樣點(diǎn)空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3，差異有顯著性意義（P＜0.05）。 指揮艙采樣點(diǎn)空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3，但差異無顯著性意義（P＞0.05）。見圖2。

圖2 艇B 艙室空氣微生物濃度（每部位n ＝3）

艇C 出風(fēng)口采樣點(diǎn)空氣微生物濃度均值高于2 500 cfu／m3，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；指揮艙和士兵住艙采樣點(diǎn)空氣微生物濃度最大值均高于2 500 cfu／m3。 見圖3。

圖3 艇C 艙室空氣微生物濃度（每部位n ＝3）

3 討論

潛艇艙室環(huán)境相對密閉、空間狹小、人員密集，是空氣傳播疾病爆發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。 呼吸道感染、不明原因發(fā)熱、皮膚淺表感染、口腔炎癥性感染及群體性腹瀉等致病微生物所致的感染性疾病一直居長航疾病譜首位［4］。 艙室空氣中微生物濃度是判斷空氣潔凈程度和是否存在生物污染的重要指標(biāo)。 因此，開展密閉空間微生物污染水平評估，對科學(xué)預(yù)測艙室生物環(huán)境質(zhì)量、及時(shí)開展?jié)撏撌噎h(huán)境管理與污染源控制有重要意義。

本研究抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)顯示航行期間艙室空氣微生物濃度均明顯高于碼頭封艙對照（其中：每艘艇碼頭封艙對照樣本微生物濃度相同），表明新風(fēng)狀態(tài)明顯影響艙室空氣微生物濃度。 潛艇航行期間，艙室空氣與自然界大氣隔絕，成為一個(gè)完全密閉的環(huán)境，艙室內(nèi)的空氣不能與外界交流，只能在艙室空調(diào)系統(tǒng)的作用下，各艙室之間的空氣進(jìn)行對流，且艙室內(nèi)機(jī)械設(shè)備、電子儀器和指戰(zhàn)員處于工作狀態(tài)，艇內(nèi)溫濕度較高，微生物容易繁殖、傳播。

通常生物體攜帶的微生物會隨著各項(xiàng)生命活動進(jìn)入到周圍空氣中［5］。 本次調(diào)查結(jié)果顯示，住艙、指揮艙、餐廳人員密度大、活動頻繁，空氣微生物濃度普遍高于會議室、儲藏室和醫(yī)務(wù)室，表明艙內(nèi)空氣微生物濃度分布情況與人員密度和活動頻繁度具有正相關(guān)性。 出風(fēng)口空氣微生物濃度高于其他艙室監(jiān)測濃度，表明出風(fēng)口風(fēng)速高、局部懸浮氣溶膠粒子數(shù)量多，艙室空調(diào)系統(tǒng)中存在沉積微生物二次污染的情況。

以往的研究結(jié)果顯示，空氣微生物超標(biāo)，易引起艇員發(fā)生過敏及感染性疾病，威脅艇員健康［5］。 本次調(diào)查數(shù)據(jù)中，艇B 航行期間各采樣點(diǎn)空氣微生物濃度均高于2 500 cfu／m3，且士兵住艙、干部住艙和餐廳采樣點(diǎn)空氣微生物濃度與GB／T 18883—2002規(guī)定的空氣微生物濃度限值2 500 cfu／m3比較，有顯著性差異；艇A、艇C 航行期間各艙室空氣微生物平均濃度，以及指揮艙、士兵住艙等部分艙室空氣微生物濃度最大值均已超過2 500 cfu／m3，提示3 種類型潛艇艙室環(huán)境均存在污染風(fēng)險(xiǎn)。 本研究不僅關(guān)注了微生物濃度平均值，還關(guān)注了微生物濃度最大值，主要是由于空氣微生物濃度最大值對指示微生物對人員的暴露風(fēng)險(xiǎn)也具有重要意義［6］， GB／T18204.3—2013《公共場所衛(wèi)生檢驗(yàn)方法》第3 部分空氣微生物一節(jié)中指出，一個(gè)區(qū)域空氣中細(xì)菌總數(shù)的測定結(jié)果按該區(qū)域全部采樣點(diǎn)中細(xì)菌總數(shù)測定值中最大值給出。 因此，艇A、艇C 部分艙室微生物濃度最大值超過2 500 cfu／m3，提示這2 類潛艇空氣微生物濃度對艇員存在身體健康損害的風(fēng)險(xiǎn)。 由于潛艇類別及執(zhí)行的作訓(xùn)任務(wù)不同，艇B 人員密度最大，艙室微生物濃度均值最高，這進(jìn)一步印證了艙內(nèi)空氣微生物濃度分布情況與人員密度具有正相關(guān)性。 艇A 采用先進(jìn)動力來源，續(xù)航能力強(qiáng)，自持力長，任務(wù)期間未上浮通風(fēng)，艙室微生物濃度在艇B 與艇C 之間。 艇C在水下航行受蓄電池電量的限制，夜間有上浮通風(fēng)，艙室微生物濃度均值最低，表明稀釋通風(fēng)能夠有效改善艙室內(nèi)空氣質(zhì)量。 在執(zhí)行作訓(xùn)任務(wù)不便于上浮通風(fēng)的情況下，建議定期開展艙室生物環(huán)境清潔及控制，如表面擦拭、空氣過濾、吸附以及紫外照射，以減少潛在的生物源性疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。