Разработка методов и средств ускоренного контроля микробной и пылевой загрязненности воздуха животноводческих помещений

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
1. ВВЕДЕНИЕ..................................................... 5
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ............................................. 9
2.1. Общие сведения об аэрозолях и аэродисперсных системах 9
2.2. Краткие сведения о методах и технических средствах для моделирования и изучения экспериментальных бактериальных и пылевых аэрозолей в условиях лаборатории............................. 12
2.3. Краткие сведения о пробоотборниках для отбора проб воздуха, экспериментальных бактериальных и пылевых аэрозолей для изучения их биологических и физических свойств................ 18
2.4. Нормативные документы, регламентирующие показатели микробной и пылевой загрязненности воздуха........................ 32
3. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.................................... 36
3.1. Цель и задачи исследований................................ 36
3.2. Материалы, объекты и методы исследований.................. 36
3.2.1. Биологические материалы................................. 36
3.2.2. Питательные среды, растворы, реактивы................... 37
3.2.3. Контрольно-измерительные приборы и лабораторное оборудование, другие материалы для исследований....................... 38
3.2.4. Методы и технические средства для моделирования и изучения в условиях лаборатории экспериментальных бактериальных аэрозолей . . 39
3.2.5. Приборы для отбора проб бактериальных и пылевых аэрозолей
в целях изучения их физических и биологических свойств......... 42
3.2.6. Технические средства для аспирации (прокачивания) и контроля расхода воздуха в лифах за 1 минуту через пробоотборники разного назначения.................................................. 44
3.2.7. Основные методики, использованные в исследованиях 45
3.3. Методы и технические средства ускоренного и экспрессного контроля микробной и пылевой загрязненности воздуха в животноводческих помещениях и выбросах в атмосферу....................... 47
3
стр.
3.4. Статистическая обработка результатов экспериментов........... 47
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................... 49
4.1. Разработка методов и средств для моделирования и изучения экспериментальных бактериальных индикаторных аэрозолей, а также рабочих параметров и эффективности улавливания контрольных и опытных пробоотборников воздуха в целях определения количественных показателей микробных тел......................................... 49
4.2. Разработка универсального чашечного импактора для бактериологического анализа воздуха и изучение его рабочих параметров....... 65
4.3. Разработка жидкостных пробоотборников воздуха (аэрозолей)
для микробиологического анализа................................... 74
4.4. Обоснование и разработка метода ускоренного контроля микробной загрязненности воздуха животноводческих помещений............. 87
4.5. Разработка методов и средств для моделирования и изучения физических и биологических свойств пылевых бактериальных аэрозолей
4.5.1. Разработка 4-х каскадного импактора для определения размеров и фракционно-дисперсного состава (ФДС) аэрозольных частиц и изучение его рабочих параметров................................. 91
4.5.1.1. Сравнительная оценка эффективности улавливания и распределения дисперсной фазы в конструктивных элементах контрольного (ЛЩКИ по а.с. № 1599429) и испытуемого (ЛЩКИ-НВ) импакторов на модели индикаторных аэрозолей с капельно-ядерной дисперсной фазой............................................................. 95
4.5.1.2. Сравнительная оценка эффективности улавливания и распределения дисперсной фазы в конструктивных элементах контрольного (ЛЩКИ) и испытуемого (ЛЩКИ-НВ) импакторов на модели индикаторных пылевых аэрозолей...................................... 96
4.5.1.3. Исследования по определению калибровочных данных опытного образца ЛЩКИ-НВ на модели аэрозолей с капельно-ядерной и сухой (пылевой) дисперсной фазой.................................. 99
16
nepcfiocTbio (158, 159).
В ультразвуковых генераторах используется фокусирующий излучатель, направляющий пучок мощных ультразвуковых волн на поверхность жидкости.
Ультразвуковые генераторы, например, марки УГД-2, используются, в основном, для дезинтеграции биологических белковых материалов. В связи с этим они также не могут быть использованы для создания бактериальных аэрозолей из-за сильной инактивации бактерий, вирусов и спор (129).
В пневматических аэрозольных генераторах жидкость распыляется под давлением сжатого воздуха. Типичным примером пневматического аэрозольного генератора являются распылитель Де Ома и туманообра-зователь Коллисона. Под давлением сжатого воздуха жидкость распыляется с образованием полидисперсного аэрозоля, при этом крупные частицы, ударяясь о щенки корпуса, стекают вниз, а мелкодисперсная фракция (1-15 мкм) выбрасывается через выходной патрубок (30, 63, 115, 125, 158, 159, 1716).
Схожими характеристиками обладают и аэрозольные распылители, входящие в комплект портативных отечественных ингаляторов марки АИ-1 и ПАИ-2. В этих распылителях расход жидкости составляет 0,2-0,25 мл/мин при давлении 1,2 атм в системе, размеры частиц 1-10 мкм. Однако пневматические форсунки имеют существенный недостаток из-за высокой инактивации бактерий в процессе распыления.
Так, по данным A.A. Шахбанова и Ярных B.C. (152,158), выживаемость E.coli в распылителе АИ-l составляла: через 3 минуты - 71 %, через 5 минут - 52 %, через 10 минут - 26 %. Гибель вызывается многократной рециркуляцией распыляемой взвеси в направлении воздух - жидкость -воздух.
Д.Ф. Хафизов и В.И. Игнагкин (1970) предложили распылитель жидкости с встречными форсунками (РЖВФ), в котором струи жидкости из двух форсунок, ударяясь между собой, обеспечивают дополнительное раз-
17
дробление крупных капелек на более мелкие.
Во ВНИИВВиМ был разработан и выпускался промышленностью для аэрозольной иммунизации животных струйный аэрозольный генератор САГ-1, разработанный по такому же принципу, как и РЖВФ (10, 125).
К. Мей и др. (129) начали использовать дисковые генераторы, в которых жидкость подается на быстро вращающийся диск и сбрасывается с него в центробежных направлениях в виде мелких капелек, при этом крупные капельки - спутники, ударяясь о стенки корпуса, стекают обратно вниз, что также вызывает значительную инактивацию бактерий.
Во ВНИИВВиМ для аэрозольной иммунизации птицы против гриппа и псевдочумы были предложены дисковый аэрозольный генератор ДАТ-2 и многодисковый аэрозольный генератор МАГ-1. Размеры частиц от 5 до 30 мкм, расход жидкости 6-10 и 8-15 мл/мин соответственно.
Распылители сухих порошков. Для создания экспериментальных пылевых аэрозолей используют аэрозольные генераторы, работающие на различных принципах действия. Так, например, в монографии К. Спурный и др. (129) описано устройство для распыления пылевых порошков - пудры: в этом генераторе пылевой порошок, находящийся в бункере, с помощью электромагнитного вибратора высыпается в канавку, проточенную по краям диска, медленно вращающегося вокруг своей оси.
Пыль захватывается с канавки за счет эжекции сжатого воздуха и поступает либо в рабочий отсек аэрозольной камеры статического режима, либо в трубу аэрозольной ус тановки динамического режима.
Варьируя скоростью вращения диска и час тотой колебания электромагнитного вибратора, а также используя циклонные отсекатели крупных частиц, можно регулировать размеры частиц, а также массу порошка, распыляемую за единицу времени (обычно в г/мин).
Для аэрозольной групповой иммунизации животных были предложены в бывшем СССР распылители порошков сухих дуст-вакцин различных конструкций (125).