空氣微生物氣溶膠與人體健康

趙亞冰 彭 翠

(青島理工大學(xué)，山東 青島 266033)

空氣微生物氣溶膠是指懸浮于大氣中的固體和液體微粒與空氣中存在著的細菌、真菌、病毒等多種微生物組成的多相體系，它們是空氣污染物的重要組成成分，也是評價空氣質(zhì)量的重要指標，與人類健康息息相關(guān)，所以研究城市空氣微生物氣溶膠至關(guān)重要。

一、空氣微生物的存活

對于微生物而言，大氣環(huán)境并不是理想的棲息地。首先，大氣環(huán)境極端干燥，這就容易導(dǎo)致微生物脫水，甚至導(dǎo)致其細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而死亡;其次，大氣環(huán)境極端氧化，會導(dǎo)致微生物細胞成分被氧化和DNA損傷;再次，大氣溫度的變化會導(dǎo)致微生物細胞停止工作或喪失代謝能力。除此之外，紫外線輻射和大氣PH值對微生物的生存來講也是巨大的考驗。

二、空氣微生物的傳播

空氣中的大多數(shù)微生物都是從動植物、土壤和水體等表面擴散到空氣中的，這就需要微生物克服自身細胞和物體表面之間的粘結(jié)力。這種粘結(jié)力主要是指由于微生物細胞和物體表面上的電荷分布不同而產(chǎn)生的靜電力，或者由于物體表面潮濕有水分而產(chǎn)生的表面張力。日照輻射和相對濕度能夠促進真菌孢子的釋放是因為它們的改變能夠影響植物葉片表面電荷的分布，從而破壞微生物細胞和物體表面之間的靜電力;并且還會導(dǎo)致植物葉片等物體的表面水分蒸發(fā)，這不僅能夠減少或者破壞物體表面由水分產(chǎn)生的表面張力，同時干燥還能夠使真菌和植物上含有孢子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而有利于真菌孢子的釋放和擴散。一旦擴散到空氣中，真菌能夠以單個孢子、孢子簇或者菌體殘片的形式存在。而細菌大多以結(jié)成團塊的形式或者附著在其他大顆粒物上的形式擴散到空氣中［1］。空氣中的細菌團塊表面還會包裹一層類似于粘液的物質(zhì)，這能夠使細菌細胞緊緊的聚集在一起，相互保護甚至彼此提供營養(yǎng)物質(zhì)，而在空氣中得以生存和傳輸［2］。

風(fēng)是空氣微生物產(chǎn)生和傳輸?shù)膭恿?。研究發(fā)現(xiàn)植物病原體可以在盛行風(fēng)的作用下傳輸超過500km，有的甚至能夠在全球尺度下傳輸。橫跨南極的盛行風(fēng)模型也表明，多數(shù)到達南極的生物氣溶膠都來源于大陸本身。近年來還有些研究者通過追蹤氣流運行軌跡來研究空氣微生物的傳輸。Kottmeier和Fay通過追蹤氣流運動軌跡，發(fā)現(xiàn)他們采集到的空氣樣品在到達羅瑟拉之前穿越了南極半島和威德爾海。

沙塵與空氣微生物之間的關(guān)系十分密切，是微生物在空氣中傳輸?shù)囊粋€主要載體。研究發(fā)現(xiàn)大量的空氣微生物可以附著在沙塵顆粒上，遠距離的傳輸。沙塵顆粒還能夠為空氣微生物提供必要的營養(yǎng)成分，并保護其在長距離的傳輸過程中不受日照輻射、干燥、低溫和其他一些極端環(huán)境條件的傷害。

三、空氣微生物氣溶膠致病性的相關(guān)研究

空氣微生物在大氣中無處不在，空氣細菌在大氣中的濃度超過，并且可以隨著風(fēng)進行遠距離的遷移，而空氣微生物在空氣中的散布使得空氣微生物能夠克服地域障礙而到達另一個地方。許多疾病是通過空氣途徑進行短距離傳播的，細菌真菌由土壤、水體、植物表面等的表面以氣溶膠顆粒進入大氣。國內(nèi)外大量調(diào)查研究證實，空氣微生物是引發(fā)各種中毒、傳染病和過敏性疾病的主要原因之一，例如:SARS病毒感染引起的傳染性非典型肺炎;流感病毒感染引起的流行性腮腺炎;肺炎鏈球菌感染引起的肺炎;結(jié)核分枝桿菌感染引起的肺結(jié)核等，這些都是由于病原微生物通過空氣傳播而產(chǎn)生的。此外，空氣細菌還能污染食品，造成食物中毒，空氣真菌能造成80%以上的植物病害，也能造成真菌性皮膚病，空氣中真菌孢子濃度高，能影響人類肺功能，增加呼吸性疾病的患病幾率。

國外對空氣微生物的研究比較早，包括微生物的來源、類型、粒譜范圍和影響微生物群落變化的因素等都有了較為系統(tǒng)的研究。Shafer等對城市、鄉(xiāng)村、森林和海岸空氣培養(yǎng)顯示，革蘭氏陽性菌占優(yōu)勢，芽孢桿菌是室外空氣中最多的菌屬。Huttunen等研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)空氣中的細菌顯著誘導(dǎo)了鼠巨噬細胞的腫瘤壞死因子－α、細胞白細胞介素－6的產(chǎn)生。而國內(nèi)的相關(guān)研究多為調(diào)查研究，即在一定時間內(nèi)對室內(nèi)或室外單個或多個場所進行空氣微生物采樣，進而了解其濃度和多樣性等。朱慧等調(diào)查研究了吉林市不同立地環(huán)境空氣中的致病菌，共發(fā)現(xiàn)12種人類致病菌，其中金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎球菌、豬霍亂沙門氏菌和痢疾志賀菌比例在40%以上;且不同立地環(huán)境中致病菌數(shù)量和種類也有些許差別。劉紅剛等人研究了空氣細顆粒物 (PM2.5)的來源、進入氣道后的去向和致病性。周慧晶等測定了葫蘆島市區(qū)空氣微生物含量，發(fā)現(xiàn)微生物濃度隨時間和垂直高度變化的某種特點，且鬧市、交通要道的空氣質(zhì)量比近郊差。

四、展望

空氣中的有害微生物不僅會造成人類疾病，還會腐蝕工業(yè)設(shè)備，使食品變質(zhì)，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量，因此研究與監(jiān)測空氣微生物的濃度、種類、分布及其變化規(guī)律具有重要意義［3］。未來研究趨勢:不斷擴大空氣微生物研究范圍;加強采樣、鑒定方法的研究;加強毒理學(xué)以及微生物氣溶膠感染途徑和機理的研究;從生態(tài)系統(tǒng)的角度實時監(jiān)測空氣微生物，系統(tǒng)研究其群落結(jié)構(gòu)，全面了解其動態(tài)變化規(guī)律以及對生態(tài)系統(tǒng)的影響等。

［1］Lighthart，B． The ecology of bacteria in the alfresco atmosphere．FEMS Microbiology Eeology． 1997，23: 263 － 74．

［2］Leck，C． and Bigg，K． Biogenic Particles in the surface microlayer and overlaying atmosphere in the central Arctic Ocean during summer． Tellus． 2005，57B: 305 － 16．

［3］孫平勇，劉雄倫，劉金靈，戴良英.空氣微生物的研究進展［N］.中國農(nóng)學(xué)通報2010，26(11):336－340.