空气微生物气溶胶与人体健康

赵亚冰 彭 翠

(青岛理工大学，山东 青岛 266033)

空气微生物气溶胶是指悬浮于大气中的固体和液体微粒与空气中存在着的细菌、真菌、病毒等多种微生物组成的多相体系，它们是空气污染物的重要组成成分，也是评价空气质量的重要指标，与人类健康息息相关，所以研究城市空气微生物气溶胶至关重要。

一、空气微生物的存活

对于微生物而言，大气环境并不是理想的栖息地。首先，大气环境极端干燥，这就容易导致微生物脱水，甚至导致其细胞结构发生变化而死亡;其次，大气环境极端氧化，会导致微生物细胞成分被氧化和DNA损伤;再次，大气温度的变化会导致微生物细胞停止工作或丧失代谢能力。除此之外，紫外线辐射和大气PH值对微生物的生存来讲也是巨大的考验。

二、空气微生物的传播

空气中的大多数微生物都是从动植物、土壤和水体等表面扩散到空气中的，这就需要微生物克服自身细胞和物体表面之间的粘结力。这种粘结力主要是指由于微生物细胞和物体表面上的电荷分布不同而产生的静电力，或者由于物体表面潮湿有水分而产生的表面张力。日照辐射和相对湿度能够促进真菌孢子的释放是因为它们的改变能够影响植物叶片表面电荷的分布，从而破坏微生物细胞和物体表面之间的静电力;并且还会导致植物叶片等物体的表面水分蒸发，这不仅能够减少或者破坏物体表面由水分产生的表面张力，同时干燥还能够使真菌和植物上含有孢子的结构发生改变，从而有利于真菌孢子的释放和扩散。一旦扩散到空气中，真菌能够以单个孢子、孢子簇或者菌体残片的形式存在。而细菌大多以结成团块的形式或者附着在其他大颗粒物上的形式扩散到空气中［1］。空气中的细菌团块表面还会包裹一层类似于粘液的物质，这能够使细菌细胞紧紧的聚集在一起，相互保护甚至彼此提供营养物质，而在空气中得以生存和传输［2］。

风是空气微生物产生和传输的动力。研究发现植物病原体可以在盛行风的作用下传输超过500km，有的甚至能够在全球尺度下传输。横跨南极的盛行风模型也表明，多数到达南极的生物气溶胶都来源于大陆本身。近年来还有些研究者通过追踪气流运行轨迹来研究空气微生物的传输。Kottmeier和Fay通过追踪气流运动轨迹，发现他们采集到的空气样品在到达罗瑟拉之前穿越了南极半岛和威德尔海。

沙尘与空气微生物之间的关系十分密切，是微生物在空气中传输的一个主要载体。研究发现大量的空气微生物可以附着在沙尘颗粒上，远距离的传输。沙尘颗粒还能够为空气微生物提供必要的营养成分，并保护其在长距离的传输过程中不受日照辐射、干燥、低温和其他一些极端环境条件的伤害。

三、空气微生物气溶胶致病性的相关研究

空气微生物在大气中无处不在，空气细菌在大气中的浓度超过，并且可以随着风进行远距离的迁移，而空气微生物在空气中的散布使得空气微生物能够克服地域障碍而到达另一个地方。许多疾病是通过空气途径进行短距离传播的，细菌真菌由土壤、水体、植物表面等的表面以气溶胶颗粒进入大气。国内外大量调查研究证实，空气微生物是引发各种中毒、传染病和过敏性疾病的主要原因之一，例如:SARS病毒感染引起的传染性非典型肺炎;流感病毒感染引起的流行性腮腺炎;肺炎链球菌感染引起的肺炎;结核分枝杆菌感染引起的肺结核等，这些都是由于病原微生物通过空气传播而产生的。此外，空气细菌还能污染食品，造成食物中毒，空气真菌能造成80%以上的植物病害，也能造成真菌性皮肤病，空气中真菌孢子浓度高，能影响人类肺功能，增加呼吸性疾病的患病几率。

国外对空气微生物的研究比较早，包括微生物的来源、类型、粒谱范围和影响微生物群落变化的因素等都有了较为系统的研究。Shafer等对城市、乡村、森林和海岸空气培养显示，革兰氏阳性菌占优势，芽孢杆菌是室外空气中最多的菌属。Huttunen等研究发现，室内空气中的细菌显著诱导了鼠巨噬细胞的肿瘤坏死因子－α、细胞白细胞介素－6的产生。而国内的相关研究多为调查研究，即在一定时间内对室内或室外单个或多个场所进行空气微生物采样，进而了解其浓度和多样性等。朱慧等调查研究了吉林市不同立地环境空气中的致病菌，共发现12种人类致病菌，其中金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎球菌、猪霍乱沙门氏菌和痢疾志贺菌比例在40%以上;且不同立地环境中致病菌数量和种类也有些许差别。刘红刚等人研究了空气细颗粒物 (PM2.5)的来源、进入气道后的去向和致病性。周慧晶等测定了葫芦岛市区空气微生物含量，发现微生物浓度随时间和垂直高度变化的某种特点，且闹市、交通要道的空气质量比近郊差。

四、展望

空气中的有害微生物不仅会造成人类疾病，还会腐蚀工业设备，使食品变质，影响农作物的产量，因此研究与监测空气微生物的浓度、种类、分布及其变化规律具有重要意义［3］。未来研究趋势:不断扩大空气微生物研究范围;加强采样、鉴定方法的研究;加强毒理学以及微生物气溶胶感染途径和机理的研究;从生态系统的角度实时监测空气微生物，系统研究其群落结构，全面了解其动态变化规律以及对生态系统的影响等。

［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］孙平勇，刘雄伦，刘金灵，戴良英.空气微生物的研究进展［N］.中国农学通报2010，26(11):336－340.