3、空氣微生物污染的健康風(fēng)險
3.1細(xì)菌性和真菌性病原微生物
空氣微生物中潛在的病原微生物污染逐漸成為社會關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)境問題之一。目前空氣微生物污染中的病原微生物主要有細(xì)菌性、真菌性以及病毒性三大類，而且潛在病原微生物豐度增加的途徑越來越多樣化，如圖2所示，由于人為因素產(chǎn)生的包括人類日常生活、工農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)等，自然來源主要包括動植物擴(kuò)散、水汽輸送、土壤逸散以及其他的自然災(zāi)害(沙塵暴及洪水等)，導(dǎo)致人類健康處在更大的威脅中。
特別是一些典型的人為排放源所帶來的健康風(fēng)險尤其重大。例如，衛(wèi)生填埋場的廢棄物處理過程中，垃圾焚燒和填埋產(chǎn)生的污染物可成為病原體傳播的介質(zhì)，顯著增大了潛在健康風(fēng)險；交通排放中的顆粒物不僅攜帶有害化學(xué)物質(zhì)，還可能成為病原微生物的載體，增加呼吸系統(tǒng)疾病的風(fēng)險；工業(yè)排放中釋放的重金屬和有機(jī)污染物會抑制免疫系統(tǒng)，使人體更易感染病原微生物；農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)排放的氨氣、甲烷及農(nóng)藥殘留，不僅直接影響呼吸健康，還可能通過空氣傳播病原微生物，引發(fā)慢性或急性的健康問題。此外，英美兩國發(fā)現(xiàn)洪水淹沒的房屋有利于病原微生物生存，含有大量霉菌的房屋會成為暴露病原微生物的一個場所。
Wesley等研究表明，城市氣溶膠中始終存在病原菌，其中幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)、蜱傳立克次體(Tick-borne Rickettsia)、C型肉毒梭菌(Clostridium botulinum type C)、鼻疽伯克霍爾德菌(Burkholderia mallei)、類鼻疽伯克霍爾德菌(Burkholderia pseudomallei)等細(xì)菌對環(huán)境有害，可導(dǎo)致人類健康疾病和哺乳動物疾病(如菌血癥、胃腸道潰瘍、胃潰瘍和腺病)，這也表明城市地區(qū)存在的許多病原微生物可能對城市居民的健康構(gòu)成威脅。
圖2增加空氣微生物中病原微生物豐度的潛在途徑
空氣中潛在的病原微生物不僅會對人類健康造成傷害，同時也會對植物造成傷害?？諝庵械恼婢ㄟ^孢子進(jìn)行傳播，真菌孢子的遠(yuǎn)距離傳播會對農(nóng)業(yè)和全球糧食安全構(gòu)成威脅，即使寄主植物季節(jié)性缺失，一些真菌病原體也能夠跨越洲際距離傳播并重新感染宿主，一個顯著的例子是稈銹病菌(Puccinia graministritici Eriks et Henn.)、葉銹病菌[Puccinia rubigo-veratritici(Eriks.)Carleton和條銹病菌[Puccinia glumarum(Schm.)Eriks.et Henn的傳播導(dǎo)致農(nóng)業(yè)作物小麥患小麥莖銹病，小麥發(fā)病后輕者麥粒不飽滿，重者麥株枯死，不能抽穗，產(chǎn)量急劇下降，對全球糧食供應(yīng)構(gòu)成威脅。因此，探索病原微生物多樣性和分布特征可以為后續(xù)研究病原微生物對人類健康和生活的影響打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。病原菌對植物的侵入，可導(dǎo)致周圍土壤及水體等微生物群落等受到干擾，造成生態(tài)系統(tǒng)紊亂。在“同一健康(one health)”下探索病原微生物多樣性和分布特征可為地球生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、動植物及人類健康提供重要的科學(xué)基礎(chǔ)。
3.2抗生素耐藥性
抗生素耐藥性(antibiotic resistance,AMR)的出現(xiàn)變成了對全球衛(wèi)生、糧食安全和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的最大威脅之一。然而由于抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在人、動物和環(huán)境之間的廣泛傳播，抗生素的功效日益被削弱。由細(xì)菌引起的疾病主要依賴抗生素治療，因此其療效日益受到阻礙，導(dǎo)致數(shù)百萬人死亡。據(jù)預(yù)測，到2050年，耐藥性致病微生物可能導(dǎo)致人類死亡數(shù)量高達(dá)1 000萬?？諝庵械奈⑸?，包括潛在的攜帶抗生素抗性基因的微生物，很容易被人類吸入并定殖在消化道和呼吸道黏膜上，甚至深入肺部，鑒于成年人每天呼吸的空氣通量在10 000?12 000 L，周圍的大氣可能是ARGs的重要暴露途徑。例如，2019年與耐藥性相關(guān)的下呼吸道感染死亡人數(shù)超過150萬，其成為負(fù)擔(dān)最重的感染綜合征，造成這種狀況的6種主要死亡病原體包括待定大腸埃希氏菌(Candidatus Escherichia coli)、待定金黃色葡萄球菌(Candidatus Staphylococcus aureus)、待定肺炎克雷伯氏菌(Candidatus Klebsiella Pneumonia)、待定肺炎鏈球菌(Candidatus Streptococcus pneumoniae)、待定鮑曼不動桿菌(Candidatus Acinetobacter baumannii)和待定銅綠假單胞菌(Candidatus Pseudomonas aeruginosa)，已被世衛(wèi)組織確定為重點(diǎn)病原體。此外，ARGs的存在使得一些中低收入國家的各個年齡段人群死亡率都很高，微生物耐藥性成為全球最主要的健康問題之一，在一些貧困國家這個問題尤為嚴(yán)重。目前，ARGs已在不同生態(tài)系統(tǒng)中廣泛檢出，例如土壤、水體、空氣及污水處理廠污泥等，而與土壤和水環(huán)境相比，關(guān)于空氣微生物中ARGs研究相對較少，這越來越受到研究者的關(guān)注。同時先前研究大多集中在ARGs和潛在病原體的分布和豐度上，因此，未來應(yīng)該深入對在大氣生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境下的ARGs和潛在病原體之間關(guān)系的探究。
3.3空氣病毒
病毒是地球上存在數(shù)量最多、多樣性最高的生命體?？諝庵写嬖谪S富多樣的病毒，其數(shù)量大約為細(xì)菌的9?461倍。相較于細(xì)菌和真菌，病毒可以附著在更小粒徑的有機(jī)氣溶膠上，使其存活時間變得更長，從而分散到更遠(yuǎn)的距離，最遠(yuǎn)可達(dá)幾米。新型冠狀病毒通過空氣等介質(zhì)飛速傳播，造成了大量人員感染甚至死亡，一度成為全球最受關(guān)注的公共衛(wèi)生問題之一。此外，病毒的傳播可隨季節(jié)變化而變化，不同病毒的暴發(fā)時間各不相同，一些集中在夏季，而另一些集中在冬季或其他時間。人在呼吸時，上呼吸道暴露在外，導(dǎo)致潛在健康風(fēng)險增大，例如流感病毒與引起普通感冒的其他鼻病毒、腺病毒和冠狀病毒通常會感染上呼吸道?？諝庵械牟《緦θ祟惖慕】翟斐闪司薮蟮耐{，然而，目前對病毒的生態(tài)研究主要集中在海洋生態(tài)系統(tǒng)，截至目前對空氣病毒的研究有限，并未深入了解它的特性及功能。為更好地提升空氣質(zhì)量、保障人類健康，亟須展開對空氣病毒群落分布規(guī)律及其影響因素的研究，采取預(yù)防措施來降低其危害。
4、展望
4.1重視空氣微生物污染對人類健康影響的研究
空氣微生物在提升環(huán)境質(zhì)量和保障人群健康過程中發(fā)揮著重要作用，而近年來空氣微生物污染更加嚴(yán)重地威脅著人們的生活和健康，其中的病原微生物不僅會引發(fā)人類疾病，還可能加速許多工業(yè)設(shè)備的腐蝕、食品的變質(zhì)，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，抗生素的濫用會導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性增強(qiáng)，使其治療效果逐漸降低。因此，未來應(yīng)該關(guān)注病原微生物的群落分布規(guī)律及其影響因素，重視空氣微生物污染對人類產(chǎn)生的影響。
4.2關(guān)注空氣病毒群落分布及其影響因素的研究
空氣病毒威脅人類健康，然而目前對病毒生態(tài)的研究主要集中在海洋生態(tài)系統(tǒng)，對空氣病毒的認(rèn)識存在一定的局限性，尚無研究闡明空氣病毒群落分布規(guī)律、影響因素及其生態(tài)功能。然而隨著高通量測序技術(shù)的日漸成熟，環(huán)境病毒及其功能等也越來越受到全球研究者的關(guān)注，因此，未來我們應(yīng)該結(jié)合高通量測序技術(shù)，更加關(guān)注空氣病毒群落分布及其影響因素的研究。
4.3深入對空氣微生物高時間分辨率的系統(tǒng)性研究
目前對空氣微生物多為較單一時間的研究，通過短期采樣或者粉塵收集來探索空氣中微生物群落，這并不能捕捉到整體的微生物狀況，空氣中微生物的高時間分辨率動態(tài)目前鮮有報道，如小時序列這種小時尺度的空氣微生物組成特征研究，可以追蹤空氣微生物群落的時序變化，揭示其季節(jié)性變化、環(huán)境因素對空氣微生物的影響機(jī)制，從而更好地理解空氣微生物與大氣及氣候變化之間的關(guān)系。因此，我們應(yīng)該深入進(jìn)行對空氣微生物高時間分辨率的系統(tǒng)性研究，揭示空氣微生物群落的時空動態(tài)特征。
4.4著重開展對空氣微生物活性及致病性的綜合性研究
空氣中的微生物對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定具有重要作用，其活性和致病性的變化均會對人類產(chǎn)生重大影響。將空氣微生物活性和致病性結(jié)合到一起研究，可以更加全面地評估它們對人類健康產(chǎn)生的影響，通過研究活性微生物在空氣中的分布及與之相關(guān)的疾病發(fā)生率之間的關(guān)系，確定其潛在健康風(fēng)險和預(yù)防措施。同時二者之間的綜合性研究需要跨學(xué)科合作，可涉及微生物學(xué)、流行病學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個領(lǐng)域，促進(jìn)知識交流和合作，從而推動空氣微生物研究的發(fā)展。