Ulkoilman mikrobitausta

Abstract

Ulkoilman mikrobeja havainnoidaan erilaisilla bioaerosolilaitteilla ja niitä saadaan kerättyä näytteenkerääjillä. Ultraviolet Aerodynamic Particle Sizer mittaa aerodynaamista hiukkaskokoa ja hiukkasten ultraviolettifluoresointia. BIO 200 -monitori mittaa fluoresoivia hiukkasia suoraan ilmasta ja AeroTrak-laskuri antaa hiukkasten määrän ja kokojakaumatietoja. Slit To Agar on ilmanäytteenkerääjä, jolla saadaan mikrobit talteen. Pyyhkäisyelektronimikroskooppia (SEM) käytetään muun muassa solujen pintaominaisuuksien tutkimiseen. Tässä työssä SEM-tulosten avulla pystyttiin havainnollistamaan hiukkasten rakennemuotoja ja laskemaan ilman hiukkasmäärää.

Mikrobitaustaa tutkitaan Puolustusvoimien Teknillisessä Tutkimuslaitoksessa. Tutkumuksen tarkoituksena on kartoittaa ulkoilman mikrobimäärä eri vuodenaikoina ja selvittää vuodenaikojen vaikutus mikrobitaustaan. Tutkimus päättyy keväällä 2010. Suomen lisäksi Norja ja Ruotsi osallistuvat samaan tutkimukseen. Tässä työssä tarkoituksena oli määrittää ulkoilman bioaerosolien taustan määrä ja analysoida mittauslaitteiden antamia tuloksia. Työ tehtiin Puolustusvoimien Teknillisessä Tutkimuslaitoksessa suojelutekniikan osastolla 12.–14.5.2009.

Bioaerosolilaitteilla kerättiin mittaustietoa keväällä 2009. Säätiedot merkittiin ylös jokaiselta mittauspäivältä. Mikrobit kerättiin näyteenkerääjillä, kasvatettiin ja tehtiin puhdasviljelmät. Puhdasviljelmistä tunnistettiin ulkoilman mikrobeja värjäyksellä, mikroskopoimalla ja määrittämällä solun rasvahappokoostumus kaasukromatografin avulla.

Mikrobiologisten näytteenkerääjien tulokset olivat erittäin heikot. Syynä oli se, että vain pieni osa ilman sisältämästä mikrobeista kasvoi kasvatusmaljalla pesäkkeeksi. Tuloksia ei voitu vertailla bioaerosolilaitteiden Ultraviolet Aerodynamic Particle Sizer ja Bio 200 -laitteen antamiin tuloksiin. Ulkoilman kokonaishiukkaspitoisuudet nousivat 4000:sta hiukkasesta kuutiometrillä yhteen miljoonaan hiukkaseen kuutiometrillä, kun hiukkaskoko pieneni 10 μm:stä 0,5–1,0 μm:in Mikrobien identifiointi aloitettiin työssäni, mutta tulokset saatiin vasta myöhempänä ajankohtana. Bacillus-sukuisia bakteereita analysoitiin näytteistä eniten.

Outdoor air microbes are researched with different kinds of bioparticle instruments and microbial sampling devices. The ultraviolet Aerodynamic Particle Sizer measures aerodynamic particle size and particle ultraviolet fluorescence. The BIO 200 biological agent monitor measures fluorescent particles in air. The AeroTrak device gives readings on particle number and distribution. The Slit To Agar is a sample collector. Scanning Electron Microscope is used to research cell surface properties. In this study the Scanning Electron Microscope results were used to determine particle numbers.

The study was a part of the Finnish Defence Forces Technical Research Centres research project aiming to characterize outdoor bioaerosols. The main focus of this study was monitoring of the bioaerosol background using realtime aerosol detectors and slit to agar collectors. Besides Finland, Sweden and Norway are also participating in the same research. The target of this thesis was to compare outdoor air particle numbers obtained different instruments in spring 2009.

Measurement was gathered during two periods in spring 2009. Local weather conditions were recorded. Microbes were gathered and grown and a cell culture was prepared. Pure cultures were prepared. Results were obtained by cell staining and photographing. Identification was based on a gas chromatographic analysis of the cellular fatty acid methyl ester. The results of the bioparticle instruments and microbial sampling devices were recorded in a chart and analysed.

The microbial sampling devices did not provide sufficient results for comparison with the results of the Ultraviolet Aerodynamic Particle Sizer and Bio 200 devices. The reason was that the airborne microbes were in dry form and badly damaged due to environmental factors so they did not grow in a colony. The AeroTrak gave a particle number and size distribution result every day. When the particle size was reduced from 10 μm to 1 μm the quantity of the particles rose from 4000 particle/m3 to one million particles/m3. The identification of the microbes identify was started during this study but the result was not obtained until after completion of this substudy. The most common bacterial species in Finnish outdoor air, was Bacillus sp.