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空气净化器除菌性能检测方法的研究http://www。jiuliangmei。com/
信息来源:http://www.jiuliangmei.com/ 发布时间:2019/5/13 TAGS:$cvcvtt$

目前,空气净化产品市场已具相当规模,但市场上的空气净化器种类繁多、质量良莠不齐,这给市场监督和消费者的选择都增加了难度。国内有关空气消毒效果或空气除菌效果评价,均按照2002年版《消毒技术规范》中规定的实验室评价或空气模拟现场消毒试验方法进行。但随着空气净化器类型和品种的增加,如何快速准确评价空气净化器除菌效果或综合性能都存在方法学上的问题和争议。本研究以白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和粘质沙雷菌为指标菌(分别代表革兰阳性和革兰阴性菌),建立空气净化器除菌效果评价方法,验证该方法的实用性及相关影响因素。现将研究结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

主要实验仪器有PALAS PLG 2000型微生物气溶胶发生器,用于发生细菌气溶胶;实验舱为30 m3负压气雾室作为模拟现场;用六级(Andersen)筛孔空气撞击式采样器及其配套的普通营养琼脂培养基平板,作为空气中细菌定量评价方法。

试验指标菌有白色葡萄球菌(8032),金黄色葡萄球菌(ATCC 6538),大肠埃希菌(ATCC 8737、8099)、(ATCC 25922)3株,粘质沙雷菌(ATCC14041和AS 1。1857)2株。均为广州市微生物研究所保存菌种。

1.2 试验方法

1.2.1 菌悬液制备

取各试验指标菌纯培养典型菌落接种营养琼脂培养基斜面,于第37℃培养24 h,得到新鲜斜面培养物。用10 ml营养肉汤反复吹洗,洗下斜面上菌苔,用无菌过滤棉过滤后,再用营养肉汤稀释至含菌量为1.0×109cfu/ml,制成雾化菌悬液。

1.2.2 气溶胶染菌方法

试验方法参照GB21551.3-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能空气净化器的特殊要求》[1]。首先将实验舱(即30 m3负压气雾室)内温度调节为20℃~23℃,相对湿度为50%~70%。将指示菌菌悬液放入气溶胶发生器容器中,连接气溶胶发生器与气雾室。启动微生物气溶胶发生器,以0.2 MPa压力喷雾染菌15 min,用风扇搅拌并至喷雾完毕后10 min,再静置15 min,使得空气中染菌量达到5.0×104~5.0×106cfu/m3

1.2.3 采样方法

用6级Andersen采样器于室内中央1 m高处,以采样气流量为28.3 L/min,分别于净化前和净化后进行采样。将采样平板置37℃培养16~20 h,计数平板菌落数,计算空气中存活菌总数和细菌自然衰亡率。试验重复3次,取3次试验结果的算术平均值为最后的试验结果。按以下公式计算结果:

Nt=V0-V1/V0×100%(Nt为自然衰亡率,V0为对照菌数,V1为沉降后菌数,cfu/m3)。

注:N't:除菌率(%);V0:试验组0h回收的菌落数(cfu/m3);V1:试验组1h回收的菌落数(cfu/m3)。

1.2.4 方法适用性验证

采用2002年版《消毒技术规范》中规定的指标菌、试验方法和计算方法,计算出各试验菌的自然衰亡率。

1.2.5 细菌气溶胶稳定性研究

按照上述采样和检测方法,设计对气溶胶稳定性构成影响的因素,按照5株指标菌比较、不同相对湿度以及不同染菌喷雾压力3组因素设计实验分组。

2 结果

2.1 不同菌种对方法的适用性研究结果

检测结果表明,各试验菌所制备的菌悬液经本试验条件下喷雾染菌后,所试验的4种细菌在染菌后0 h采样空气中含菌量均符合标准的要求,达到5×104cfu/m3~5×106cfu/m3范围内,说明气溶胶稳定性较好。1 h采样检测表明,只有两种葡萄球菌自然衰亡率均小于40%〔3〕,而两种革兰阴性杆菌的自然衰亡率均在90%左右,不符合空气除菌试验的要求(表1)。

表1 不同菌种微生物气溶胶的自然衰亡率

2.2 革兰阴性菌气溶胶稳定性

2.2.1 不同菌种菌株试验结果

两种革兰阴性杆菌气溶胶经喷雾染菌后,空气中平均回收菌量和自然衰亡率各有高低,无明显差别;但同种细菌不同菌株经气溶胶喷雾后,回收菌量和自然衰亡率均存在较大差异(表2)。

表2 不同菌种菌株气溶胶稳定性的比较

2.2.2 相对湿度影响试验结果

选取两株自然衰亡率相对较低的革兰阴性杆菌进行相对湿度影响实验结果显示,大肠杆菌(ATCC 8739)株和粘质沙雷菌(ATCC 14041)株菌悬液经喷雾染菌气溶胶自然衰亡率均随相对湿度增加而降低。结果详见表3。

2.2.3 喷菌压力影响试验结果

在喷污染菌时采用不同压力对两种革兰阴性杆菌气溶胶影响实验结果显示,染菌喷雾压力在0。3 MPa条件下,空气中回收菌量最高,喷雾压力过高或过低均不利于气溶胶的稳定性(表4)。

表3 相对湿度对细菌气溶胶稳定性的影响

表4 喷雾压力对细菌气溶胶稳定性影响

3 讨论

现有的关于空气净化器性能检测方面的研究,主要集中在固态颗粒物、气态污染物的净化效果上,而微生物方面的检测标准及方法研究较少,除菌方面的检测,主要是依据GB 21551.3-2010《家用和类似用途电器的抗菌除菌净化功能空气净化器的特殊要求》。由于标准仅以白色葡萄球菌作为空气中细菌的代表,因此,目前相关方面的研究也主要集中在白色葡萄球菌的气溶胶稳定性上〔2,3〕,而对于其他气溶胶如革兰阴性杆菌的研究较少。

在空气净化器除菌检测标准中,要求雾化后0 h回收的菌数应达到5×104~5×106cfu/m3,另外,从除菌率的计算公式中可知,试验组除菌率计算时要减去自然消亡的微生物,如果自然消亡率过高,不能正确反映净化器的除菌效果。因此,人工气溶胶稳定性是评价除菌检测方法的一个重要指标。本研究通过分析革兰阴性和革兰阳性指示菌气溶胶的0 h回收菌落数以及自然消亡率,验证不同指示菌对空气净化器除菌率检测方法的适应性,并通过分析革兰阴性杆菌气溶胶稳定性影响因素,完善检测方法。

不同指示菌对空气净化器除菌率检测方法的适应性试验结果显示,革兰阳性指示菌的气溶胶稳定性较好,革兰阴性指示菌气溶胶自然衰亡率较高。这主要是因为白色葡萄球菌和金黄色葡萄球菌在空气中的耐受力较强,在干燥环境下亦可存活数周。有研究表明,空气中的微生物存活受环境因素的影响较大,真菌、芽孢杆菌对温湿度的抵抗能力较强,革兰阳性菌次之,革兰阴性菌最差〔4,5〕。另外,微生物的粒径是影响气溶胶0 h回收数的一个重要因素,0 h采样过程中发现,在六级采样平板上,试验菌气溶胶都显示出以第五级平板采集的菌落数最多,代表气溶胶生物粒子的直径范围主要集中在1.1~2.0μm,因此,微生物气溶胶产生过程中,对于粒径相对较大的大肠杆菌(1~3μm×0.5~0.7μm)的损伤较大,0 h回收菌数少。

革兰阴性杆菌气溶胶稳定性研究发现,杆菌气溶胶的自然衰亡率受菌种和菌株、相对湿度、喷菌压力等因素影响。同一菌种,不同菌种菌株的0 h回收菌数和自然衰亡率有差异,这主要是因为不同菌株的菌种的耐雾化能力和环境耐受力有差异。另外,有研究表明,短杆菌粘质沙雷菌具有较好的耐雾化能力〔6〕,雾化对其损伤较小,回收菌数较多。相对湿度是影响杆菌气溶胶稳定性的重要因素,高湿条件下,大肠杆菌和粘质沙雷菌的自然衰亡率均较低,80年代有研究观察了湿度对大肠杆菌气溶胶存活的影响,发现相对湿度愈高,菌体内的含水量愈多,其存活率亦愈高。另有研究发现,在较低温度条件下(10℃、22℃),粘质沙雷菌气溶胶生物衰亡率随湿度升高而降低〔7〕;喷菌压力对杆菌气溶胶的0 h回收菌数和自然衰亡率均有影响,这主要是因为压力对气溶胶粒径有影响,压力过小雾化量少、气溶胶粒径大,压力过大、气溶胶粒径小,雾化对杆菌损伤大,存活率低。

空气净化器除菌检测中,革兰阳性指示菌白色葡萄球菌和金黄色葡萄球菌的气溶胶较稳定,试验方法相对也较成熟,但革兰阴性指示菌大肠杆菌和粘质沙雷菌气溶胶稳定性较差,且目前相关方面的研究也较少,本文的研究结果具有很好的代表性,为完善空气净化器除菌性能的检测提供数据支撑。

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