城市居家环境空气真菌群落结构特征研究

居室环境质量的优劣与人类健康密切相关.成年人约80%～90%的时间是在室内度过,而且现代人们的生活越来越离不开空调,由于人体、房间和空调机在室内会形成了一个封闭的循环系统,容易使细菌、病毒、霉菌等微生物大量繁衍.因此,百货商场、学校教室、办公室和现代住宅等近年来成为了室内环境空气质量的研究热点.在北京市5个方向(东南西北中)共选取31户具有小孩的家庭于2009年11月～2010年10月进行试验,研究了城市居家环境空气真菌的群落结构特征.结果表明,从分离的225株空气真菌中共鉴定出24属,从鉴定出现的次数来看,其优势真菌属依次为青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)、链格孢属(Alternaria)和茎点霉属(Phoma),其中青霉属出现的次数占分离菌株总数的36%.居家环境中青霉属、枝孢属、曲霉属、链格孢属、丛梗孢属(Monilia)的出现频率较高,其中青霉属的出现频率在90%以上;浓度百分比较高的真菌依次为青霉属、枝孢属、曲霉属、无孢菌和链格孢属,它们浓度总和约占总浓度的65.0%及以上,其中青霉属浓度百分比为32.2%.在北京市取样的31户家庭中,空气真菌浓度范围为62～3 498 CFU.m-3,平均值为837 CFU.m-3.空气真菌总浓度与枝孢属、曲霉属、链格孢属浓度的季节变化特征基本一致,夏季明显高于春季、秋季和冬季(P<0.05*),冬季浓度最低,而青霉属浓度的季节变化则表现为春季较高,夏季、秋季和冬季没有显著差异(P>0.05*).北京市居家环境空气真菌浓度男孩家庭明显高于女孩家庭(P<0.05*),并且家庭空气真菌浓度与人均居住面积呈显著负相关.     

南方典型旅游城市空气微生物特征研究

选取杭州市4个样点进行了空气微生物取样,利用传统可培养法系统研究了其空气微生物特征.结果表明杭州市空气微生物总浓度变化范围为24~10135CFU/m~3.均值为1140CFU/m~3,空气细菌浓度变化范围为0~3253CFU/m~3,均值为292CFU/m~3,空气真菌浓度变化范围为0~8767CFU/m~3,均值为848CFU/m~3.空气真菌浓度显著高于细菌浓度.空气细菌和真菌浓度百分比分别为29.1%和70.9%.杭州市不同样点空气微生物中浓度显著不同,ZJGSUJC最高为1413CFU/m~3,其次为YRBS(1174CFU/m~3)和BLQG(1137CFU/m~3),TJCR最低为834CFU/m~3.杭州室外优势细菌属依次为微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、库克菌属(Kocuria)和假单胞菌属(Pseudomonas),5属细菌百分比总和约占55.26%~59.48%.优势真菌属依次为青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、链格孢属(Alternaria)、无孢菌和曲霉属(Aspergillus),分别约占总数的29.49%、21.43%、10.98%、10.88%和7.74%.本研究提供了杭州市空气微生物污染的第一手资料,为城市管理部门制定相关的环境政策法规提供理论指导,也为全面掌握我国城市空气微生物特征奠定基础.     

北京市室外空气真菌分布特征

通过定点取样研究北京市空气真菌的种类组成,浓度特征及其动态变化规律.监测结果表明,北京市空气真菌平均浓度为(1164.8±73.2)CFU.m^-3,浓度变异很大,变化范围为23.6～13959.5CFU.m^-3.空气中优势真菌为枝孢属(Cladosporium)、青霉属(Penicillium)、链格孢属(Alternaria)、曲霉属(Aspergillus)和无孢菌(non-sporing),其中枝孢属是绝对优势真菌,浓度约占真菌总浓度的1/3以上.文教区和公园绿地空气真菌浓度夏季和秋季较高,春季和秋季较低,而交通干线空气真菌浓度4季变化趋势不明显.文教区和公园绿地空气真菌浓度明显高于交通干线(p<0.05),文教区和公园绿地之间则没有显著差异.     

城市居家环境空气细菌群落结构特征

在北京市5个方向(东南西北中)共选取31户有小孩的家庭于2009年11月至2010年10月研究了城市居家环境空气细菌的群落结构特征.结果表明,从分离的632株空气细菌中共鉴定出43属细菌,其中革兰氏阳性菌32属,革兰氏阴性菌11属.优势菌属依次为微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和库克氏菌属(Kocuria), 分别占25%~31%,12%~17%, 10%~15%,9%~18%,4属细菌百分比约占63%~71%.在北京市取样的31户家庭中,空气细菌浓度范围为47~12341cfu/m3,平均值为1821cfu/m3.总体上,春季和夏季空气细菌浓度分别为2967cfu/m3和1742cfu/m3,明显高于秋季和冬季的1334cfu/m3和1242cfu/m3(P<0.05).北京市居家环境空气细菌浓度男孩家庭(2123cfu/m3)明显高于女孩家庭(1511cfu/m3)(P<0.01).     

垃圾填埋场空气真菌群落结构和时空分布特征

为了解垃圾填埋场空气真菌的群落结构和浓度、粒径的时空分布,在北京市某垃圾卫生填埋场填埋区、渗滤液处理区、生活区分别选定监测点,利用安德森六级微生物采样器,对填埋场空气真菌进行了系统的定点取样和分析.结果表明,除无孢菌外,共出现了15属空气真菌.优势菌属依次为枝孢属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、无孢菌群(Non-sporing).填埋区和渗滤液处理区空气真菌浓度约为1 750 CFU.m-3,明显高于生活区(p0.05).2006年4月~2007年1月空气真菌浓度变化曲线呈双峰型,2个高峰分别出现在5月和9~10月,浓度可达5 000 CFU.m-3以上.填埋区4~7月空气真菌09:00~11:00的浓度低于15:00~16:00,在8月~次年1月趋势相反.空气真菌粒子在Ⅲ~Ⅴ级约占总数的75%.填埋区和渗滤液处理区的空气真菌中值直径均为2.9μm,生活区为2.8μm,3个功能区空气真菌的中值直径没有差异(p0.05).     

北京市居家空气微生物粒径及分布特征研究

室内外空气微生物对人们健康的危害不仅与微生物的种类和浓度有关,而且还与微生物粒子的大小及粒径分布特征密切相关,并且不同粒径的空气微生物对人们健康影响的作用机制不同.在北京市不同方向选取31户有1～10岁儿童的家庭进行空气微生物取样,系统研究了室内家庭空气微生物粒径及分布特征.结果表明,室内空气细菌和真菌粒径分布特征不随家庭环境、季节特征、儿童性别、房屋结构的变化而变化,但空气细菌和真菌的粒径分布特征不同.总体上空气细菌和真菌粒径均呈对数正态分布,但空气细菌粒子百分比从Ⅰ级(>8.2μm)到Ⅴ级(1.0～2.0μm)逐渐增加,Ⅵ级(<1.0μm)细菌粒子百分比急剧下降,最高值出现在Ⅴ级,而空气真菌粒径百分比从Ⅰ级～Ⅳ级(2.0～3.5μm)逐渐增加,而后从Ⅳ级～Ⅵ级真菌粒径百分比急剧下降,最高值出现在Ⅳ级.不同优势真菌属的粒径分布也不相同,枝孢属、青霉属和曲霉属呈对数正态分布,最高值出现在Ⅳ级,而链格孢属为偏态分布,最高值出现在Ⅱ级(5.0～10.4μm).室内空气细菌的中值直径明显大于空气真菌,1 a中空气细菌和真菌春、夏、秋季的粒径明显大于冬季.     

城市污水处理厂生成的微生物气溶胶的污染特性

为探明城市污水厂生成的微生物气溶胶的污染特性,于2011年6～7月利用Andersen六级撞击式采样器对西安市第三污水处理厂不同污水处理单元的微生物气溶胶进行现场采样,利用平皿培养和菌落计数法检测分析了细菌、真菌和放线菌这3类微生物气溶胶的浓度、粒径分布和中值直径.结果表明,污水处理厂污泥脱水车间的细菌和放线菌气溶胶浓度最高,分别为7 866 CFU.m-3±960 CFU.m-3和2 139 CFU.m-3±227 CFU.m-3,而真菌气溶胶浓度最高出现在氧化沟,为2 156 CFU.m-3±119 CFU.m-3.细菌、真菌和放线菌气溶胶粒径分布均呈偏态型,其中细菌和真菌的粒径分布峰值出现在2.1～3.3μm范围,而放线菌气溶胶粒径分布峰值出现在1.1～2.1μm范围.总体上,污水厂中细菌气溶胶中值直径>真菌气溶胶中值直径>放线菌气溶胶中值直径.另外,微生物气溶胶的空间变化特征表现为粒径大的微生物气溶胶浓度减少率大.3类微生物气溶胶浓度减少率的变化程度从大到小依次为细菌>真菌>放线菌.     

北京市夏季空气真菌生态分布特征

研究了北京市夏季空气真菌的群落结构和分布特征．结果表明,空气真菌优势菌属依次为枝孢属(Cladosporium)、链格孢属(Alternaria)、无孢菌(non—sporulating mycelia)、青霉属(Penicillium)和曲霉属(Aspergillus),其中枝孢属浓度占总浓度的47．2％,出现频率为100％,是绝对的优势真菌属．在不同的功能区,教区枝孢属最多,占53．5％,交通干线青霉属和链格孢属最多,分别占7．2％和24．3％．公园绿地无孢菌占31．7％,明显多于教区和交通干线,不同的环境条件能够改变空气真菌类群的浓度．公园绿地和教区空气真菌总浓度明显高于普通干线(P＜0．01)．空气真菌的粒子径主要分布在1．0—6．0um,约占总数的70％,呈对数正态分布．公园绿地空气真菌中值直径大于交通干线和教区,分别为2．50um,2．37um和2．04um．     

青岛近海生物气溶胶中可培养微生物浓度及群落多样性的季节变化

为了研究近海生物气溶胶中可培养微生物浓度和群落多样性,于2009年7月~2010年6月在青岛两个采样点连续采集生物气溶胶样品,分析了其中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的浓度,并计算了Shannon-Weiner指数、Simpson’s指数和Pielou指数.结果表明,陆源细菌和海源细菌月均浓度分别为12~436 CFU·m-3和25~561 CFU·m-3,陆源真菌和海源真菌月均浓度分别为0~817 CFU·m-3和11~1 346 CFU·m-3之间.陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌浓度在冬季月份较低,2月达到最低值,在春夏月份较高.海源微生物对总可培养类微生物的贡献高于陆源,平均占63%.可培养微生物物种数在17~102之间,与微生物浓度具有一定的相关性,但并未呈现出明显的季节变化.3种指数表明,生物气溶胶中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的群落结构在2月最简单,1月、11月和5月群落多样性较高,群落多样性与浓度的季节变化特征并不一致,而且不同类别的微生物群落存在季节和空间差异.     

南京市校园室内空气微生物特征

为调查南京市学校教室内空气微生物污染状况,本研究各选一所幼儿园、小学、初中和大学,每所学校分别随机选取10间教室,采用六级安德森采样器进行空气微生物采样.研究发现,在南京地区所调研的这4所不同类型的学校中,幼儿园室内空气微生物浓度最高,细菌和真菌浓度均值分别为605CFU/m³和648CFU/m³,均显著高于其余3所学校.室内细菌和真菌粒径分布趋同,峰值均出现在Ⅴ级（1.1~2.1μm）.仅在大学教室内,发现环境参数与空气微生物浓度存在显著相关性.幼儿园教室内学生每天吸入的细菌和真菌剂量分别为150.2CFU/kg和160.9CFU/kg,均显著高于其他学校学生.     

梅雨期大学宿舍室内生物气溶胶浓度及粒径分布

大学宿舍室内生物气溶胶可通过空气传播,可能会危害学生身体健康.本研究调查了梅雨期大学宿舍室内生物气溶胶浓度和粒径分布特点,对其同空气颗粒物浓度、环境温度和湿度的Spearman相关性进行了研究,分析了学生活动对宿舍室内气溶胶的影响.结果表明,学生宿舍室内的细菌和真菌气溶胶平均浓度分别为(2 133±1 617)CFU·m~(-3)和(3 111±2 202)CFU·m~(-3),真菌气溶胶的浓度明显高于细菌.学生宿舍室内的PM1、PM_(2.5)、PM10与细菌气溶胶浓度呈负相关,与真菌气溶胶浓度呈显著负相关;PM_(2.5)与可吸入细菌气溶胶呈正相关,PM_(10)与可吸入真菌气溶胶呈正相关;环境温度与细菌和真菌气溶胶浓度呈正相关,环境相对湿度与细菌和真菌气溶胶浓度呈负相关.在下午,宿舍室内真菌气溶胶浓度显著增加,上午和下午生物气溶胶的粒径分布有差异.本研究结果将为评价高校学生宿舍室内空气质量提供基础数据.     

夏秋季节北京市居家室内微生物多样性的变化特征

室内空气中过高浓度的生物粒子有害人体健康.空气中的微生物通常与灰尘结合在一起,然而目前对家庭室内灰尘微生物多样性及其随季节变化特征的报道较少.本研究在北京市选择1户家庭,在夏季和秋季定期采集灰尘样品,通过高通量测序研究细菌和真菌群落组成及多样性,并分析细菌-真菌的网络互作特征.结果显示,室内灰尘细菌和真菌群落Shannon指数及Chao1指数夏季均显著高于秋季（p<0.05）.此外,室内灰尘细菌群落结构夏季与秋季无显著差异（p>0.05）,主要类群为假单胞菌属（Pseudomonas）、考克氏菌属（Kocuria）和芽孢杆菌属（Bacillus）;真菌群落结构夏季与秋季则明显不同（p<0.05）,夏季优势类群为曲霉属（Aspergillus）、链格孢属（Alternaria）和裂褶菌属（Schizophyllum）,而秋季曲霉属占绝对主导地位.室内灰尘微生物网络互作具有明显的季节特征,夏季微生物互作主要为细菌-细菌,以及细菌-真菌的正相互作用;而秋季微生物互作比夏季更紧密,以细菌-细菌的正相互作用为主.这些结果可为构建健康的居家环境提供参考依据.     

养鸡场空气微生物污染及工人呼吸暴露风险

动物养殖场是空气环境微生物污染的重要来源,然而目前关于养殖场空气中微生物污染特征的时间规律少有报道.针对以上情况,以蛋鸡场为例,采用16S rRNA基因扩增子测序分别对养殖场空气和粪便环境中细菌分布特点及呼吸暴露展开为期80余周的研究.结果表明,空气和粪便样本中16S rRNA含量范围分别在6.08×10⁵ ~4.90×10⁶ copies·m^-3和4.27×10⁸ ~1.15×10¹⁰ copies·g^-1之间.空气中细菌浓度的平均值在冬季显著高于夏季,而生物多样性则呈现相反趋势.蛋鸡场空气与粪便中的优势细菌门均为厚壁菌门（Firmicutes）.在所调查时间内,空气中前3个优势菌属的种类较为稳定,依次为乳杆菌属（Lactobacillus）、拟杆菌属（Bacteroides）和栖粪杆菌属（Faecalibacterium）,而粪便中优势菌属则随养殖时间的增加波动较大.空气和动物粪便中细菌和致病菌群落结构的相关性均不显著,但不同介质中两种目标微生物的含量均显著相关.粪便中细菌的气溶胶化指数随养殖时间的增加而呈上升趋势,而致病菌趋势相反.其中,瘤胃菌科torques属（[Ruminococcus]_torques_group）、拟杆菌属（Bacteroides）和栖粪杆菌属（Faecalibacterium）为最易发生气溶胶化的前3个致病菌属.养鸡场工人的细菌呼吸暴露具有季节性差异,其中细菌和致病菌摄入量的平均值分别为2.54×10⁷ copies·d^-1和2.87×10⁵ copies·d^-1.研究结果将为系统评估养殖场空气微生物的污染特征和潜在健康风险,对以及制定相应的职业暴露行业标准和防控措施提供科学依据.     

养鸡场空气中抗性基因和条件致病菌污染特征

集约化养殖场被认为是空气环境中抗性基因和致病菌的重要来源.本研究采集了养鸡场粪便和舍内外空气样本,对其抗生素抗性基因和条件致病菌的种类进行分析,包括五类抗生素(β-内酰胺类的23个基因、四环素23个基因、喹诺酮5个基因、磺胺类5个基因和红霉素2个基因)抗性基因、5种条件致病菌(肠球菌属、大肠杆菌属、葡萄球菌属、弯曲杆菌属和产气荚膜梭状芽胞杆菌属各1个基因)以及一类整合子(int I1)特异基因;并利用荧光定量PCR对检出率较高的典型基因浓度进行检测.结果显示,空气中5类抗生素抗性基因分别检出8、7、2、3和2个,同时检测到两种致病菌.目标基因在舍内空气中的检出率小于等于粪便样本.蛋鸡和肉鸡舍内空气中总细菌基因(16S r DNA)浓度为106copies·m-3,其他典型基因浓度约104copies·m-3,且在舍外的浓度要远低于舍内.抗生素抗性基因和条件致病菌基因在空气中所占比例高于粪便,舍内高于舍外.初步研究结果表明,粪便可能是舍内抗生素抗性基因、条件致病基因以及一类整合子的重要来源.本研究结果将为集约化养殖场抗生素抗性基因和致病菌的来源分析,以及养殖场对周边空气环境污染的风险评估提供基础数据.     

基于16S rRNA基因测序法分析北京霾污染过程中PM2.5和PM10细菌群落特征

2013年1月8~14日,北京出现了严重的霾污染.霾污染时高浓度的大气颗粒物增加了暴露人群的健康风险,而大气中的微生物也可能带来一些风险,但目前对霾污染时大气中微生物组成了解较少.本研究选取了2013年1月8~14日北京7d的PM2.5和PM10采样样本,通过对细菌16S rRNA基因V3区扩增和Mi Seq测序,得到PM2.5和PM10中的细菌群落结构特征,并将结果与相同采样样本的宏基因组测序结果及三项国外基于16S rRNA基因测序方法的大气中细菌研究结果进行了比较.研究发现7 d连续采样条件下,PM2.5中细菌群落结构在门和属的水平上均差别不大.在属级别上,节杆菌属(Arthrobacter)和弗兰克氏菌属(Frankia)是北京冬季大气中细菌群落的主要类群.16S rRNA基因测序与宏基因组测序结果对比分析发现,在属级别上,两种分析方法中有39个相同的属类群(两种分析方法丰度前50的细菌类群合并所得),弗兰克氏菌属(Frankia)和副球菌属(Paracoccus)在16S rRNA基因测序分析结果中相对含量较多,而考克氏菌属(Kocuria)和地嗜皮菌属(Geodermatophilus)在宏基因组测序结果中相对含量较高.在门和属的水平上,PM2.5和PM10中细菌群落结构特征呈现出相似的规律.在门水平上,放线菌门(Actinobacteria)在PM2.5中的相对百分比较大,而厚壁菌门(Firmicutes)在PM10中的相对百分比较大.在属水平上,梭菌属(Clostridium)在PM10中的相对百分比较大.与三项国外基于16S rRNA基因测序研究结果对比发现,尽管在采样地点和采样时间上有较大差异,大气中普遍存在一些相同的细菌类群,且近地面大气细菌群落结构特征相似度较高,区别于高空对流层中细菌群落结构特征.     

杭州市家庭室内空气中PBDEs的污染现状与特征

分析评价了杭州市家庭室内空气中多溴联苯醚(PBDEs)的污染现状及特征.结果显示:杭州家庭客厅空气中气相和颗粒相PBDEs的总浓度平均值分别为52.57 pg·m-3,范围为21.37～83.47 pg·m-3、卧室浓度为43.78 pg·m-3,范围为28.72～58.75 pg·m-3,BDE-47和BDE-99是家庭室内空气中最重要的两种单体,占总浓度的62.75％.室内空气中气相PBDEs浓度是颗粒相的1.49倍.高层建筑中的PBDEs浓度与低层建筑差别不大,均处于较低水平.PBDEs的理化性质、环境条件是影响其气固分配的重要因素.     

补给水质与社会活动对白洋淀湿地微生物的影响特征

为了阐明白洋淀湿地补水水质与社会活动对湿地生物群落的影响,研究了淀区不同区域水体中细菌、真菌和古菌群落的变化特征.分别在淀区入口的府河（NBB）、人类社会活动频繁旅游区域（NBD）和居民生活养殖区域（NBX）以及村庄稀疏区域（NBN）采集样品,对样品的理化特征及生物群落进行研究.结果表明,在NBB水体中有机污染物COD浓度为12.35 mg·L^-1,总氮浓度为10.12 mg·L^-1,污染物浓度较高;NBD和NBX水体中污染物比NBB少.NBN水质较好,其COD和总氮浓度分别为6.9 mg·L^-1和1.82 mg·L^-1.NBB细菌种类较多,多样性指数为5.86,NBN最少为4.78.所有样品中优势细菌菌群均为变形菌门,该菌门在NBN样品中占细菌群落总数的68.8%.真菌在NBB中多样性指数仅为2.14,NBN真菌种类较多,多样性指数为3.23,在NBD和NBN出现壶菌门,分别占真菌总数的5.4%和9.8%,该菌群是难降解有机碳的主要分解者.在NBN中古菌多样性偏低,所有样品中泉古菌门（Crenarchaeota）为优势门类,在NBB、NBD、NBX和NBN样品中所占比例分别39.0%、51.9%、47.3%和30.1%,其次为盐杆菌门（Halobacterota）.白洋淀湿地水体富营养化及微生物群落变化的主要因素是外源污染与内源污染共同作用结果,外源污染与内源污染使水体中有机物与氮磷含量增加,微生物群落结构发生了明显改变.     

合肥市夏季大气颗粒物中微生物群落的高通量测序分析

大气颗粒物的组分、来源和时空变化特征等方面已进行了广泛的研究,但对占大气颗粒物25%的生物气溶胶中细菌和真菌等微生物群落的研究较少.本文使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和离子色谱仪（IC）分别测定了大气颗粒物中痕量元素和水溶性离子的含量,并结合高通量测序和荧光定量PCR分析了合肥市7~9月大气颗粒物PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀中微生物群落组成及其来源.结果表明,不同粒径下细菌群落多样性无显著差异（ANOVA,P>0.05）,雨天细菌和真菌群落多样性均高于晴天,所有样品中细菌群落多样性均显著高于真菌群落多样性（ANOVA,P<0.01）;大气中细菌的优势菌门为变形菌门（46.19%）、厚壁菌门（33.42%）、拟杆菌门（10.99%）、蓝藻门（3.33%）和放线菌门（2.11%）,真菌的优势菌门为子囊菌门（73.23%）、担子菌门（5.78%）、被孢霉菌门（3.41%）和毛霉门（0.10%）;通过分析潜在源环境的指示物种,发现土壤、植物叶片和动物粪便是合肥市大气中细菌群落的主要来源,真菌群落的主要来源是植物叶片和土壤;细菌群落主要受K、Pb、Al、Fe、Mg、Ca、Na⁺、NO₂^-和风速（WS）影响,而真菌群落的主要影响因素是V、Mn、Sr、NO₂^-、NO₃^-、Na⁺、Cl^-、空气质量指数（AQI）和PM₁₀;此外,在细菌和真菌群落分析中鉴定到了不动杆菌属、链球菌属、肠杆菌属、假单胞菌属、代夫特菌属、沙雷氏菌属、木霉属、链格孢属和曲霉属等9种致病菌,它们可以导致人类和其它生物的多种疾病.本文的研究结果有助于揭示大气微生物的各种特性及其影响因素,以及对人类健康的影响,对后续研究和政府相应政策的制定具有重要的参考价值.