Badania Mikrobiologiczne Powietrza: Normy, Metody i Dokładność

Szczegóły: Opublikowano: 02. December 2025

Powietrze jest środowiskiem nieprzyjaznym dla życia mikroorganizmów. W odróżnieniu od gleby i wody jest ono ośrodkiem okresowego przebywania mikroorganizmów, w którym nie mogą one dzielić się i rosnąć, lecz zachowują niestety swój potencjał infekcyjny.

Ze względu na bezpieczeństwo ludzi, w tym głównie pacjentów osłabionych chorobą i poddawanych zabiegom inwazyjnym, w pomieszczeniach szpitalnych ważne jest minimalizowanie ryzyka infekcji przenoszonych drogą powietrzną. Zachowanie czystości mikrobiologicznej powietrza w pomieszczeniach czystych szpitali jest bardzo istotne, w szczególności dotyczy to sal operacyjnych. Wzrost wymagań higienicznych w szpitalach, szczególnie w chirurgii głębokiej, wiąże się z koniecznością kontroli czystości mikrobiologicznej powietrza. Badania mikrobiologiczne powietrza są wskaźnikiem ułatwiającym utrzymanie instalacji klimatyzacji - wentylacji w stanie zapewniającym osiąganie wymaganej jakości powietrza.

1. Metody Pomiarowe Czystości Mikrobiologicznej Powietrza

Wprowadzane normy czystości mikrobiologicznej powietrza wymagają wiarygodnych metod pomiarowych. Do wykrywania drobnoustrojów w powietrzu stosuje się metody: mikroskopowe, hodowlane i wiązane.

Metody Mikroskopowe

Wykonanie tego typu badań wymaga przepuszczenia powietrza przez filtr membranowy, na którym osadzają się mikroorganizmy. Zastosowanie tutaj znajduje także szkiełko powleczone substancją lepką, np. wazeliną. Wyłapane mikroorganizmy barwi się, a następnie poddaje zliczaniu pod mikroskopem. Metoda ta umożliwia wykrywanie w powietrzu nie tylko żywych, ale również martwych mikroorganizmów, w tym drobnoustrojów trudno wzrastających na pożywkach. Badanie pod mikroskopem umożliwia zaobserwowanie szerokiego spektrum zanieczyszczeń powietrza, zarówno zanieczyszczeń biologicznych, np. pyłków roślin, czy roztoczy, jak też zanieczyszczeń pyłowych. Za wadę tej metody uznaje się trudności w identyfikacji gatunkowej mikroorganizmów.

Metody Hodowlane

Badania tego typu polegają na zebraniu mikroorganizmów zawartych w powietrzu na płytce z naniesioną pożywką. Następnie tak zebrane zarodki poddaje się inkubacji i zlicza wyrosłe kolonie. Kolonia może wyrosnąć z jednej lub z wielu połączonych komórek, co oznacza, że w powietrzu może znajdować się więcej mikroorganizmów niż wskazuje na to wynik wyrażony w JTK/m3. Wadą tej metody jest możliwość wykrywania komórek jedynie żywych i zdolnych do wzrostu na danej pożywce.

Przeczytaj także: Oczyszczalnie ścieków - badania i regulacje

Metody wiązane są kombinacją dwóch poprzednich metod.

Do metod pomiarowych powszechnie stosowanych w metodach hodowlanych, ze względu na sposób pozyskiwania badanego materiału, zalicza się:

metody sedymentacyjne,
metody polegające na mechanicznym oddzielaniu zanieczyszczeń z próbki powietrza o standardowej objętości: filtracyjne, zderzeniowe i odśrodkowe.

Metoda Sedymentacyjna

Najstarszą, stosowaną jeszcze powszechnie w szpitalach metodą kontroli czystości mikrobiologicznej powietrza w salach operacyjnych jest metoda sedymentacji Kocha. W metodzie tej otwarte płytki z podłożem stałym należy pozostawić na 30 minut na wysokości 1 metra od podłogi. Do pobrania próbek polecane są płytki Petriego zawierające podłoża wzbogacone, np. Tryptic Soy Agar - TSA, TSA z neutralizatorami, w zależności od potrzeb także podłoża wybiórcze np. Sabouraud. Zarodki powinny być inkubowane przez 48 godzin w temperaturze 37°C (TSA) lub przez 10 dni w temperaturze 28°C (Sabouraud). Po tym czasie wyhodowane kolonie należy zliczyć i zidentyfikować ich szczepy.

Obliczanie wyników opiera się na założeniu, że w ciągu 5 minut na powierzchni równej 1 m2 osiada tyle drobnoustrojów, ile znajduje się ich w 1 m3 powietrza (w warunkach bezwietrznych i bez przeciągów) [1, 3]. Zgodnie z tymi założeniami stężenie zanieczyszczeń mikrobiologicznych w powietrzu można opisać wzorem:

gdzie:

kR - stężenie zanieczyszczeń mikrobiologicznych w [JTK/m3],
n - liczba kolonii wyrosłych na płytce,
P - powierzchnia płytki w [m2],
t - czas otwarcia płytki (czas sedymentacji) w [min], dla sal operacyjnych stosuje się czasy 30 - 60 minut.

Przeczytaj także: Woda do spożycia - kluczowe aspekty

Metoda sedymentacji posiada szereg wad. Za pomocą tej metody nie można wykryć np. najdrobniejszych cząstek bioaerozolu, które osiadają bardzo wolno lub w ogóle nie ulegają sedymentacji. Nie wszystkie mikroorganizmy, kropelki wody lub cząstki pyłu, na których znajdują się mikroorganizmy osadzają się z jednakową szybkością. Z badań Wellsa wynika, że cząsteczki o średnicy 1 (j.m i mniejszej nie podlegają sedymentacji w pomieszczeniach, gdzie istnieją liczne prądy powietrza.

Dla wielu cząstek, szczególnie tych o małych rozmiarach, przedstawiona zależność (1) nie jest prawdziwa, ponieważ szybkość osadzania zależy od wielu czynników, takich jak: rozmiary, waga, ładunek elektrostatyczny, wilgotność, ruch powietrza, itd.. Stosunkowo duże prędkości powietrza występujące w obszarach pomieszczeń klimatyzowanych mają duży wpływ na szybkość sedymentacji. Dlatego metoda ta może posłużyć jedynie do oszacowania prawdopodobnego stężenia mikroorganizmów w obszarach, w których ruch powietrza jest nieznaczny. Metoda ta nie może być wykorzystana np. do przeprowadzenia bardzo ważnych badań czystości mikrobiologicznej powietrza nawiewanego lub wywiewanego z uwagi na dużą prędkość powietrza w okolicy kratek lub nawiewów laminarnych.

Pobrane przez urządzenie pomiarowe powietrze zawiera wszystkie zanieczyszczenia niezależnie od ich właściwości fizykochemicznych oraz warunków panujących podczas prowadzenia pomiarów, takich jak przewiewy, wymuszony przez wentylację ruch powietrza, itp.. Jednak nie wszystkie zanieczyszczenia są wychwytywane w urządzeniu z jednakową skutecznością. Po przeniesieniu na powierzchnię pożywnego agaru, poddaje się je inkubacji i zliczaniu liczby kolonii. Należy pamiętać, że niewłaściwy wybór urządzenia filtrującego lub wydłużenie ekspozycji może wpłynąć na zmniejszenie żywotności niektórych mikroorganizmów wskutek ich wysuszenia. Metodę tę również stosuje się w metodach mikroskopowych. Rutynowo znajduje ona zastosowanie w wykrywaniu endotoksyn w powietrzu.

Metoda Zderzeniowa

Metoda zderzeniowa polega na przepuszczeniu próbki powietrza przez szczeliny lub otwory, nadające mu prędkość wystarczającą do wydzielenia zanieczyszczeń podczas uderzenia o powierzchnię pożywki znajdującej się na specjalnej, dostosowanej do miernika płytce podobnej do płytki Petriego, np. płytce typu Rodac. Następnie zainfekowaną pożywkę poddaje się inkubacji i zlicza liczbę kolonii. Wadą tej metody jest możliwość zarastania pożywek w przypadku silnego zanieczyszczenia powietrza, a także spadek żywotności drobnoustrojów spowodowany stresem środowiskowym w wyniku nagłego uderzenia mikroorganizmu o pożywkę.

Zarastanie pożywki może być również wynikiem nieodpowiednio przygotowanego podłoża, np. zbyt słabe osuszenie płytki i występowanie kropel wody są przyczynami rozlewania się mikroorganizmów na pożywce, w wyniku czego niemożliwe staje się późniejsze zliczanie kolonii. Podczas pobierania próbek, podobnie jak w metodzie filtracyjnej, przy dłuższej ekspozycji może dojść do wysychania podłoża, przez co zmniejsza się zdolność podłoża do zatrzymywania cząstek oraz następuje wysuszenie zebranych zarodków. Metoda ta nadaje się do kontroli powietrza na zawartość wirusów. Po wypłukaniu i zniszczeniu chloroformem innych mikroorganizmów, wyizolowane wirusy wprowadza się do hodowli komórkowych.

Przeczytaj także: Normy jakości wody w Polsce

Metoda Odśrodkowa

Metoda odśrodkowa polega na nadaniu powietrzu prędkości przez wentylator odśrodkowy, na obwodzie którego znajduje się pożywka w postaci paska z podłożem wychwytującym zanieczyszczenia. Następnie zainfekowaną pożywkę poddaje się inkubacji i zlicza się liczbę kolonii. Metoda ta posiada podobne wady jak metoda zderzeniowa.

Wykrywanie wirusów, endotoksyn, toksyn i alergenów w powietrzu

Badanie na zawartość wirusów w powietrzu różni się zasadniczo od ww. metod stosowanych do badania bakterii i grzybów. Przede wszystkim niezbędne jest pobranie bardzo dużej ilości powietrza (powyżej 1000 dm3), gdyż wirusy występują w nim niezbyt licznie, a znaczna ich część jest niezdolna do wywołania infekcji. Ze względu na fakt, że wirusy mogą wzrastać jedynie w żywych komórkach, niezbędne jest zastosowanie hodowli tkankowych. Do tego celu najczęściej używa się tchawicy człowieka lub nerki małpy.

Po wniknięciu do komórek wirusy namnażają się w nich, a po ich zniszczeniu przenoszą na sąsiednie, w wyniku czego pojawiają się tzw. łysinki (ang. plaque) na tle niezmienionej warstwy komórek. Liczbę wirusów zawartych w powietrzu podaje się jako liczbę jednostek tworzących łysinki, w skrócie pfu/m3 (plaque forming units).

Identyfikacja gatunkowa wirusów jest procesem żmudnym. Możliwe jest w tej metodzie wykrywanie wyłącznie wirusów infekujących zastosowane hodowle tkankowe.

Wykrywanie toksyn i alergenów występujących w powietrzu wymaga często żmudnych badań. Badanie na ich obecność opiera się przede wszystkim na wywoływaniu reakcji immunologicznej z użyciem przeciwciał skierowanych przeciwko znanym antygenom oraz badaniach chromatograficznych, np. w przypadku mikotoksyn.

Wykrywanie endotoksyn występujących w powietrzu wymaga podjęcia następujących działań:

przefiltrowania powietrza przez filtr membranowy (z włókna szklanego lub PCV),
rozcieńczania odfiltrowanych komórek z preparatem z krwi skrzypłocza (morski stawonóg) z dodatkiem substancji chromogennej,
wykonania pomiaru wytworzonej luminescencji.

2. Dokładność Pomiarów

Jak wcześniej wykazano, mała dokładność pomiarów przy użyciu metody sedymentacyjnej sprawia, że metoda ta może służyć jedynie do oszacowania prawdopodobnego stężenia mikroorganizmów w obszarach, w których ruch powietrza jest nieznaczny. W przypadku pozostałych metod, dających wyniki niezależne od ruchu powietrza w badanym pomieszczeniu, dokładność pomiarów nie jest również zbyt duża. Szczególnie dotyczy to pomiarów prowadzonych w pomieszczeniach czystych, w których koncentracja zanieczyszczeń jest niska.

Dokonanie wiarygodnego pomiaru w takich warunkach wymaga przepuszczenia przez miernik dużej ilości powietrza, co może wywoływać wysuszenie wychwyconych mikroorganizmów i pożywki oraz zmniejszenie skuteczności wychwytywania zanieczyszczeń przez wysuszone podłoże. Również szczegóły konstrukcyjne mierników różnych producentów, takie jak np.: ilość i rodzaj otworów w mierniku zderzeniowym, czy prędkość powietrza zderzającego się z powierzchnią pożywki, mają znaczący wpływ na skuteczność wychwytu zanieczyszczeń powietrza.

Dla uniknięcia dużych błędów pomiarowych należy stosować normę jakości ISO 14698 dla pobierania próbek zanieczyszczeń mikrobiologicznych powietrza i walidacji mierników. Walidacji miernika niestety nie może przeprowadzić użytkownik we własnym zakresie, dlatego przy zakupie należy zwrócić szczególną uwagę na to, czy producent przeprowadził walidację oferowanego miernika. Użytkownik wykonując badania czystości mikrobiologicznej powietrza powinien ściśle przestrzegać zaleceń producenta danego miernika.

Prawidłowe przygotowanie podłoża jest czynnością bardzo ważną dla uzyskania wiarygodnych wyników. Niewłaściwie dobrany rodzaj podłoża, a także jego nieodpowiednie osuszenie i obchodzenie się z nim może być przyczyną uzyskania nieprawidłowych wyników badań, może też uniemożliwić identyfikację ilościowo-jakościową pobranych z powietrza mikroorganizmów. Należy pamiętać, że rodzaj podłoża, sposób przeprowadzania badania, czas poboru próbki, parametry fizyczne powietrza, a także warunki poboru próbek w znaczący sposób wpływają na żywotność mikroorganizmów.

Odporność gatunkowa mikroorganizmów na tzw. stres środowiskowy również wpływa na otrzymywane wyniki pomiarów. Otrzymywanie prawidłowych wyników badań wymaga rozważnej analizy, co do:

oszacowania wielkości, wrażliwości, zdolności do przeżycia i rodzaju przewidywanych zanieczyszczeń mikrobiologicznych,
oczekiwanej koncentracji mikroorganizmów,
dobrania i przygotowania odpowiedniego podłoża,
wybrania metody badawczej, urządzenia i miejsc pobierania próbek,
dobrania czasu trwania poboru próbki,
warunków otaczającego środowiska,
występujących zakłóceń i ich wpływu na badanie,
intensywności zaburzeń przepływu powietrza.

Aspirator do badań czystości mikrobiologicznej powietrza powinien charakteryzować się:

odpowiednią wydajnością ssania, zapewniającą pobór wystarczającej ilości biozanieczyszczeń powietrza w przypadku ich małych stężeń;
szybkością przepływu powietrza przez urządzenie zapewniającą osadzanie się mikroorganizmów na pożywce;
dużą dokładnością w wychwytywaniu mikroorganizmów;
możliwością regulacji, umożliwiającą pobieranie próbek z różnych objętości powietrza;
konstrukcją uniemożliwiającą zasysanie powietrza usuwanego z urządzenia;
nieskomplikowaną obsługą i łatwością jego czyszczenia, dezynfekcji i sterylizacji;
odpornością materiałową na środki myjąco-dezynfekcyjne;
możliwością jego zdalnego załączania i wyłączania.

Szczegółowe wymagania dotyczące metod kontroli czystości mikrobiologicznej powietrza znajdują się w normie ISO 14698.

3. Błędy Pomiarowe

Istnieje wiele czynników mogących wywołać błędne wyniki pomiarów czystości mikrobiologicznej powietrza, np.: zła metoda pomiarowa, nieodpowiednia lokalizacja punktów pomiarowych, zakłócenie zjawiska przez eksperymentatora - emisja zanieczyszczeń przez osobę wykonującą pomiary, itd.. Stosowana procedura wykonywania pomiarów powinna minimalizować błędy pomiarowe i umożliwiać ich ocenę.

Np. podczas badania czystości mikrobiologicznej nawiewanego powietrza, osoba badająca wprowadza podczas wykonywania pomiarów zanieczyszczenia, których wpływu nie można zaniedbać przy analizie wyników pomiarów. Pomimo założenia kompletnego, sterylnego ubioru ochronnego i niezwykłej dbałości podczas wykonywania pomiarów dochodzi do zanieczyszczenia podłoża wzrostowego, co w efekcie daje wynik o kilka JTK/m3 większy od rzeczywistego stężenia zanieczyszczeń.

Badaniom zwartości bakterii, drożdży i pleśni w sprężonym powietrzu poświęcona jest norma ISO 8573-7 „Compressed air - Part 7: Test method for viable microbiological contaminant content”. Warto zaznaczyć, że zawartość bakterii, drożdży i pleśni w sprężonym powietrzu nie jest używana do podstawowej klasyfikacji czystości sprężonego powietrza wg normy ISO 8573-1, tylko stanowi jej uzupełnienie.

Jakość sprężonego powietrza oceniana jest przede wszystkim pod kątem trzech innych parametrów - zawartości cząstek stałych, wody i oleju, i to właśnie tylko dla tych trzech parametrów określono w normie ISO 8573-1 klasy czystości sprężonego powietrza oraz odpowiadające im limity.

Pobór próbki sprężonego powietrza do badań mikrobiologicznych sprowadza się do ekspozycji płytki Petriego z pożywką mikrobiologiczną (TSA) na strumień sprężonego powietrza o znanej objętości (tzw. metoda zderzeniowa). Pobór próbki odbywa się w impaktorze szczelinowym podłączanym do instalacji ciśnieniowej (do 7 bar), w którym następuje rozprężenie próbkowanego gazu do ciśnienia atmosferycznego i kontrolowany (regulowany) przepływ powietrza nad pożywką mikrobiologiczną (w warunkach izokinetycznego przepływu).

W Polsce, warunki pobierania próbek powietrza na stanowiskach pracy w odniesieniu do mikroorganizmów (ich całkowitej liczby oraz liczby drobnoustrojów zdolnych do wzrostu) i endotoksyn bakteryjnych są określone w normach PN-EN 13098:2020-01, PN-EN 14031:2021-12 oraz PN-EN 14583:2022-05.

Normy:

PN-EN 13098:2020-01: "Narażenie na stanowiskach pracy -- Pomiar mikroorganizmów i produktów pochodzenia drobnoustrojowego zawieszonych w powietrzu -- Wymagania ogólne"
PN-EN 14031:2021-12: "Narażenie na stanowiskach pracy -- Pomiar ilościowy endotoksyn występujących w powietrzu"
PN-EN 14583:2022-05: "Narażenie na stanowiskach pracy -- Wolumetryczne próbniki bioaerozolu -Wymagania ogólne i ocena sprawności działania"

Podczas pobierania próbek powietrza należy uwzględnić warunki mikroklimatu (temperatura, wilgotność), ilości osób przebywających w danym pomieszczeniu, intensywność ich przemieszczania się oraz sprawność systemu wentylacyjnego. Metody pobierania cząstek bioaerozoli są determinowane przez ich fizyczne i biologiczne właściwości. Proces ten ma na celu wychwyt jak największej liczby cząstek biologicznych z powietrza, a następnie zgromadzenie ich (bez zmiany i uszkodzenia ich struktury) w taki sposób, by umożliwić późniejszą analizę.

Impakcja jest jedną z najczęściej stosowanych metod pobierania próbek bioaerozoli. Metoda impakcji wirowej wykorzystuje inercję cząstek, które przed depozycją wprawiane są w ruch wirowy wewnątrz cylindrycznej komory. W aspiratorze wirowym powietrze jest pobierane do wnętrza głowicy przyrządu przez wirujący z dużą szybkością (4000-5000 obrotów/min.) cylinder.

Ze względu na swą prostotę, stosunkowo niskie koszty i szeroki zakres zastosowań, filtracja jest powszechnie wykorzystywaną metodą pomiaru aerozoli biologicznych. Do najczęściej stosowanych w pomiarach bioaerozoli zalicza się filtry: poliwęglanowe, żelatynowe, teflonowe, z polichlorku winylu, octanu celulozy, mieszaniny estrów celulozy oraz filtry wykonanych z nanorurek węglowych.

Prawidłowy przepływ powietrza to cichy bohater każdego obiektu. Słaba wymiana powietrza sprawia, że w pomieszczeniach gromadzi się dwutlenek węgla (CO2), lotne związki organiczne (LZO) i nadmiar wilgoci. Niewłaściwa wentylacja to cichy winowajca wielu dolegliwości.

Poza ustawami i rozporządzeniami, ogromną rolę odgrywają Polskie Normy (PN-EN). Warto jednak wiedzieć, że nie wszystkie z nich są obowiązkowe.

PN-EN 16798-1:2019-06: to ona określa parametry wejściowe środowiska wewnętrznego do projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków.
PN-B-03430:1983/Az3:2000: chociaż ma swoje lata, wciąż jest często przywoływana w kontekście wentylacji w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej.

Normy dostarczają szczegółowych danych, bez których nie da się prawidłowo zaprojektować systemu. To one mówią, ile świeżego powietrza trzeba dostarczyć do pomieszczeń w zależności od ich przeznaczenia i liczby osób.

Poniższa tabela zbiera minimalne wymagania dotyczące ilości powietrza wentylacyjnego na osobę lub metr kwadratowy, zgodnie z obowiązującymi normami PN-EN.

Tabela ta pokazuje, jak zróżnicowane są potrzeby wentylacyjne w zależności od funkcji budynku.

W gastronomii wentylacja to absolutny fundament, który wpływa nie tylko na komfort pracy, ale przede wszystkim na bezpieczeństwo. Niesprawny system wentylacyjny w profesjonalnej kuchni to prosta droga do katastrofy. Tłuszcz gromadzący się w kanałach jest materiałem skrajnie łatwopalnym.

W szpitalach, przychodniach czy laboratoriach kontrola przepływu powietrza nabiera zupełnie nowego znaczenia. Tutaj stawką jest zdrowie i życie - zarówno pacjentów, jak i personelu. Systemy wentylacji w takich miejscach projektuje się tak, aby precyzyjnie kontrolować kierunek przepływu powietrza. W placówkach medycznych system wentylacji jest integralną częścią procedur kontroli zakażeń.

W naszych domach wentylacja jest często traktowana po macoszemu, a jej niesprawność prowadzi do dobrze znanych problemów. Gdy wentylacja grawitacyjna szwankuje (na przykład z powodu zbyt szczelnych okien), para wodna zaczyna się skraplać na ścianach, tworząc idealne warunki do rozwoju pleśni. To nie tylko problem estetyczny, ale przede wszystkim zdrowotny, szczególnie groźny dla alergików i małych dzieci. Kolejny problem to jakość powietrza, które wpada do naszych mieszkań z zewnątrz. W Polsce smog i pyły zawieszone PM2,5 to poważne zagrożenie.

W nowoczesnych biurowcach, gdzie setki ludzi pracują w jednej, zamkniętej przestrzeni, efektywna wentylacja mechaniczna bezpośrednio przekłada się na produktywność.

Ocena skuteczności wentylacji to nie wróżenie z fusów. Prawdziwi specjaliści używają zaawansowanego sprzętu, który gwarantuje powtarzalne i wiarygodne wyniki. Fachowo wykonane pomiary wydajności i badania mikrobiologiczne wentylacji to jedyny sposób, by naprawdę zrozumieć, czy system spełnia swoją rolę.

Profesjonalna weryfikacja to znacznie więcej niż sam pomiar. Posiadanie takiej dokumentacji jest absolutnie niezbędne podczas kontroli Państwowej Inspekcji Pracy, Sanepidu czy nadzoru budowlanego.

Regularna weryfikacja to najlepszy sposób, by wyłapać drobne usterki, zanim przerodzą się w kosztowne problemy. Upewnij się, że kratki nie są zablokowane kurzem, brudem czy meblami. Filtry to płuca Twojej instalacji. Kontroluj je zgodnie z zaleceniami producenta, zazwyczaj co 3-6 miesięcy.

Samodzielny montaż wentylatorów mechanicznych w kanałach przeznaczonych dla wentylacji grawitacyjnej to bardzo zły pomysł. Montaż wentylatora w jednym mieszkaniu może spowodować cofanie się zużytego powietrza (tzw. ciąg wsteczny) do lokali sąsiadów. Zamiast ryzykownych przeróbek, dbaj o drożność kanałów, regularnie wietrz pomieszczenia i zapewnij odpowiedni nawiew przez nawiewniki okienne.

tags: #badania #mikrobiologiczne #powietrza #filtr #normy