Nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả lấy mẫu của máy lấy mẫu vi sinh vật không khí. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả lấy mẫu (tỷ lệ bắt giữ vi sinh vật), tỷ lệ sống sót của vi sinh vật (số lượng vi sinh vật có thể nuôi cấy sau khi lấy mẫu) và độ chính xác của kết quả phát hiện cuối cùng bằng cách thay đổi hoạt động của chính vi sinh vật, đặc tính chất lỏng không khí và chức năng của thành phần lõi của máy lấy mẫu. Cơ chế tác động cụ thể như sau:

I. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hiệu ứng lấy mẫu: Vai trò cốt lõi đối với "hoạt động của vi sinh vật" và "tính chất không khí vật lý"

Nhiệt độ ảnh hưởng gián tiếp đến hiệu quả thu giữ và giữ lại của vi sinh vật bằng cách thay đổi trạng thái sinh lý của vi sinh vật (sống/bất hoạt) và mật độ, độ nhớt của không khí:

1. Môi trường nhiệt độ cao (thường>35 ℃): Giảm tỷ lệ sống của vi sinh vật, có thể làm giảm hiệu quả lấy mẫu

Giảm tỷ lệ sống của vi sinh vật:

Nhiệt độ sống thích hợp cho hầu hết các vi sinh vật trong không khí (ví dụ: vi khuẩn, bào tử nấm) là 20-30 ° C, nhiệt độ cao sẽ đẩy nhanh quá trình thoái hóa protein của vi sinh vật, tổn thương axit nucleic - ví dụ: lấy mẫu trong môi trường 40 ° C, tỷ lệ sống của vi khuẩn (ví dụ: E. coli, Staphylococcus) có thể giảm từ 80% xuống dưới 30% ở nhiệt độ bình thường, dẫn đến "số lượng khuẩn lạc nuôi cấy sau khi lấy mẫu" thấp hơn nhiều so với số lượng vi sinh vật trong không khí thực tế và "âm tính giả" hoặc "kết quả thấp".

Đặc biệt đối với "vi sinh vật không bào tử" (ví dụ như virus cúm, nấm men), sự bất hoạt nhanh hơn ở nhiệt độ cao và hầu như không thể phát hiện được bằng cách nuôi cấy sau này.

Thay đổi tính chất vật lý không khí, ảnh hưởng đến hiệu quả thu mẫu:

Nhiệt độ tăng sẽ làm giảm mật độ không khí và giảm độ nhớt (ví dụ: 1,205 kg/m³ ở 20 ° C và 1,145 kg/m³ ở 35 ° C). Nếu bộ lấy mẫu là "loại tác động" (như bộ lấy mẫu Anderson, tác động vi sinh vật vào môi trường thông qua luồng không khí tốc độ cao), độ nhớt không khí giảm sẽ dẫn đến tốc độ dòng không khí tăng nhẹ, có thể khiến một số hạt vi sinh vật nhỏ (như hạt virus<1 μm) không thể tác động hiệu quả lên bề mặt môi trường do quán tính không đủ, thay vào đó thoát ra theo luồng không khí, làm giảm hiệu quả lấy mẫu.

2. Môi trường nhiệt độ thấp (thường<10 ℃): ức chế sự trao đổi chất của vi sinh vật và tăng nguy cơ thất bại của bộ phận lấy mẫu

Ức chế trao đổi chất của vi sinh vật, sống sót nhưng khó nuôi cấy:

Nhiệt độ thấp sẽ ức chế hoạt động enzyme của vi sinh vật, làm cho nó rơi vào "trạng thái ngủ đông" (ví dụ như bào tử nấm, vi khuẩn Bacillus), mặc dù trong thời gian ngắn sẽ không bị ngừng hoạt động, nhưng sau khi lấy mẫu nếu trực tiếp tiến hành nuôi cấy thông thường (ví dụ như nuôi cấy nhiệt độ không đổi 37 độ C), tốc độ hồi sinh của vi sinh vật ngủ đông chậm, có thể dẫn đến "số lượng khuẩn lạc ít khi nuôi cấy không đủ thời gian", đánh giá sai là "nồng độ vi sinh vật trong không khí thấp".

Ví dụ, vi khuẩn lấy mẫu trong môi trường 5oC cần thời gian nuôi cấy kéo dài (từ 24h đến 48h) để phục hồi hoạt động, nếu không kết quả xét nghiệm sẽ thấp hơn 30-50%.

Các bộ phận lấy mẫu có chức năng bất thường:

Nếu bộ lấy mẫu chứa "bộ phận điều khiển luồng không khí" (ví dụ: đồng hồ đo lưu lượng, vòng đệm cơ thể bơm), nhiệt độ thấp có thể dẫn đến độ cứng của vòng đệm cao su, độ nhớt của chất lỏng trong đồng hồ đo lưu lượng (ví dụ: chất lỏng làm việc của đồng hồ đo lưu lượng rôto) tăng, ảnh hưởng đến sự ổn định của luồng không khí - ví dụ: đồng hồ đo lưu lượng hiển thị lưu lượng lấy mẫu là 28,3L/phút (lưu lượng tiêu chuẩn), thực tế do độ nhớt của chất lỏng tăng, lưu lượng giảm xuống 25L/phút, dẫn đến giảm các hạt vi sinh vật bị bắt trong một đơn vị thời gian và kết quả lấy mẫu thấp một cách có hệ thống.

Thứ hai, ảnh hưởng của độ ẩm đối với hiệu quả lấy mẫu: vai trò cốt lõi trong "hình thái hạt vi sinh vật" và "cơ chế lấy mẫu."

Độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả lấy mẫu và sự sống còn của vi sinh vật bằng cách thay đổi "trạng thái kết tụ hạt" của vi sinh vật không khí (các hạt riêng lẻ so với các hạt kết tụ) và "khả năng hấp thụ môi trường lấy mẫu" (ví dụ: môi trường nuôi cấy, khả năng hấp thụ độ ẩm của màng lọc):

1. Môi trường ẩm ướt cao (RH>80%): sự kết hợp của các hạt vi sinh vật, phương tiện lấy mẫu không hấp thụ độ ẩm

Sự kết hợp của các hạt vi sinh vật, nắm bắt các dao động hiệu quả:

Trong môi trường ẩm ướt cao, các hạt vi sinh vật nhỏ trong không khí (chẳng hạn như vi khuẩn 1-5 μm, bào tử nấm) được "kết hợp" bởi sự ngưng tụ hơi nước, tạo thành các nhóm hạt lớn hơn (chẳng hạn như 5-10 μm).

Đối với "mẫu tác động": các nhóm hạt lớn có quán tính lớn hơn và dễ bị va chạm vào bề mặt môi trường hơn, hiệu quả lấy mẫu có thể tăng trong thời gian ngắn (ví dụ: RH=90%, hiệu quả tác động cao hơn 20% so với RH=50%); Tuy nhiên, nếu các hạt kết tụ quá lớn (>10μm), chúng có thể bị chặn bởi "màn hình trước" của bộ lấy mẫu (để lọc bụi), thay vào đó chúng không thể đi vào khu vực lấy mẫu, dẫn đến giảm hiệu quả.

Đối với "bộ lấy mẫu loại màng lọc" (chẳng hạn như vi sinh vật bẫy màng lọc microporous): các hạt kết tụ dễ dàng làm tắc nghẽn khẩu độ màng lọc (chẳng hạn như màng lọc 0,45 μm bị chặn bởi các hạt kết tụ 5 μm), dẫn đến tăng sức đề kháng của luồng không khí, giảm dòng chảy sau khi lấy mẫu, giảm khả năng bắt giữ vi sinh vật và biến dạng kết quả.

Phương tiện lấy mẫu hút ẩm, ảnh hưởng đến sự sống còn và nuôi cấy của vi sinh vật:

Độ ẩm cao có thể gây ra sự hấp thụ quá mức của "môi trường nuôi cấy" của mẫu (chẳng hạn như tấm agar của mẫu tác động) hoặc "môi trường hấp thụ" (chẳng hạn như màng lọc) - môi trường agar sẽ mềm, hóa lỏng sau khi hấp thụ độ ẩm và các vi sinh vật dễ dàng lây lan với chất lỏng sau khi tác động, dẫn đến "sự chồng chéo của các thuộc địa" (nhiều vi sinh vật tạo thành một thuộc địa lớn) không thể đếm chính xác; Màng lọc làm tăng sự hấp thụ vi sinh vật sau khi hấp thụ độ ẩm, nhưng độ ẩm quá mức có thể dẫn đến môi trường kỵ khí làm bất hoạt vi sinh vật hiếu khí, chẳng hạn như hầu hết các vi khuẩn, và giảm tỷ lệ sống sót.

2. Môi trường ẩm thấp (RH<30% RH): khử nước vi sinh vật, hấp phụ tĩnh điện dễ dàng cho các hạt

Vi khuẩn mất nước và bất hoạt, tỷ lệ sống giảm mạnh:

Trong môi trường ẩm thấp, độ ẩm không khí thấp hơn nhiều so với hoạt động độ ẩm trong tế bào vi sinh vật (nhu cầu hoạt động độ ẩm của hầu hết các vi sinh vật>0,85), vi sinh vật sẽ nhanh chóng mất nước (ví dụ: nếp nhăn thành tế bào vi khuẩn, thoái hóa capsid virus), đặc biệt là "vi sinh vật không có bào tử/không có màng" (ví dụ: Streptococcus pneumonitis, virus cúm), sau khi lấy mẫu trong môi trường RH=20%, tỷ lệ sống sót có thể dưới 10%, dẫn đến kết quả xét nghiệm thấp nghiêm trọng.

Ngay cả các bào tử nấm chịu hạn (như Aspergillus), tiếp xúc lâu dài với độ ẩm thấp có thể làm giảm tỷ lệ nảy mầm do mất nước và giảm số lượng khuẩn lạc khi nuôi cấy.

Các hạt vi sinh vật với tĩnh điện, mất hấp phụ:

Độ dẫn không khí kém trong môi trường ẩm thấp, các hạt vi sinh vật (đặc biệt là bào tử nấm không phân cực, các hạt virus) dễ bị ma sát (ví dụ như ma sát với các phân tử không khí, thành trong của bộ lấy mẫu) với tĩnh điện, do đó hấp phụ trên "tường khí quản", "tường trong của đồng hồ đo lưu lượng" hoặc "bộ phận hỗ trợ màng lọc" của bộ lấy mẫu, không thể đạt được môi trường lấy mẫu (ví dụ như môi trường nuôi cấy, màng lọc) - ví dụ, khi RH=25%, khoảng 30% hạt vi khuẩn 1 μm sẽ bị hấp phụ tĩnh điện vào thành khí quản, dẫn đến lượng bắt thực tế chỉ bằng 70% giá trị lý thuyết, kết quả sai lệch đáng kể.