空气中微生物的分布现状及防治专项措施研究应用.doc

空气中微生物分布现状及防治办法研究 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： 空气中微生物分布现状及防治办法研究辽宁工程技术大学环境11-2乔利敏摘要：随着社会发展人类进步，对于环境污染和控制，已成为各国科学界、公众和立法注意焦点之一。大气微生物污染是环境污染之一，大气微生物可以导致人类及动植物疾病传播，导致工农业产品腐烂变质，特别近年SARA、禽流感、超级细菌等疾病流行和暴发，特别是近年来室内污染加剧，威胁到人类健康及经济发展1。为保护和改进人类生存环境，内外不少学者对大气微生物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、研究进展及防治办法等进行综述。核心词：大气微生物；分布现状；污染特性；防治办法Abstract：With the social development of human progress，for the control of pollution and the environment，has become one of the focus of national attention to the scientific community，the public and the legislature. Airborne microbes pollution is one of environment pollution，airborne microbes can lead to the spread of diseases in humans and animals and plants，industrial and agricultural products cause rot，especially in recent years，SARA，avian flu and other diseases prevalent superbugs and outbreaks，especially in recent years，indoor air pollution intensifies，threat to human health and economic development. To protect and improve the human environment，both inside and outside of microbial pollution of the atmosphere，many scholars conducted a comprehensive study. In this paper，the characteristics of microbial origin abroad atmospheric pollution distribution，research progress and control measures were reviewed.Keyword：airborne microbes；distribution of the status quo；Pollution Characteristics；Prevention0：引言随着社会发展，大气环境问题备受关注。近年来，关于大气环境和污染监测技术得到很大提高。然而，当前，在国内环保系统大气污染关注焦点依然是理化性质污染，如，烟尘，粉尘，TSP，PM10，SO2，NOx，光化学烟雾等等，对与人类与生俱来大气微生物问题关注却较少，关于知识局限性，大气微生物污染监测还没有起步。然而随着SARS、H1N1等疾病大肆传播，迫使环保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、研究进展及防治办法等进行综述。1 大气微生物特性来源大气中微生物无所不在，大气微生物污染(at-mospheric microbial pollution)是大气中微生物遇到适当生存条件就大量繁殖，导致其在一定空间围内数量骤增，使位于该区域免疫低下人和其她生物因接触、呼吸、吸食而感染，进而导致疾病大面积传播，对人们生命财产及区域生物多样性产生极大威胁24。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距离；也可通过土壤和水体传播。而不同于空气中化学污染物质，不能生长和繁殖。如，SO2中硫元素自身可以转变成其她成价态硫，不生长或繁殖。空气中微生物在强烈阳光下不久就会失去活性或者死亡，在条件适当时某些微生物又不久恢复活性，接触到它有机体将会携带它，促使它生长、发育、繁殖。如果这个有机体是人或者其她动物,当自身免疫系统减少时或者局限性以控制微生物数量时就会发病。此外，空气中微生物还也许随着生存环境变化,随时发生变异。空气中高浓度化学污染物质经常伴有刺激性气味，有尚有颜色，而大气中微生物肉眼经常看不见，也没有刺激性味道。大气物理化学污染严重，如，粉尘污染，可觉得微生物提供载体，扩大其传播范畴，同步减少生活在其中人群和其她动植物免疫力，提高发病率。1.2 大气微生物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活体，重要来源于土壤、水体表面、动植物、人体以及生产活动、污水污物解决等。空气中自然微生物重要是非病原性腐生菌。据Wright报道,各种球菌占66%、芽孢菌占25%、尚有霉菌、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。在病人集中医院,空气中除了自然微生物外，尚有各种病原菌。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各种、病毒有鼻病毒、腺病毒等约几百种,此外,尚有支原体、衣原体等。由于受到各种环境因素影响，不同地区空气中微生物种类也不相似。在空气中微生物以革兰氏阳性菌为主，Shaffer等对都市、乡村、森林、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细菌属。大气中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微生物所形成胶体体系，其粒径谱范畴很宽，约0.00210-3mm30.00010-3mm。与人类疾病关于微生物气溶胶粒子直径普通为4.00010-3mm20.00010-3mm；真菌则以单个孢子形式存在于空气中。不同微生物气溶胶粒径大小不同：病毒0.01510-3mm0.04510-3mm，细菌0.30010-3mm15.00010-3mm，真菌3.00010-3mm100.00010-3mm，藻类0.50010-3mm，孢子6.00010-3mm60.00010-3mm，花粉1.00010-3mm100.00010-3mm。不同都市，同一都市不同区域以及不同人用不同办法测出微生物气溶胶粒径各不相似，但对人体健康有害病原微生物大某些粒径范畴在10.00010-3mm以内，这也是环保部门加强对大气环境污染物PM10监测重要因素之一。溶胶粒径重要在0.25-30 m间变化。微生物气溶胶具备6大特性：来源多相性、种类多样性、活性易变性、播散三维性、沉积再生性、感染广泛性。微生物气溶胶活性从它形成瞬间开始就处在始终变化状态。影响微生物气溶胶衰减和总量因素诸多，重要是气溶胶化前悬浮机制以及各种环境因素。大气中微生物数目、菌谱是评价环境空气质量及其危害人体健康限度重要指标，影响空气微生物群落构造重要因素有：大气温度、相对湿度、风速、光照等。2 大气微生物污染现状2.1 研究历史及成果大气微生物研究可追溯到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进展，国内也对大气微生物进行了不同层面研究。像北京、天津、兰州、沈阳和乌鲁木齐等地均有大气微生物污染报道。国外对空气微生物来源、类型、粒谱范畴以及影响空气微生物群落变化因素进行了较系统研究。当前，中华人民共和国对空气微生物研究多为调查研究，即在一定期间内对某种场合进行空气微生物采样，理解微生物浓度、种属等状况。这些场合涉及室内和室外。室外有：都市各功能区、湖泊、海洋、校园、垃圾填埋场、以及不同风景区等。室内则有：医院、各种文化娱乐场合、厂房、旅店、大型商场、图书馆、展览馆、列车车厢等。研究中采用检测指标有：菌落总数、细菌总数、真菌总数，以及有针对性病原菌、条件致病菌及微生物耐药状况等57。2.2 污染现状都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、格尔木等都市大气中微生物都进行了综合分析研究。各都市由于地理位置、工业构造、人口容量、都市发展限度、都市生态构造等不同,大气中微生物污染限度也有所区别。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。例如：重庆某些地区64个普查点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51.2%，葡萄球菌次之；京津地区大气菌区调查表白，微球菌属为第1优势菌,，葡萄球菌属次之，芽胞杆菌居第3，所鉴定细菌重要是革兰氏阳性菌。2.3 分布特性影响大气细菌粒子浓度变化因素，如大气温度、相对湿度、风速、日辐射强度从上午-中午-晚上呈周期性变化,人类生产和生活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810。大气中微生物与人类活动、每天不同步间、每年不同季节以及气象状况均有密切关系。有研究表白，人流量与空气微生物含量呈正有关，车流量与空气微生物含量呈明显正有关；大气微生物含量与大气监测指标PM10、SO2、NO2分析成果有一定有关性，与PM10呈明显正有关。由于受人活动和化学污染物影响，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，大气微生物污染由重到轻顺序为商业区、交通区、居民区、工业区、文化区、风景区、对照区1113。病原微生物在颗粒中存活，受颗粒中蛋白质等有机物含量以及外界条件，如，环境温度、湿度等影响。空气温度对空气微生物水平影响取决于微生物种类和取样环境，相对湿度能增长空气细菌和真菌平均水平。依照用疫苗气溶胶在不同温度、湿度下实验成果，在低温(10 14)、低湿度(相对湿度40%50%)组微生物存活率较高；在中温(20 25)、中湿度(相对湿度60%70%)组微生物存活率次之；在高温(28 30)、高湿度(相对湿度80%90%)组微生物存活率更次之。温度升高存活率下降；这与空气传播疾病在寒冷季节发病较多相符。3 大气微生物研究进展3.1 取样办法大气微生物取样有两种惯用办法，自然沉降法和气流撞击法。自然沉降法以其采样简朴易行、经济实用而被广泛应用。但有研究表白这种采样办法不能精确反映一定容量空气中微生物数，同步易受气流等环境因素影响，检测成果误差较大。气流撞击法能较精确地测知大气中微生含量，普通以为撞击法能采集悬浮在大气中微生物颗粒，并且不受环境气流影响，采样量相对精确。然而，当前，还没有一种采样技术能保证微生物标本尽量反映原始状态，又因空气微生物采样是由多方因素决定，因此用各种采样器及各种分析办法进行联合测定比较科学。3.2 分离鉴定办法 空气微生物研究办法分为两大类：培养基办法和非培养基办法。培养基法是老式空气微生物检测办法，将采集微生物通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，拟定为什么种微生物。鉴定办法重要有：核酸分子杂交、16SrRNA序列分析、DNAG+C含量分析、质谱、色谱分析、以及免疫学办法与光学技术相结合全自动分析办法。培养基法需要耗费大量时间和劳动力，只可以检测活可以在培养基上生长微生物。环境中只有少某些微生物是可以培养，通过培养基法只能检测到空气中一小某些微生物。非培养基法，是在采样后不通过培养就进行计数、鉴定办法。重要有光学显微镜、荧光显微镜、电子扫描显微镜和流通式血球计数等检查办法，以及PCR检测法。PCR 检测法具备敏感性高、迅速、特异性强等特点，可以检测出环境样品中绝大多数微生物。特别是定量PCR(qPCR)，不但敏捷度高、检测迅速，还可以实现对DNA 或RNA 绝对定量分析。1999 年Haug land 等第一次用qPCR检测了微生物气溶胶，证明qPCR可以迅速定量空气中某种微生物气溶胶浓度。近来几年qPCR在空气微生物气溶胶研究中应用较多，显示了良好应用前景。此外，DNA芯片技术、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等技术也在空气微生物研究中得到了应用。非培养基法发展使得空气中越来越多微生物被鉴定，还可以更好掌握空气微生物时空变化。3.3 污染评价办法 当前国内室内空气微生物污染评价原则普通按照中科院生态研究中心推荐大气微生物评价分级原则进行评价。而室外大气微生物监测评价原则尚无统一根据。当前惯用是中科院生态研究中心推荐大气微生物评价分级原则，但是这一原则有自己缺陷。微生物总数这一指标，由于微生物种类繁多，要监测所有种类是一件是乎不也许完毕工作，因此不也许在基层单位作为一种评价指标进行应用。另一种是生物多样性指数评价原则。生物多样性指数则是将微生物多样性看作为环保目的，既考虑到生物种群丰富度，也考虑到均匀度，其敏捷度要明显高于大气微生物评价分级原则。用多样性指数评价重要难点是需要对微生物进行分类鉴定(重要是区别不同种类，不一定要拟定为哪一种)，要有一定技术支撑作保证。4 大气微生物防治办法4.1 监测状况当前，中华人民共和国对于大气中微生物监测只局限于科研院所做研究性监测，如，中华人民共和国科学院、第三军医大、成都医学院、广东省微生物研究所、军事医学科学院等。关于科研，为大气微生物监测奠定了理论基本，由于许多研究工作只是刚刚起步，尚有诸多问题需要进一步研究。大气微生物监测设备比较多，如，Andersen型6级空气生物采样器、JWL-B新型固体撞击式多功能微生物监测仪等，重要采用过滤法和沉降法采样。监测原理是通过设备把微生物样品采集到适当它们生长培养基表面，在适当温度、湿度下培养一段时间后，每个分散菌子和孢子会形成1个肉眼可见细胞群体即菌落，通过观测菌落特性和计数，大体可以鉴别空气中微生物种类和数量。办法局限性使平皿计数法只能检出生长细菌，不能检出样品中所有细菌，而环境大气中细菌种类数量较多，生活习性各异，不能在统毕生长条件下所有生长出来。国家环保部门对于微生物监测相对较少，当前还着重于环境中无机污染物监测。近年来，随着环境污染治理技术不断提高，有机污染物徐徐成为环境中重要污染物，已开始注重对有机污染监测，有了许多成熟有机污染物检测办法。微生物污染监测仅局限于对饮用水、污水、地表水等水体中细菌总数、总大肠菌群、沙门氏菌和链球菌监测，对于大气环境中微生物监测还没有起步，当前，只处在提出对室内环境空气中细菌总数检测办法和原则。由于人们对室内环境质量不够注重，不乐意付费对家中居住环境进行监测，多数市级环保监测部门又由于室内监测业务少，收费低，不肯开展此项工作。从开始，依照国家环保部门规定，市级环境监测部门开始对市区内汽车站、宾馆、影院、超市等人群密集公共场合开始了每季度1次监测，监测项目仅限于苯、甲醛、氨等近年来人们关注项目；对于大气微生物监测还没有涉及。在运都市，市防疫站开展了室内环境监测，尚有几家套用资质或没有监测能力部门也开展室内环境监测，重要目是推销清除室内污染产品。因而，咱们环境监测系统对于大气微生物污染监测还属于空白，有刚刚开展工作，但检测能力有限。世界卫生组织以为空气中细菌浓度为700 cfu/m31 800 cfu/m3时，存在发生空气感染明显危险因素，当1 800 cfu/m3时,就安全得多。依照国家质量监督检查检疫总局、国家环保总局和卫生部颁布GB/T 18883-室内空气质量原则，室内空气菌落总数2 500 cfu/m3为合格。4.2 防治办法从众多学者对大气中微生物污染研究成果可以看出，影响大气微生物污染因素诸多，重要涉及人因素(人流、车流)、气象(气温、湿度、风速)、环境(绿化、地理位置、水、化学污染)。控制大气微生物污染途径重要从如下方面考虑：合理规划，减少污染，加强绿化，定期监测，防患于未然。合理规划都市布局，对人活动、车流量多闹市区、交通区、生活区增长绿化面积，各种植能产生杀灭空气中微生物分泌物植物(如龙柏、银杏、腊梅、圆柏、芭蕉、侧柏、碧桃等)。合理调节都市生态环境，充分发挥降雪、降雨对大气微生物净化作用。森林、喷泉、瀑布周边产生负离子也具备杀菌作用14。通过清洁生产、控制汽车尾气等办法减少大气中化学污染物，使太阳紫外线更好地发挥杀菌作用。5 大气微生物研究发展方向及趋势当前众多学者均来用自然沉降法，对大气中细菌总数污染现状进行调查研究。也有人对大气中真菌含量进行了分离记录，并对细菌总数和真菌总数动态变化规律进行了探讨。研究成果显示，各地区大气环境在不同限度地受到微生物污染，有地区大气微生物污染己比较严重。随着经济发展，人民生活水平提高，人们对环保意识加强，对居住环境质量规定也越来越高，因而，深人研究大气微生物污染，已成为此后大气环境质量研究一种方向15。随着人类社会发展，大气微生物污染状况在许多地区已比较突出。有害微生物作为大气中活污染物，它对大气环境质量不良影响也越来越大。作为一种特殊污染物，应当与SO2、NOX等其她大气污染物同样被列入寻常环境监测工作中，为大气环境质量评价提供更详尽精确应用资料和基本数据。参照文献：1 清华大学室内空气品质检测中心.室内空气微生物污染防治重要性和迫切性EB/OL.-01-08. 2 于玺华.当代空气微生物学M.北京:人民军医出版社,:51-52.3 史军致.浅谈全面进一步开展大气微生物污染检测必要性.山西能源与节能,60(3)： 82854 孙平勇,刘雄伦,刘金灵等.空气微生物研究进展.中华人民共和国农学通报.,26(11)：336-340.5 徐丙荣,司东霞.聊都市空气微生物污染检测及评价J.微生物学志,28(4):107-109. 6 张婧,夏立江.垃圾填埋场空气微生物浓度时空分布特性J.农业环境科学学报,28(6):1332-1336.7 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