空气中微生物的分布现状及防治措施研究

空气中微生物的分布现状及防治措施研究学院：环境科学与工程学院指导教师：于皓姓名：乔利敏专业（班级）：环境11-2班学号：1129010211空气中微生物的分布现状及防治措施研究辽宁工程技术大学环境11-2乔利敏摘要：随着社会的发展人类的进步，对于环境的污染和控制，已成为各国科学界、公众和立法的注意焦点之一。大气微生物污染是环境污染之一，大气微生物能够导致人类及动植物疾病的传播，导致工农业产品腐烂变质，尤其近年SARA、禽流感、超级细菌等疾病的流行和暴发，特别是近年来室内污染的加剧，威胁到人类的健康及经济发展[1]。为保护和改善人类生存环境，内外不少学者对大气微生物的污染进行了综合性研究。本文就国内外大气微生物特性来源、污染分布、研究进展及防治措施等进行综述。关键词：大气微生物；分布现状；污染特征；防治措施Abstract：Withthesocialdevelopmentofhumanprogress,forthecontrolofpollutionandtheenvironment,hasbecomeoneofthefocusofnationalattentiontothescientificcommunity,thepublicandthelegislature.Airbornemicrobespollutionisoneofenvironmentpollution,airbornemicrobescanleadtothespreadofdiseasesinhumansandanimalsandplants,industrialandagriculturalproductscauserot,especiallyinrecentyears,SARA,avianfluandotherdiseasesprevalentsuperbugsandoutbreaks,especiallyinrecentyears,indoorairpollutionintensifies,threattohumanhealthandeconomicdevelopment.Toprotectandimprovethehumanenvironment,bothinsideandoutsideofmicrobialpollutionoftheatmosphere,manyscholarsconductedacomprehensivestudy.Inthispaper,thecharacteristicsofmicrobialoriginabroadatmosphericpollutiondistribution,researchprogressandcontrolmeasureswerereviewed.Keyword:airbornemicrobes;distributionofthestatusquo;PollutionCharacteristics;Prevention0：引言随着社会的发展，大气环境问题备受关注。近年来，有关大气环境和污染监测技术得到很大的提高。然而，目前，在国内环保系统大气污染关注的焦点仍然是理化性质的污染，如，烟尘，粉尘，TSP，PM10，SO2，NOx，光化学烟雾等等，对与人类与生俱来的大气微生物问题关注却较少，有关知识不足，大气微生物的污染监测还没有起步。然而随着SARS、H1N1等疾病的大肆传播，迫使环境保护部门及其检测机构关注环境大气微生物污染。本文就大气微生物特性来源、污染分布、研究进展及防治措施等进行综述。1大气微生物的特性来源大气中的微生物无所不在，大气微生物污染(at-mosphericmicrobialpollution)是大气中的微生物遇到适宜的生存条件就大量繁殖，造成其在一定的空间围内数量骤增，使位于该区域免疫低下的人和其他生物因接触、呼吸、吸食而感染，进而造成疾病大面积传播，对人们的生命财产及区域生物多样性产生极大的威胁[2~4]。1.1大气微生物特性大气微生物污染与大气物理化学污染相似，都可在空气中传播较远的距离；也可通过土壤和水体传播。而不同于空气中的化学污染物质，不能生长和繁殖。如，SO2中的硫元素自身可以转变成其他成价态的硫，不生长或繁殖。空气中的微生物在强烈的阳光下很快就会失去活性或者死亡，在条件适宜时部分微生物又很快恢复活性，接触到它的有机体将会携带它，促使它生长、发育、繁殖。如果这个有机体是人或者其他动物,当自身的免疫系统降低时或者不足以控制微生物的数量时就会发病。此外，空气中的微生物还可能随着生存环境的变化,随时发生变异。空气中高浓度化学污染物质常常伴有刺激性的气味，有的还有颜色，而大气中的微生物肉眼常常看不见，也没有刺激性的味道。大气物理化学污染严重，如，粉尘污染，可以为微生物提供载体，扩大其传播的范围，同时降低生活在其中人群和其他动植物的免疫力，提高发病率。1.2大气微生物的来源及种类大气微生物是指大气中细菌、霉菌和放线菌等有生命的活体，主要来源于土壤、水体表面、动植物、人体以及生产活动、污水污物处理等。空气中的自然微生物主要是非病原性腐生菌。据Wright报道,各种球菌占66%、芽孢菌占25%、还有霉菌、放线菌、病毒、蕨类孢子、花粉、微球藻类、原虫及少量厌氧芽孢菌。在病人集中的医院,空气中除了自然的微生物外，还有各种病原菌。细菌有结核杆菌、肺炎双球菌和绿脓杆菌等约160种；真菌有球孢子菌、组织胞桨菌、隐球酵母、青霉和曲霉等约600多种、病毒有鼻病毒、腺病毒等约几百种,此外,还有支原体、衣原体等。由于受到各种环境因素的影响，不同地区空气中微生物的种类也不相同。在空气中微生物以革兰氏阳性菌为主，Shaffer等对城市、乡村、森林、海岸空气的培养显示，革兰氏阳性菌占优势，芽孢杆菌是室外空气中最多的细菌属。大气中的微生物大多依附灰尘等溶胶粒子而构成微生物气溶胶。微生物气溶胶是悬浮于空气中的微生物所形成的胶体体系，其粒径谱范围很宽，约0.002×10-3mm～30.000×10-3mm。与人类疾病有关的微生物气溶胶粒子的直径一般为4.000×10-3mm～20.000×10-3mm；真菌则以单个孢子的形式存在于空气中。不同微生物气溶胶粒径大小不同：病毒0.015×10-3mm～0.045×10-3mm，细菌0.300×10-3mm～15.000×10-3mm，真菌3.000×10-3mm～100.000×10-3mm，藻类0.500×10-3mm，孢子6.000×10-3mm～60.000×10-3mm，花粉1.000×10-3mm～100.000×10-3mm。不同城市，同一城市的不同区域以及不同的人用不同方法测出的微生物气溶胶粒径各不相同，但对人体健康有害的病原微生物大部分粒径范围在10.000×10-3mm以内，这也是环保部门加强对大气环境污染物PM10监测的主要原因之一。溶胶的粒径主要在0.25-30μm间变化。微生物气溶胶具有6大特性：来源的多相性、种类的多样性、活性的易变性、播散的三维性、沉积的再生性、感染的广泛性。微生物气溶胶的活性从它形成的瞬间开始就处于一直变化的状态。影响微生物气溶胶衰减和总量的因素很多，主要是气溶胶化前的悬浮机制以及各种环境因素。大气中的微生物数目、菌谱是评价环境空气质量及其危害人体健康程度的重要指标，影响空气微生物群落结构的主要因素有：大气温度、相对湿度、风速、光照等。2大气微生物的污染现状2.1研究历史及成果大气微生物的研究可追溯到17世纪，20世纪以来，美国、法国、英国、印度、瑞典、日本等国都展开了研究。1978年在慕尼黑召开了第一届国际大气微生物学会，1982年国际空气生物学协会、国际生物科学联合会等在美国华盛顿召开了第二届国际大气生物学会议。近年来，随着室内空气污染防治研究的进展，我国也对大气微生物进行了不同层面的研究。像北京、天津、兰州、沈阳和乌鲁木齐等地都有大气微生物污染的报道。国外对空气微生物的来源、类型、粒谱范围以及影响空气微生物群落变化的因素进行了较系统的研究。目前，中国对空气微生物的研究多为调查研究，即在一定时间内对某种场所进行空气微生物采样，了解微生物的浓度、种属等情况。这些场所包括室内的和室外的。室外的有：城市各功能区、湖泊、海洋、校园、垃圾填埋场、以及不同的风景区等。室内则有：医院、各种文化娱乐场所、厂房、旅店、大型商场、图书馆、展览馆、列车车厢等。研究中采用的检测指标有：菌落总数、细菌总数、真菌总数，以及有针对性的病原菌、条件致病菌及微生物耐药情况等[5~7]。2.2污染现状城市大气微生物污染现状有许多报道,其中南京、重庆、上海、太原、常熟、齐齐哈尔、北海、西宁、青海湖、格尔木等城市大气中微生物都进行了综合分析研究。各城市由于地理位置、工业结构、人口容量、城市发展程度、城市生态结构等不同,大气中微生物污染的程度也有所区别。通过对大气微生物鉴定发现不同生态环境下大气细菌区系不同。比如：重庆部分地区64个普查点的大气中细菌进行采集鉴定发现10种菌，其中芽胞杆菌为优势种，占总株数的51.2%，葡萄球菌次之；京津地区大气菌区调查表明，微球菌属为第1优势菌,，葡萄球菌属次之，芽胞杆菌居第3，所鉴定细菌主要是革兰氏阳性菌。2.3分布特征影响大气细菌粒子浓度变化的因素，如大气温度、相对湿度、风速、日辐射强度从早晨-中午-晚上呈周期性变化,人类生产和生活的活动也有一定规律性。空气含菌量随温度升高、风速加大而增多；随日照时间、正午太阳高度角、相对湿度增大而减少[8~10]。大气中微生物与人类活动、每天的不同时间、每年的不同季节以及气象状况都有密切的关系。有研究表明，人流量与空气微生物含量呈正相关，车流量与空气微生物含量呈显著正相关；大气微生物含量与大气监测指标PM10、SO2、NO2的分析结果有一定的相关性，与PM10呈明显的正相关。由于受人的活动和化学污染物的影响，各监测区大气中微生物含量也不同。对于齐齐哈尔、南京、上海等地，大气微生物的污染由重到轻的顺序为商业区、交通区、居民区、工业区、文化区、风景区、对照区[11~13]。病原微生物在颗粒中的存活，受颗粒中蛋白质等有机物的含量以及外界条件，如，环境温度、湿度等的影响。空气温度对空气微生物水平的影响取决于微生物的种类和取样环境，相对湿度能增加空气细菌和真菌的平均水平。根据用疫苗气溶胶在不同温度、湿度下实验结果，在低温(10℃～14℃)、低湿度(相对湿度40%～50%)组的微生物存活率较高；在中温(20℃～25℃)、中湿度(相对湿度60%～70%)组的微生物存活率次之；在高温(28℃～30℃)、高湿度(相对湿度80%～90%)组的微生物存活率更次之。温度升高存活率下降；这与空气传播的疾病在寒冷季节发病较多相符。3大气微生物的研究进展3.1取样方法大气微生物取样有两种常用的方法，自然沉降法和气流撞击法。自然沉降法以其采样简单易行、经济实用而被广泛应用。但有的研究表明这种采样方法不能准确反映一定容量空气中的微生物数，同时易受气流等环境因素的影响，检测结果的误差较大。气流撞击法能较准确地测知大气中微生的含量，一般认为撞击法能采集悬浮在大气中的微生物的颗粒，并且不受环境气流的影响，采样量相对准确。然而，目前，还没有一种采样技术能保证微生物标本尽可能反映原始状态，又因空气微生物采样是由多方因素决定的，所以用多种采样器及多种分析方法进行联合测定比较科学。3.2分离鉴定方法空气微生物的研究方法分为两大类：培养基方法和非培养基方法。培养基法是传统的空气微生物检测方法，将采集的微生物经过培养繁殖生长成菌落后计数，然后进行分离和纯化，通过检测鉴定，确定为何种微生物。鉴定方法主要有：核酸分子杂交、16SrRNA序列分析、DNA的G+C含量分析、质谱、色谱分析、以及免疫学方法与光学技术相结合的全自动分析方法。培养基法需要花费大量的时间和劳动力，只能够检测活的能够在培养基上生长的微生物。环境中只有少部分微生物是可以培养的，通过培养基法只能检测到空气中的一小部分微生物。非培养基法，是在采样后不经过培养就进行