2、驅(qū)動(dòng)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(lái)源，人類活動(dòng)也會(huì)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?lái)源多、種類多樣、活性易變、播散三維、沉積再現(xiàn)和感染廣泛的特點(diǎn)，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(duì)濕度、降水、大氣壓以及紫外強(qiáng)度)、化學(xué)污染物、重金屬污染、土地利用方式改變、人為活動(dòng)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(jī)體的代謝活力，使其生長(zhǎng)和繁殖受到抑制，但存活時(shí)間會(huì)相對(duì)延長(zhǎng)；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(xì)胞結(jié)構(gòu)導(dǎo)致微生物死亡，又可能會(huì)加快微生物細(xì)胞干燥脫水，不利于微生物生存。溫度對(duì)空氣細(xì)菌和真菌的影響程度有所不同，相比細(xì)菌，溫度對(duì)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(duì)濕度
相對(duì)濕度也是影響微生物生存和繁殖的重要因素，對(duì)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(xì)菌豐度越低；相對(duì)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(duì)濕度對(duì)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(dān)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(dòng)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(xì)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(jìn)行傳播，導(dǎo)致周圍人類更容易暴露在微生物風(fēng)險(xiǎn)中；而高風(fēng)速具有相當(dāng)強(qiáng)的大氣稀釋效應(yīng)，即使會(huì)帶來(lái)外源微生物，也會(huì)降低微生物濃度水平。
2.1.4降水
大部分研究表明降水會(huì)增加空氣中微生物的濃度，通過(guò)增加環(huán)境濕度促進(jìn)微生物的產(chǎn)生和釋放，進(jìn)而增加空氣中微生物濃度。Levetin和Horner研究發(fā)現(xiàn)，降雨對(duì)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(dāng)雨滴撞擊葉子表面時(shí)，孢子可能會(huì)分散隨風(fēng)進(jìn)入到大氣中。僅少部分研究發(fā)現(xiàn)降雨和降雪會(huì)對(duì)空氣中微生物產(chǎn)生沖刷和凈化作用，進(jìn)而降低空氣中微生物濃度，并且微生物粒徑越大，對(duì)微生物粒子的清除效果越好。
2.1.5紫外強(qiáng)度
不同強(qiáng)度的太陽(yáng)輻射會(huì)導(dǎo)致環(huán)境溫度和相對(duì)濕度發(fā)生變化，由此對(duì)微生物的生存和繁殖產(chǎn)生復(fù)雜影響。當(dāng)太陽(yáng)輻射增強(qiáng)時(shí)，紫外線普遍增強(qiáng)，這將增強(qiáng)殺死微生物的能力。先前研究表明，低輻射強(qiáng)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(jìn)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。空氣污染物是指存在于大氣中，對(duì)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(shì)。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(shì)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(shì)，在中等污染水平時(shí)達(dá)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(zhǎng)和抑制的共同作用。此外，Jeon等認(rèn)為PM排放會(huì)因其附著性而引發(fā)生物氣溶膠濃度的增加，而細(xì)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(duì)于其他污染物(如O3)與TAMs濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這可能是由于高濃度的O3對(duì)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(dāng)作營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有利于微生物的生長(zhǎng)。
2.3人為因素
2.3.1人類活動(dòng)
人類活動(dòng)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(dòng)會(huì)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(dòng)造成的室外空氣污染物及化學(xué)組分變化也會(huì)顯著影響空氣微生物組成，中國(guó)新年期間與非新年期間相比，人口和人類活動(dòng)存在顯著差異，環(huán)境的變化受人類活動(dòng)影響，對(duì)空氣微生物群落產(chǎn)生顯著影響?？諝饧?xì)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(dāng)，空氣細(xì)菌中的潛在致病菌相對(duì)豐度在春節(jié)期間隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加，春節(jié)后下降，春節(jié)期間空氣中致病細(xì)菌的相對(duì)豐度高達(dá)24.85%，平均為14.28%，與人類皮膚上檢測(cè)到的豐度相當(dāng)，甚至高于醫(yī)院空氣中檢測(cè)到的豐度。這些結(jié)果表明，人類活動(dòng)會(huì)對(duì)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(jìn)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(guò)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(huì)間接影響土壤微生物的組成和多樣性，最終通過(guò)灰塵或氣溶膠的擴(kuò)散影響空氣微生物。植被覆蓋率對(duì)空氣微生物的組成具有重要影響。Li等以廈門為樣點(diǎn)城市展開研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌群落在門(phylum)水平上來(lái)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(duì)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(shì)；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(duì)豐度最低，而在對(duì)照區(qū)相對(duì)豐度最高。因此，植被覆蓋率是決定空氣中細(xì)菌和真菌群落組成的關(guān)鍵因素。然而，隨著城市化進(jìn)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(cè)出的相對(duì)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(cè)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(duì)于降低空氣中病原微生物的相對(duì)豐度具有至關(guān)重要的作用。
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