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医疗建筑室内空气微生物的浓度水平和分布特征研究
时间:2020-11-24 21:27 | 栏目:建筑论文 | 浏览:次
硕士论文网第2020-11-24期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇建筑论文文章《医疗建筑室内空气微生物的浓度水平和分布特征研究》，供大家在写论文时进行参考。
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本篇论文是一篇建筑硕士论文范文，室内微生物气溶胶的浓度水平在一定程度上反应了室内空气质量水平且会影响人体健康，浓度水平越高可能对健康影响越大。分析了大型医院、中型医疗机构和小型诊所内不同功能区域内细菌和真菌气溶胶的浓度水平，并根据浓度分布水平分析各场所室内空气微生物的评价等级。同时对各医疗建筑不同功能区内细菌和真菌气溶胶浓度分布的差异性通过 SPSS 24.0 的 Kruskal-Wallis 检验进行分析。
第 1 章 绪 论
1.1 研究背景及意义
微生物是室内空气主要污染物之一，其浓度水平也是衡量室内空气品质的重要指标。有研究表明微生物在空气中很难独自长期存活下去，大多是以气溶胶的形式存在，微生物气溶胶中常会携带一些致病微生物，如金黄色葡萄球菌、古霉素肠球菌、大肠杆菌和诺如病毒等。它们不仅具有一定的危害性，还可能会引发传染性疾病和过敏性疾病。医疗建筑作为人员密集、流动性大、且多种微生物聚集的公共建筑，其室内微生物气溶胶对人体的影响不可轻视，控制室内空气中的微生物污染非常重要。医疗建筑的专业性和功能性较为特殊，是为满足人们医疗需求，并提供医疗服务的公共场所，其内部空间结构和布局及功能区的划分较复杂，另外，由于此类建筑人员类别较多，故医疗建筑内不同功能区域内微生物气溶胶的浓度水平和粒径分布也会存在一定的差异。影响室内微生物气溶胶浓度水平和粒径分布的因素除室内空气流速、温湿度和 CO2 浓度等之外，还会受室内人员数量和人员活动的影响。课题组曾于 2018 到 2019 的冬季对部分医院建筑室内微生物气溶胶浓度水平和粒径分布特征进行了测试分析，并探讨了温湿度、颗粒物浓度和甲醛等对微生物气溶胶浓度的影响。基于此，本文对不同类型医疗建筑冬季室内微生物气溶胶的浓度水平和粒径分布进行了深入研究，同时分析了室内空气流速、CO2 浓度和人员情况等因素对微生物气溶胶的影响，可为医疗建筑室内空气中微生物污染的防控提供基础数据。本课题承蒙得到“十三五”国家重点研发计划项目《室内微生物污染源头识别监测和综合控制技术》（编号：2017YFC0702800）的支持。
1.2 本文研究内容
课题组前期曾对部分医院建筑内微生物气溶胶浓度水平进行了测试和分析，并通过对国内外不同国家和地区室内空气中细菌和真菌浓度标准值的对比，确定了医疗建筑内空气中细菌和真菌浓度标准限值为 500cfu/m3，该值也符合世界卫生组织推荐的标准限值。故，本研究对医疗建筑室内空气细菌和真菌的浓度限值均采用 500cfu/m3。综上，国内外对医疗建筑内微生物气溶胶研究的系统性和深度均需扩展。故，在课题组对部分医院建筑室内微生物浓度水平研究工作基础上，本研究选择不同类型的医疗建筑即大型、中型医院和小诊所作为研究对象，对其室内微生物气溶胶的浓度水平和粒径分布特征进行了研究，并分析了室内空气流速、CO2 浓度和人员等对室内微生物气溶胶的影响，主要研究内容如下：1）制定不同类型医疗建筑内室内空气微生物现场采样分析测试方案，并通过验证实验确保实验结果的准确。2）对不同类型医疗建筑内微生物气溶胶进行浓度水平进行测试分析，对其室内空气微生物污染的等级进行评价。3）对不同类型医疗建筑内微生物气溶胶的粒径分布特征、不同粒径段微生物进入人体呼吸系统不同部位的百分占比及中值直径进行了对比分析和讨论。4）对室内空气流速、CO2 浓度及人员情况对建筑内空气微生物的影响进行了分析和讨论。
第 2 章 实验及研究方法
本章介绍了所测医疗建筑的基本信息，并根据相关标准和规范确定各场所的采样点和采样分析方法。测试前对仪器设备等进行验证实验以保证实验结果的准确性。测试过程中使用撞击式采样法对医疗建筑内不同功能区域内的空气微生物进行采样并同时测试其他相关参数并记录测试环境情况，测试后对微生物样品进行培养分析后，对所有测试数据采用合适方法进行系统分析。
2.1 研究对象
选择北京地区不同类型的医疗建筑作为研究对象，于 2019 年冬季对不同类型医疗建筑内不同功能区域内的空气中微生物（微生物气溶胶）浓度和相关参数进行了采样测试及实验室分析。医疗建筑包括综合类医院、专科类医院、社区卫生医疗站、高校校医院和小型诊所，对各医院选取的测试区域为挂号大厅、急诊大厅、内科候诊厅、外科候诊厅、走廊和室外环境，对其他医疗建筑选取的测试区域为挂号区、候诊区、就诊区和室外环境。测试对象的基本信息见表 2-1。介绍了各类型医疗建筑的基本信息，然后主要对微生物气溶胶采样前的准备方法、采样过程工作及采样完毕后微生物的培养方法进行了阐述。接下来通过空白对照验证实验的陈述等确保实验结果的准确。最后介绍了实测数据的统计分析方法。
2.2 实验方法
微生物培养基营养琼脂培养基和沙氏琼脂培养基制备所需的主要实验设备为洁净工作台和高温高压蒸汽灭菌锅；空气微生物采样采用安德森型六级撞击式采样器；采样后的样品在电热恒温培养箱中对细菌和真菌进行培养。营养琼脂培养基的配制：用微量天平称取 33g 营养琼脂粉末置于装有 1000m L 蒸馏水的烧杯中，加热直至粉末完全溶解，进行 PH 检验以确保 PH 值处于 7.2~7.6 之间，再将溶液转液至锥形瓶中分装捆扎并放入灭菌锅中，将温度调至 121℃灭菌 20min。灭菌后在洁净工作台内进行冷却倒平皿，每皿装 25~27m L，再冷却凝固即成平板，在培养皿上贴上标签放在工作台内的紫外线灯下以待采样使用。沙氏琼脂培养基的配制：用微量天平称取 70g 沙氏琼脂粉末置于装有 1000m L 蒸馏水的烧杯中，加热直至粉末完全溶解，进行 PH 检验以确保 PH 值处于 5.5~6.0 之间，再将溶液转液至锥形瓶中分装捆扎并放入灭菌锅中，将温度调至 115℃灭菌 15min。灭菌后在洁净工作台内进行冷却倒平皿，每皿装 25~27m L，再冷却凝固即成平板，在培养皿上贴上标签放在工作台内的紫外线灯下以待采样使用。采集空气微生物的六级撞击式采样器根据空气动力学原理设计而成，撞击器由六个铝盘组成，每个圆盘上含有 400 个筛孔，呈环形排列，孔径随着圆盘级数的增加而变小。圆盘下放培养皿，用三个弹簧挂钩把六级圆盘紧密的连接在一起。采样时，微生物粒子随空气一同进入撞击器，并撞击在相应圆盘下方的琼脂面上，每个撞击盘收集的微生物尺寸范围决定于每个撞击盘的喷嘴速率和前一个盘的切割粒径。六级中Ⅰ~Ⅱ的级粒径为>4.7μm、Ⅲ~Ⅵ级的粒径为 0.65~4.7μm。采样器对气溶胶粒子的捕获原理分别类似于人体上下呼吸道的捕获机理。各级粒径细分为：第Ⅰ级>7.0μm，第Ⅱ级 4.7~7.0μm，第Ⅲ级 3.3~4.7μm，第Ⅳ级 2.1~3.3μm，第Ⅴ级 1.1~2.1μm，第Ⅵ级 0.65~1.1μm。采样器的详细技术参数可参考相关文献。
第 3 章 不同类型医疗建筑微生物气溶胶浓度水平及评价
3.1 大型医院室内微生物气溶胶浓度水平及评价等级
3.2 中型医疗机构室内微生物气溶胶浓度水平及评价等级
3.3 小型诊所室内微生物气溶胶浓度水平及评价等级
3.4 本章小结
第 4 章 微生物气溶胶粒径分布
4.1 大型医院微生物气溶胶粒径分布特征
4.2 中型医疗机构微生物气溶胶粒径分布特征
4.3 小型诊所微生物气溶胶粒径分布特征
4.4 本章小结
第 5 章 微生物气溶胶的影响因素分析
5.1 空气流速及与气溶胶浓度的相关性分析
5.2 二氧化碳及与气溶胶浓度的相关性分析
5.3 人员因素及对气溶胶浓度的影响分析
5.4 本章小结
结论与展望
本研究对大，中，小三类医疗建筑内不同功能区域的细菌和真菌气溶胶浓度及室内空气流速和 CO2 浓度进行了测试，同时记录了通风、人员和测试现场等情况。根据测试和记录结果，分析了冬季期间医疗建筑内不同功能区域的微生物气溶胶浓度水平、粒径分布特征和相关影响因素，得出主要结论如下：在三类医疗建筑中，小型诊所细菌气溶胶浓度水平最高，其次为中型医疗机构，大型医院最低，三者浓度范围分别为 853.48∼1898.74cfu/m、384.84∼1543.77cfu/m³和340.03∼691.01cfu/m³，真菌气溶胶浓度在三类医疗建筑内无显著差异性。在所测医疗建筑不同区域中，达到空气清洁级水平规定的细菌气溶胶浓度限值1000cfu/m3、真菌 500cfu/m3和微生物总数 3000cfu/m3的总体比例为大型医院 84%、中型医疗机构 77%和小型诊所 72%，大型医院洁净程度最高，小型诊所洁净程度最低。大型医院内 96%测试区域细菌气溶胶浓度大于真菌，细菌污染源强度高于真菌，且医院的走廊和挂号大厅内细菌气溶胶浓度普遍高于其他区域；中小型医疗机构内细菌和真菌气溶胶浓度水平无显著差异性。细菌气溶胶在大型医院挂号大厅、急诊大厅和走廊内各级粒径所占百分比具有相同的大小规律，真菌气溶胶在大中型医疗建筑不同测试区域内各级粒径所占百分比具有相同的大小规律；医院内细菌气溶胶主要分布在>1.1μm 的粒径范围，真菌气溶胶主要分布在 1.1~4.7μm 的粒径范围；中小型医疗机构内细菌和真菌气溶胶粒径分布范围较广泛。 在不同类型医疗建筑中，大型医院的细菌气溶胶中值直径最大，小型诊所最小，大中小三类医疗建筑的细菌气溶胶中值直径范围分别为 3.28∼5.10μm、3.06∼3.46μm 和2.42∼2.95μm，而真菌气溶胶的中值直径在各类医疗建筑中无显著差异性。不同类型医疗建筑内微生物气溶胶进入人体呼吸系统各部位的百分比为支气管69.77%，鼻腔和上呼吸道 25.20%，肺泡 5.03%，故微生物气溶胶对人体呼吸系统中的支气管危害最为显著。大型医院内空气流速范围为 0.089∼0.182m/s，中型医疗机构为 0.06∼0.18m/s，小型诊所为 0.048∼0.060m/s；医院内微生物气溶胶浓度与流速呈现较显著的负相关性，但与中小型医疗机构内的空气流速无显著相关性。大型医院内 CO2 浓度为 1017∼1162ppm，中型医疗机构为 528∼958ppm，小型诊所为 937∼1899 ppm；医院内微生物气溶胶浓度与 CO2 浓度呈较显著的正相关性，与中小型医疗机构内的 CO2 浓度无显著的相关性。对所测场所初步分析结果表明，同一医院中，单位面积人数较多的功能区微生物气溶胶浓度也相对较高；人员活动量的增大会使得微生物气溶胶的浓度水平升高。影响室内空气微生物的因素较多，较为复杂，且部分环境因素无法量化，例如人员具体活动情况、病患种类等，也无具体相关规范对影响因素进行评价，完善相关标准并进一步详尽研究各因素的影响程度仍有大量工作需做。本文对医疗建筑内空气微生物的研究仅是细菌和真菌，并未对具体菌种做出研究和分析，医疗建筑是多微生物种类聚集的公共场所，不同种类的微生物对人体健康的影响程度也不同，对微生物具体菌种的进一步研究具有重要意义。
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