大气中的微生物

大气中的微生物大气层大气层的成分主要有氮气，占78.1%；氧气占20.9%；氩气占0.93%；还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。空气中没有微生物生长繁殖所必需的营养物质、充足的水分和其他条件,相反,日光中的紫外线还有强烈的杀菌作用,因此空气不是微生物生活的良好场所,但空气中却飘浮着许多微生物.土壤、水体、各种腐烂的有机物以及人和动植物体上的微生物,都可随着气流的运动被携带到空气中去,微生物身小体轻,能随空气流动到处传播,因而微生物的分布是世界性的.气挟微生物•大气是不适合微生物存活的，因为它很干燥。这也导致了微生物保持生物活性的时间有限。然而许多微生物有特殊的机制可以抵抗各种环境因素以免失去活性。例如，形成芽孢的细菌、霉菌、真菌和形成孢囊的原生动物，都有相应的特殊机制抵抗恶劣环境。•许多环境因素被证明能够影响微生物生存的能力。其中最重要的是相对湿度和温度。氧含量、特异离子、紫外线辐射、各种污染物质和AOF也是生物失活的因素大气层紧贴地面。根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等）。从地气象科学上根据大气在不同高度上的物理性质和化学组成,一般把大气层分为五层,对流层、平流层、中层、暖层和逸散层.面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。①对流层：从地表到8至15公里高度范围内称为对流层。对流层的厚度随地区和季节不同而有所不同，在赤道附近约为15公里,在高纬度和中纬度地区为8～12公里。②平流层:从对流层顶至55公里高度范围内称为平流层。对地球生命至关重要的臭氧层就包括在平流层内，臭氧量从对流层顶开始增加，至22～25公里处达到极大值，然后减少，到平流层顶就微乎其微了。③中层：平流层顶至85公里范围内称为中层，也称中间层。④暖层：中层顶至800公里范围内称为暖层，也称电离层。这一层空气密度很小，气体在宇宙射线作用下处于电离状态。⑤逸散层：暖层顶以上的大气统称为逸散层，也称外层。该层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度快，有的高速运动的粒子能克服地球引力的作用而逃逸到太空中去，所以称为逸散层。空气生物学•19世纪60年代，在路易斯·巴斯德工作的基础上孕育了一个生物学的新领域。巴斯德在实验中证明了那些看不见的空中微粒对发酵反应有影响。当时的科学家认识生命是自发产生的。在20世纪30年代，Meier创造了术语：空气生物学（aerobiology），用于描述空气中的生命研究。•100多年来，研究者设计了多种多样的采样器，归纳起来可分为五类，即惯性撞击类、过滤阻留类、静电沉着类、温差迫降类和生物采样类室内空气中的微生物比室外多,尤其是人口密集的公共场所、医院病房、门诊等处,容易受到带菌者和病人污染.如飞沫、皮屑、痰液、脓汗和粪便等携带大量的微生物,可严重污染空气.某些医疗操作也会液成空气污染,如高速牙钻修补或超声波清洁牙石时,可产生微生物气溶胶；穿衣、铺床时使织物表面微生物飞扬到空气中,清扫及人员走动尘土飞场也是医院空气中微生物的来源.室内空气中常见的病原菌有脑膜炎奈瑟氏菌、结核杆菌、白喉杆菌、百日咳杆菌等.空气中微生物污染程度与医院感染率有一定的关系.空气细菌卫生检查有时用甲型溶血性链球菌作为指示菌,表明空气受到人上呼吸道分泌物中微生物的污染程度.简单来说空气中常见的微生物有各种球菌、芽孢杆菌、产色素细菌以及对干燥和射线有抵抗力的真菌孢子等.也可能有病原菌（在医院或患者的居室附近,空气中常有较多的病原菌）空气微生物的采样采空气微生物惯性撞击类1自然沉降法。它是利用空气微生物粒子的重力作用，在一定的时间内，让所处区域的空气中微生物颗粒逐步沉降到带有培养介质的平皿内的一种采样方法。自然沉降法粗糙，不能测定空气流量和悬浮在空气中的小粒子上的细菌，但对于那些因菌粒子沉着而致的污染，例如伤口的污染仍有一定的价值。2射流撞击式采样器(裂隙式采样器)。这是当今微生物采样器中应用最广泛、品种最多的一类采样器。它是利用各种抽气装置，以每分钟恒定气流量，使空气通过狭小喷嘴，以便空气和悬浮于其中的微生物粒子形成高速气流，在离开喷嘴时气流射向采集面，气体沿采集面拐弯而去，而颗粒则按惯性继续直线前进，撞击并粘附于采集面上，从而被捕获。这类采样器能作空气微生物的定量测定。按其所用的撞击面不同，又分为固体撞击式采样器和液体撞击式采样器两种。3离心撞击式采样器离心撞击式采样器是利用气体在旋转径路中运动时所产生的离心力，使粒子获得一定动量，并因其惯性而偏离气体流线，撞击沉着在附近的采集面上。空气微生物过滤阻留类过滤采样即是利用抽气装置，使空气通过滤材而使微生物粒子阻留在滤材上，供进一步分析。此类采样器的特点是能在低温条件下采样，采集效率高。但过滤式采样器使耐干燥能力低的微生物会被气流吹干致死，且滤膜孔径易堵塞，难以保持稳定的采气量。空气微生物静电沉着类静电沉着采样器是利用高压静电场，使空气中的微生物粒子带上一定量的电荷后，被带相反电荷的采集面所吸着，而将空气中微生物采集下来。其基本结构包括高压电源、放电电极、采集电极(即采集面)和抽气装置。空气微生物温差迫降类温差迫降采样器是基于粒子的热泳原理，使空气中的微生物粒子沉着于采集面上。粒子从温度高的区带向温度低的区带运动叫热泳。采样器结构包括加热面、冷却面和狭窄的空气通道。空气微生物生物类生物类采样器即用敏感的动物和植物来进行空气微生物的检测。疾病的传播•空气中微生物主要来源于土壤、水体表面、动植物、人体及生产活动、污水污物处理等[1]，其组成浓度不稳定，种类多样，有细菌、真菌、病毒、噬菌体等[2]。空气中微生物以气溶胶形式存在。气溶胶即固态或液态微粒悬浮在气体介质中的分散体系。空气中悬浮的带有微生物的尘埃、颗粒物或液体小滴，就是微生物气溶胶[1]。空气中微生物的多少是空气质量的重要标准之一。•空气传播的微生物通常与发生在植物、动物和人类的一些疾病有关。所有植物病害的70%是由如小麦锈病菌这样的真菌所引起的。也有大量空气传播的病原微生物可感染动物，如口蹄疫病毒。而许多空气传播病原体如沁肺军团菌、结核分枝杆菌、汉坦病毒等都和人类感染和疾病有关[3]。•病原微生物通过空气传播的疾病主要有：肺结核、肺炎链肺炎、流行性脑脊髓膜炎、白喉、百日咳流行性感冒、流行性腮腺炎、麻疹、天花、水痘、农民肺等。另外，生物病毒是可以变异的所以人体内的白细胞不能杀死生物病毒，一些药物只能抑制住它，不能完全杀死。脑膜炎奈瑟氏菌真菌界奈瑟氏菌属脑膜炎奈瑟氏菌脑膜炎奈瑟氏菌简称脑膜炎球菌，是引起流行性脑脊髓膜炎的病原体。一般通过呼吸道传播所引起，常在冬末春初季节发病最为流行。人类是其唯一的宿主，可定植在人类的鼻咽部粘膜上。患者以儿童多见，流行时成年人发病亦增多。。枯草芽孢杆菌枯草芽胞杆菌，是芽胞杆菌属的一种。单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。在枯草杆菌丰富的水体里，水的表面张力比较小，可以在吹出来的泡泡的小圈上形成一层膜白喉杆菌白喉杆菌(Corynebacteriumdiphtheriae)是引起小儿白喉的病原菌，属于棒状杆菌属(Corynebacterium)。棒状杆菌种类较多，包括白喉杆菌和类白喉杆菌。类白喉杆菌为非致病菌，常见的有假白喉杆菌，结膜干燥杆菌、溃疡杆菌和痤疮杆菌等。本章介绍白喉杆菌。对湿热的抵抗力不强，对一般消毒剂敏感。60℃经10分钟或煮沸迅速被杀死，1%石炭酸中经1分钟死亡，但对干燥、寒冷和日光的抵抗力较其他无芽孢的细菌为强，在日常物品、食品及衣服上能生存多日，本菌对青霉素和常用抗生素比较敏感。空气传播的植物病原体对流层上层的微生物1970年，罗素·史奈尔在腐烂的植物中发现了某种非常有效的凝结核——谁都不会想到，这些凝结核竟然来自微生物！几年后，利若伊·马奇确认了这些成核剂来自于丁香假单胞菌。狄恩·阿尼发现，大部分植物上产生的霜里都含有这种细菌。该细菌会生成一种叫InaZ的特殊蛋白。这种蛋白能够在-2摄氏度的时候发挥大效用，主要原因也许归功于它重复性的形状巧妙地让水分子乖乖就列。佐治亚理工学院对流层中层和上层14.5公里处，在云层的形成过程中，细菌提供了冰晶形成所需的颗粒物丁香假单胞细菌丁香假单胞细菌把“结冰“当成攻击植物的手段。在温度较高的时候，细菌能够激发蛋白质“造冰”，以冻坏植物，窃取它们所需的养分。当细菌感染植物后，它们会以颗粒的形式飞入空气里，同时形成冰晶进行传播并繁衍，这也就是人们看到的降雪。当冰晶在空中融化并落下，就是人们看到的雨水。而且，细菌能在气温高于0度时造雪的功能，显然是灰尘和煤烟所不具备的。科学家还相信，除了丁香假单胞菌，应该还有其他细菌甚至真菌具有降雪的功能。平流层中的微生物英国科学家在地球平流层发现“牛头形”微生物。英国白金汉大学太空生物学研究人员刷新生物圈上限可以在太空中存活的微生物•与开放大学行星和空间学研究所的奥尔森·弗朗西斯博士合作的查尔斯·科克尔教授解释说：“粘球藻形成多细胞菌落，可能保护中心的细胞免受紫外线辐射，还提供些许抗干燥性。虽然我们的细菌与南极细菌相关一些微生物在距离地球360公里的国际空间站外部的极端环境中成功存活了553天。这种与粘球藻类似的顽强细菌被称为OU-20。它们是科学家从英国德文郡海岸陡峭的悬崖上采集的。OU-20细菌是与粘球藻类似的顽强细菌。粘球藻形成多细胞菌落，可能保护中心的细胞免受紫外线辐射，还提供些许抗干燥性。这些OU-20细菌取自英国德文郡比尔村一处海岸。这种细菌是在太空中存活时间最长的蓝细菌细胞，或者说是光合细菌。这些细菌被简单地归类为OU-20。但是，它们类似粘球藻属，有厚厚的细胞壁，这可能是它们在太空中存活很久的部分原因。单个菌群