空气中的微生物无处不在,主要由细菌、真菌和病毒等组成,是大气生态系统中不可或缺的一部分,对维持大气生态系统的稳定性和功能发挥着重要作用。这些空气微生物中既包含了对环境及人类有益的种类,也潜藏着许多可能威胁人类健康的病原体。

空气微生物主要以附着于颗粒物的形式存在,包括细菌、真菌、病毒及放线菌等。它们的来源广泛,自然源有土壤、水体(淡水和海洋)、植物等;人为源则涵盖人体皮肤、唾液、动物饲养、工业活动、污水处理以及交通排放等。空气微生物可定植于人体皮肤、消化道和呼吸道黏膜,影响人类健康。
研究指出,城市中较低的空气微生物多样性是导致城市儿童哮喘发病率高于农村儿童的重要因素之一。此外,暴露于多样化的空气微生物中有助于增强儿童的免疫力。空气微生物通过颗粒物作为载体进行长距离传播,可能导致人与动物间的病原体交叉感染,从而引发疾病。

空气中微生物组成十分丰富。据估计,自然界中大约有4万种细菌、150万种真菌和13万种病毒,其中优势细菌属为芽孢杆菌属(Bacillus)、微球菌属(Micrococcus)和葡萄球菌属(Staphylococcus)等,优势真菌属为枝孢菌属(Cladosporium)、交链孢菌属(Alternaria)和青霉菌属(Penicillium)等。
空气中细菌浓度大致在101至107 CFU/m³之间。通常,通过培养方法从空气中分离出的细菌大多数为革兰氏阳性菌。然而,在沿海地区,空气中的可培养细菌主要为革兰氏阴性菌,例如流感嗜血杆菌、假交替单胞菌属和铜绿假单胞菌等。
研究表明,海洋空气中的细菌可以通过波浪破碎时气泡破裂的方式从海洋表面微层释放到大气中,并且相对于海洋表面微层中的细菌浓度,海雾气溶胶中的细菌浓度可能会显著增加。
不同季节和不同城市化程度区域的空气微生物组成存在明显差异,特别是在致病细菌方面。研究发现,夏季空气微生物中病原细菌的比例显著高于春季。此外,城市化进程增加了潜在致病物种的相对丰度,尤其是在医院周边区域更为显著。这些发现揭示了空气微生物群落动态变化与环境因素之间的紧密联系。
研究表明,细菌暴露水平与多种因素密切相关,包括人体口腔、室内人体皮肤以及室外风速、温度和相对湿度等。因此,不同环境中的细菌组成存在显著差异:
城市环境中常见的细菌属包括链霉菌属(Streptomyces)、微球菌属(Micrococcus)和考克氏菌属(Kocuria)。
在小学教室里,主要的优势细菌属为水栖菌属(Enhydrobacter)、链球菌属(Streptococcus)和微球菌属(Micrococcus)。
污水处理厂内,葡萄球菌属(Staphylococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)占主导地位。
地铁站常检测到的细菌属有副球菌属(Paracoccus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和考克氏菌属(Kocuria)。
对于空气中的真菌群落,枝孢菌属(Cladosporium)、曲霉菌属(Aspergillus)和青霉菌属(Penicillium)是最常见的种类。季节变化对真菌群落的影响明显:夏季真菌群落表现出比冬季更高的多样性;导致过敏的真菌物种丰度在秋季达到高峰,而春季则是真菌病原体相对丰度最高的时期。此外,室外环境中真菌丰度冬季高于夏季,而室内环境则呈现相反趋势。

植物、水体和土壤是空气微生物的重要来源,人类活动也会释放大量微生物到空气中,如口腔微生物、飞沫、皮肤微生物脱落以及粪便排泄等。空气微生物具有来源多、种类多样、活性易变、播散三维、沉积再现和感染广泛的特点,其组成受多种自然及人为因素影响,如气象因子(包括温度、相对湿度、降水、大气压以及紫外强度)、化学污染物、重金属污染、土地利用方式改变、人为活动和城市化等。
人类活动是影响空气微生物群落分布的另一重要因素。人体皮肤和消化道携带1012−1014种微生物,人类活动会导致室内和室外环境微生物群落组成发生一定的变化。研究表明,室内不同界面与人体皮肤之间具有较多的共享微生物,人类经常接触的界面中,潜在致病微生物的比例显著高于人类较少接触的界面,这证明人类的直接接触将显著改变室内界面微生物群落组成。
此外,人类活动造成的室外空气污染物及化学组分变化也会显著影响空气微生物组成,中国新年期间与非新年期间相比,人口和人类活动存在显著差异,环境的变化受人类活动影响,对空气微生物群落产生显著影响

空气中的病毒无处不在,常附着于颗粒物或以气溶胶形式存在,主要包括噬菌体、人类病原病毒(如流感病毒、冠状病毒)及环境来源病毒等。其浓度和种类受季节、气候及人类活动影响显著,尤其在人群密集或污染严重的城市区域更为集中。
研究表明,空气病毒不仅可通过长距离传输引发跨区域传播,还可能感染人体呼吸道,诱发多种疾病。此外,它们在生态系统中也扮演重要角色,例如调控微生物群落结构、参与基因水平转移等。由于其潜在的健康风险和生态影响,空气病毒的研究正日益受到关注。
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