近年來，新冠疫情大流行凸顯了新冠病毒氣溶膠傳播途徑在疫情傳播中的重要性，生物氣溶膠這一古老但又年輕的科學(xué)研究對(duì)象在世界范圍再次受到廣受關(guān)注。
氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)。其中，包含生物性物質(zhì)的氣溶膠，例如病毒、細(xì)菌、真菌、花粉、過敏原、立克次體、衣原體、動(dòng)植物源性蛋白、各種菌類毒素和它們的碎片和分泌物等，被稱作生物氣溶膠。
生物氣溶膠主要來源于土壤、植被、水體等源排放和動(dòng)物（包含人類）、醫(yī)院、養(yǎng)殖場(chǎng)、垃圾填埋場(chǎng)、污水處理廠等源排放。生物氣溶膠在傳染病、公共衛(wèi)生、大氣環(huán)境、食品安全、生態(tài)環(huán)境、氣候變化、生物反恐、疾病檢測(cè)以及環(huán)境與健康等方面均有重要影響。生物氣溶膠顆粒形成后，便可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)懸浮于空氣之中并且保持感染活性，因此可持續(xù)產(chǎn)生感染風(fēng)險(xiǎn)。
要如何對(duì)它進(jìn)行捕獲并進(jìn)一步檢測(cè)呢？生物氣溶膠采樣器可以實(shí)現(xiàn)。通過物理方法將空氣中微生物富集到采樣載體上，以便于對(duì)空氣環(huán)境中濃度低、顆粒小的微生物進(jìn)行充分的分析研究。
對(duì)于生物病原體的采集，要求采樣器具有高效的采樣效率、合理的粒徑采集區(qū)間、優(yōu)秀的工作穩(wěn)定性與可靠性，且需要能夠充分保持被采樣物質(zhì)的生物學(xué)特征，例如活性、核酸片段等信息，以用于后續(xù)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方法的進(jìn)一步研究。
不同類型的采樣器及特點(diǎn)
根據(jù)采樣原理的不同，國標(biāo)GB/T 38517-2020中羅列出了多種常見的生物氣溶膠采樣器類型，主要分為撞擊式采樣器、沖擊式采樣器、過濾式采樣器、離心式采樣器、靜電吸附采樣器、自然沉降采樣器等，以及基于這些原理的大流量采樣器。
1、撞擊式采樣器
撞擊式采樣器是一種利用慣性作用，通過噴嘴、噴口或裂隙的加速作用把生物氣溶膠粒子采集到固體介質(zhì)表面的氣溶膠采樣裝置。
撞擊式采樣器通常分為篩孔式和狹縫式，主要區(qū)別為氣溶膠通過的噴嘴、噴口或裂隙形狀不同，不同形狀對(duì)應(yīng)的采樣流量也不同。
安德森采樣器是常見的篩孔式采樣器，使用層疊的帶有不同孔徑的篩孔收集不同粒徑范圍的氣溶膠顆粒，工作流量一般為28.3L/min。其通過直接將空氣浮游菌采集到營(yíng)養(yǎng)瓊脂平皿上，采樣后可直接進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)在培養(yǎng)基上形成的菌落數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)即可以反推出采樣時(shí)的浮游菌數(shù)量。
但是這種采樣器不能長(zhǎng)時(shí)間工作，否則氣流的沖擊會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)瓊脂平皿的過度失水。安德森采樣器適用于對(duì)于醫(yī)院、超凈間、公共場(chǎng)所、制藥車間等場(chǎng)所的浮游菌檢測(cè)和相關(guān)科學(xué)研究。
由于病毒必須在細(xì)胞內(nèi)繁殖，使用瓊脂平皿的安德森采樣器不能有效地培養(yǎng)出病毒斑跡，同時(shí)為了適配比浮游菌顆粒更小的病毒氣溶膠顆粒，往往使用經(jīng)過特殊空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、具有更大流量、采集顆粒能力更強(qiáng)的狹縫式撞擊式采樣器。
2、沖擊式采樣器
沖擊式采樣器是一種利用氣流對(duì)液體的沖擊、清洗或霧化等原理，能夠使具有足夠大慣性的生物氣溶膠粒子撞擊液體并進(jìn)入液體介質(zhì)中的氣溶膠采樣裝置。
通常可以分為全玻璃液體沖擊式采樣器、氣旋沖擊式采樣器等。這類采樣器的最大特點(diǎn)是可將空氣中的微生物直接富集到液體中，方便后續(xù)的試驗(yàn)分析，經(jīng)常用于野外環(huán)境的采樣和現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。但其采樣流量小，多適用于高濃度的生物氣溶膠采樣，且采樣液體積有限，隨著采樣的進(jìn)行，液體會(huì)揮發(fā)，不能用于長(zhǎng)時(shí)間、大流量的沖擊采樣。
3、過濾式采樣器
過濾式采樣器又叫濾膜式采樣器，是一種當(dāng)生物氣溶膠粒子通過各種濾材時(shí)，由于濾材小孔對(duì)粒子的阻留或／和濾材對(duì)粒子的靜電吸引阻留作用，將粒子捕獲在濾材上的采樣裝置。
過濾采樣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，通常由采樣濾膜載體和氣泵組成，可根據(jù)使用的需求，靈活調(diào)整采樣流量。此類采樣器具有采樣效率高、流量可調(diào)節(jié)范圍廣、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但受濾膜材質(zhì)的影響，過濾式采樣器采樣效率在長(zhǎng)時(shí)間工作后可靠性會(huì)下降，不適宜用于超過30min的長(zhǎng)時(shí)間采樣。
4、離心式采樣器
離心式采樣器是一種讓氣體以高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力將生物氣溶膠粒子與氣流分開并撞擊到固體介質(zhì)表面上或富集到液體介質(zhì)里的采樣裝置。
此類采樣器也稱之為氣旋式采樣器，多采用液體為采樣介質(zhì)，因其結(jié)構(gòu)的差異又有濕壁氣旋式和干壁氣旋式之分。濕壁氣旋采樣器采樣過程中，生物氣溶膠顆粒接觸濕的采樣管內(nèi)壁，進(jìn)而進(jìn)入采樣液中。此種采樣器的特點(diǎn)是采樣效率高，采完后的液體樣品可以直接用于后續(xù)試驗(yàn)分析，但也受到采樣液易揮發(fā)、采樣過程不穩(wěn)定及易污染等缺點(diǎn)的限制。
干壁氣旋采樣器采用旋風(fēng)分離的方法，將生物氣溶膠樣品撞擊進(jìn)入采樣液中，其能在一定程度上減少采樣液揮發(fā)等問題，但對(duì)于0.5μm 以下粒子（例如病毒） 的采樣效率往往較低。離心式采樣器常用于環(huán)境中細(xì)菌、真菌、孢子等生物顆粒的采集與后續(xù)分析工作。
5、靜電吸附采樣器
靜電吸附采樣器是一種使用多種方法使生物氣溶膠粒子帶上電荷，在電場(chǎng)的作用下通過靜電吸附收集生物氣溶膠粒子的采樣裝置。目前常用的帶電方式是電極高壓放電，但是該方法有可能造成生物體活性降低和結(jié)構(gòu)破壞。靜電富集采樣往往被集成于長(zhǎng)期連續(xù)工作的紙帶式收集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之中。
6、自然沉降采樣器
自然沉降采樣器是一種利用生物氣溶膠粒子在重力作用自然下沉降到采樣面（即微生物營(yíng)養(yǎng)瓊脂平皿表面）的采樣器。其特點(diǎn)是等待菌體自行沉降，所需采樣時(shí)間較長(zhǎng)，采樣效率低，且不能采集到長(zhǎng)期漂浮在環(huán)境中的浮游菌。但是這種方法所需儀器設(shè)備少，可在部分場(chǎng)景下替代安德森采樣器，常用于潔凈間、醫(yī)院等場(chǎng)所的輔助例行檢查。類似于安德森采樣器，其采用的培養(yǎng)基也不能用于培養(yǎng)病毒。
針對(duì)不同種類采樣器的工作原理和特點(diǎn)，下表對(duì)各類采樣器針對(duì)氣溶膠采樣的適用性進(jìn)行了比較。
空氣中的病原微生物主要以生物氣溶膠的方式存在，是呼吸道傳染病主要的傳播渠道之一。目前多種傳染性疾病被證明均可通過氣溶膠的形式傳播，嚴(yán)重影響人體健康，進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)運(yùn)行，危害巨大。因此生物氣溶膠領(lǐng)域的研究進(jìn)展被全社會(huì)廣泛關(guān)注，對(duì)于生物氣溶膠檢測(cè)與監(jiān)測(cè)也成為疾病防控部門關(guān)注的重點(diǎn)，同時(shí)臨床醫(yī)院、重點(diǎn)場(chǎng)所（人員密集的學(xué)校、機(jī)場(chǎng)、車站）對(duì)于生物氣溶膠檢測(cè)的需求也日益迫切。
