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生物氣溶膠的來源 、傳播及健康效應

2020-02-15

生物氣溶膠 ,通常是指空氣動力學直徑在100μm以內的含有微生物或來源于生物性物質的氣溶膠 。生物氣溶膠顆粒包括病毒 、細菌 、真菌、花粉、過敏原 、立克次體、衣原體 、動植物源性蛋白 ,各種菌類毒素和它們的碎片和分泌物等 。生物氣溶膠在傳染病、公共衛生 、大氣環境 、食品安全 、生態環境 、氣候變化 、生物反恐、疾病檢測以及環境與健康等方面均有重要影響 。

生物氣溶膠

生物氣溶膠的來源

生物氣溶膠主要來源于土壤 、植被 、水體等面源排放和動物(包含人類) 、醫院 、養殖場 、垃圾填埋場 、污水處理廠等源排放 。

土壤是生物氣溶膠重要的自然源 ,空氣細菌的種類與土壤中細菌種類相似 。

一些非自然的活動如農業活動 、污水處理和動物飼養等也是生物氣溶膠的重要來源 ,這些微生物中包含多種潛在的機會致病菌或病原體。

在污水處理過程中 ,污水中的微生物形成微生物氣溶膠 ,其中潛在的致病菌(包括一些耐藥菌)會對污水處理廠內的工作人員造成暴露健康風險 ,例如過敏性鼻炎 、哮喘 、慢性支氣管炎以及過敏性肺泡炎等 。同樣,使用污水處理廠的剩余活性污泥施肥也會對大氣環境造成污染 。
制藥污水處理廠中耐藥菌和機會致病菌的濃度比普通社區和市政污水處理廠的濃度更高 ,其附近的職工和居民的潛在健康風險也更高 。
動物飼養和繁殖過程也會產生生物氣溶膠 ,釋放到動物籠舍中 ,進而傳播到周圍的環境中 ,導致人畜傳染性動物病原體的傳播 ,危害人類和動物的健康 。此外 ,這些動物養殖場 、廢水處理廠也會排放耐藥基因到空氣中 ,從而對周邊環境構成額外健康風險 。室內的寵物和植物也是微生物氣溶膠的重要來源 。

生物氣溶膠的傳播方式

大部分微生物在室內的傳播都是由飛沫傳播或微生物氣溶膠的空氣傳播造成的。Wells提出Z早也是Z經典的空氣傳播理論 ,即生物氣溶膠的傳播方式有3種: 塵埃 、飛沫和飛沫核 。


世界衛生組織根據飛沫粒徑大小為5μm來界定飛沫核傳播(≤5μm)和飛沫傳播(>5μm)。對于同一種病原體 ,也可能同時通過不同的形式進行傳播 。根據飛沫粒徑的不同 ,可將其分為短距離傳播(個體之間的 ,距離一般小于1 m) 和長距離傳播(一般距離大于1m)兩種途徑 。

短距離空氣傳播途徑主要是基于傳染源與易感者之間的近距離接觸 。飛沫核中的病原體由于有蛋白質膜殼的保護 ,不易受到干燥和其他理化因素的影響 ,能存活相當長的時間 ,其傳播能力和致病性也較強。這些傳播都會受到個體、呼吸模式如打噴嚏 、咳嗽等因素的影響 。此外 ,兒童與成人的傳播模式也有所不同 ,原因之一可能是由于呼吸高度不同 。兒童具有更強的地面活動力度 ,微生物二次懸浮的力度也存在很大的差別 。

生物氣溶膠采樣

傳統的生物氣溶膠采樣方法是利用空氣微生物采樣器采集空氣中的生物氣溶膠樣本,然后進行實驗室培養 。因而生物氣溶膠采樣中的一個關鍵問題是如何保持其活性 。在粒子的收集和沉降過程中 ,微生物會由于機械壓力和脫水而失去發育能力 。測量得到的微生物濃度很大程度上依賴于采樣技術和分析方法。

生物采樣器主要依據撞擊 、碰撞 、過濾等機理采樣 ,因此可用不同的物理采集效率表征 。另外人們常常重視采樣過程中收集到的微生物的數量,卻忽略了它們的生存能力 ,因此采樣器的相關采集效率也直接影響檢測的結果。

目前已經開發了很多種收集生物氣溶膠的采樣器:單級或多級撞擊式采樣器 ,離心式采樣器 ,液體沖擊式采樣器 ,過濾式采樣器,以及成熟的生物氣溶膠在線監測技術。傳統大多數采樣器允許將微生物直接采集在瓊脂介質上 ,便于采樣后在合適的條件下進行培養,從而來確定微生物群落 。

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后記: 作為大氣顆粒物的主要成分之一 ,生物氣溶膠的健康效應也日益受到關注。生物組分的健康效應主要有過敏性疾病 、呼吸系統感染與癌癥 、病態樓宇綜合癥等 。致敏是生物氣溶膠常見的健康效應之一。許多細菌 、真菌可以分泌過敏原 ,引發過敏反應 。對于兒童哮喘與環境中的細菌暴露量間的關系進行研究,結果表明 ,兒童長期暴露于高濃度的不動桿菌屬 、乳酸菌屬 、奈瑟氏菌屬 、松樹葡萄球菌等中, 其患哮喘和枯草熱的幾率與所暴露細菌的濃度成正比 。




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