2、驅(qū)動空氣微生物變化的因素
植物、水體和土壤是空氣微生物的重要來源，人類活動也會釋放大量微生物到空氣中，如口腔微生物、飛沫、皮膚微生物脫落以及糞便排泄等?？諝馕⑸锞哂衼碓炊唷⒎N類多樣、活性易變、播散三維、沉積再現(xiàn)和感染廣泛的特點，其組成受多種自然及人為因素影響，如氣象因子(包括溫度、相對濕度、降水、大氣壓以及紫外強度)、化學(xué)污染物、重金屬污染、土地利用方式改變、人為活動和城市化等。
2.1氣象因子
2.1.1溫度
溫度是影響空氣微生物生存和繁殖的最重要因素之一。低溫可降低微生物機體的代謝活力，使其生長和繁殖受到抑制，但存活時間會相對延長；高溫既可能使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸變性失活，破壞細胞結(jié)構(gòu)導(dǎo)致微生物死亡，又可能會加快微生物細胞干燥脫水，不利于微生物生存。溫度對空氣細菌和真菌的影響程度有所不同，相比細菌，溫度對真菌濃度的影響更大。例如，F(xiàn)r?czek等的研究表明，最高的真菌氣溶膠濃度出現(xiàn)在夏季(平均氣溫17?19℃)，為1 439?16 445 CFU/m3，明顯高于秋季(172?3 567 CFU/m3)、冬季(112?2 531 CFU/m3)和春季(245?1 939 CFU/m3)。
2.1.2相對濕度
相對濕度也是影響微生物生存和繁殖的重要因素，對空氣微生物濃度、多樣性和組成等影響顯著，并且與溫度結(jié)合后影響更明顯。先前的研究表明，室內(nèi)溫度越低空氣交換速率越高，室內(nèi)空氣細菌豐度越低；相對濕度越低，室內(nèi)空氣中真菌濃度越低。在亞熱帶地區(qū)，相對濕度對空氣中真菌孢子數(shù)的影響要大于溫度，70%?80%左右的濕度值有利于擔孢子和子囊孢子的釋放。
2.1.3風(fēng)速(wind speed,WS)
風(fēng)是生物氣溶膠產(chǎn)生和傳播的動力，空氣中微生物濃度受風(fēng)影響較大，風(fēng)可以吹散高濃度的微生物氣溶膠，也可以將其他環(huán)境中的微生物帶入空氣中。低風(fēng)速條件下，細菌和真菌繁殖體的傳輸受到限制，使其只能在產(chǎn)生源附近進行傳播，導(dǎo)致周圍人類更容易暴露在微生物風(fēng)險中；而高風(fēng)速具有相當強的大氣稀釋效應(yīng)，即使會帶來外源微生物，也會降低微生物濃度水平。
2.1.4降水
大部分研究表明降水會增加空氣中微生物的濃度，通過增加環(huán)境濕度促進微生物的產(chǎn)生和釋放，進而增加空氣中微生物濃度。Levetin和Horner研究發(fā)現(xiàn)，降雨對空氣中真菌的干孢子和濕孢子有積極作用，通常在葉子上發(fā)現(xiàn)干孢子，當雨滴撞擊葉子表面時，孢子可能會分散隨風(fēng)進入到大氣中。僅少部分研究發(fā)現(xiàn)降雨和降雪會對空氣中微生物產(chǎn)生沖刷和凈化作用，進而降低空氣中微生物濃度，并且微生物粒徑越大，對微生物粒子的清除效果越好。
2.1.5紫外強度
不同強度的太陽輻射會導(dǎo)致環(huán)境溫度和相對濕度發(fā)生變化，由此對微生物的生存和繁殖產(chǎn)生復(fù)雜影響。當太陽輻射增強時，紫外線普遍增強，這將增強殺死微生物的能力。先前研究表明，低輻射強度下，環(huán)境中適宜的溫度和濕度有利于微生物孢子的釋放，進而提高空氣中微生物濃度水平。
2.2空氣污染物
空氣污染物是影響空氣微生物群落組成的重要因素之一?？諝馕廴疚锸侵复嬖谟诖髿庵?，對人類健康和環(huán)境產(chǎn)生危害的各種物質(zhì)和顆粒等，主要包括大氣顆粒物(particulate matter,PM)、臭氧(O3)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和一氧化碳(CO)。Crandall和Gilbert研究發(fā)現(xiàn)，空氣污染物在形成微生物群落結(jié)構(gòu)中起著主要作用，由于霧霾天有毒有害物質(zhì)濃度較高，北京市區(qū)霧霾事件期間空氣中微生物濃度呈現(xiàn)下降趨勢。Xie等研究表明，空氣質(zhì)量水平不同的地區(qū)，總微生物(total airborne microbes,TAMs)濃度趨勢呈現(xiàn)不同變化，隨著空氣質(zhì)量的惡化，TAMs濃度并不總是隨著空氣質(zhì)量的惡化而增大，而是呈現(xiàn)先上升后略有下降的變化趨勢，在中等污染水平時達到最大值，這可能是由于附著在顆粒物(PM)上的化學(xué)污染物數(shù)量的變化引起的微生物生長和抑制的共同作用。此外，Jeon等認為PM排放會因其附著性而引發(fā)生物氣溶膠濃度的增加，而細顆粒物(PM2.5)可以作為空氣中微生物的載體，PM2.5濃度的增加為空氣中微生物的附著提供了更多的介質(zhì)，因此導(dǎo)致空氣微生物濃度水平隨著PM2.5濃度的增加而增加。對于其他污染物(如O3)與TAMs濃度呈負相關(guān)關(guān)系，這可能是由于高濃度的O3對微生物產(chǎn)生毒性作用。相反，Dong等發(fā)現(xiàn)SO2、NO2和CO濃度與空氣中微生物總量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這一現(xiàn)象可能是由于SO2、NO2和CO轉(zhuǎn)化的硫酸鹽、硝酸鹽和碳酸鹽可以被一些活性菌當作營養(yǎng)物質(zhì)，有利于微生物的生長。
2.3人為因素
2.3.1人類活動
人類活動是影響空氣微生物群落分布的另一重要因素。人體皮膚和消化道攜帶1012?1014種微生物，人類活動會導(dǎo)致室內(nèi)和室外環(huán)境微生物群落組成發(fā)生一定的變化。研究表明，室內(nèi)不同界面與人體皮膚之間具有較多的共享微生物，人類經(jīng)常接觸的界面中，潛在致病微生物的比例顯著高于人類較少接觸的界面，這證明人類的直接接觸將顯著改變室內(nèi)界面微生物群落組成。此外，人類活動造成的室外空氣污染物及化學(xué)組分變化也會顯著影響空氣微生物組成，中國新年期間與非新年期間相比，人口和人類活動存在顯著差異，環(huán)境的變化受人類活動影響，對空氣微生物群落產(chǎn)生顯著影響。空氣細菌群落中潛在致病菌的檢出率為0.07%?24.85%，平均為6.22%，與城市街道采集的樣品空氣中檢出率相當，空氣細菌中的潛在致病菌相對豐度在春節(jié)期間隨時間延長而增加，春節(jié)后下降，春節(jié)期間空氣中致病細菌的相對豐度高達24.85%，平均為14.28%，與人類皮膚上檢測到的豐度相當，甚至高于醫(yī)院空氣中檢測到的豐度。這些結(jié)果表明，人類活動會對空氣微生物群落豐度產(chǎn)生顯著影響。
2.3.2城市化
城市化進程不斷加快使得土地利用方式、人口密度以及綠地格局發(fā)生變化。在城市化過程中，公園和城市住宅區(qū)迅速取代了農(nóng)業(yè)區(qū)和森林區(qū)，導(dǎo)致土地硬化，這些變化會間接影響土壤微生物的組成和多樣性，最終通過灰塵或氣溶膠的擴散影響空氣微生物。植被覆蓋率對空氣微生物的組成具有重要影響。Li等以廈門為樣點城市展開研究發(fā)現(xiàn)，細菌群落在門(phylum)水平上來看，歸一化植被指數(shù)顯著低于城市功能區(qū)(森林、街道、居民區(qū))的區(qū)域(后文統(tǒng)稱為對照區(qū))，放線菌門顯著高于其他門類，厚壁菌門則呈相反趨勢；同樣，在真菌群落的綱水平上也發(fā)現(xiàn)顯著差異，森林區(qū)的子囊菌綱的相對豐度最低，而在對照區(qū)相對豐度最高。因此，植被覆蓋率是決定空氣中細菌和真菌群落組成的關(guān)鍵因素。然而，隨著城市化進程的加速，城市綠地面積逐漸減少。先前研究表明，空氣中病原微生物在森林、街道、居民區(qū)檢測出的相對豐度為3.03%?6.77%，其中病原微生物在居民區(qū)和街道區(qū)豐度較高，森林區(qū)豐度最低。因此，推測城市綠地在塑造空氣微生物群落方面發(fā)揮著重要作用，其中植物種類的多樣性對于降低空氣中病原微生物的相對豐度具有至關(guān)重要的作用。
相關(guān)新聞推薦
1、家用凈水設(shè)備細菌污染及與水接觸材料對微生物生長影響的研究
3、微生物生長曲線繪制，Bioscreen可以取代這兩個傳統(tǒng)組合儀器