空气中的微生物

一、空气中的微生物

正常人每天大约要吸入10立方空气，现代社会中很多人每天大约有22个小时是在室内，而室内又是空气传播病原微生物高浓度富集的地方，因此室内空气质量已经被描述为现代建筑设计的重要问题之一。对于室内微生物的关注可以追溯到古代，在圣经中就曾记载了如何去除居所内不希望有的污染物。历史上的这种关注往往局限在防止污染性有机物引起的疾病传播上，而现代研究已经涉足引起人体不良反应的很多有机体、微生物细胞碎片，以及微生物的新陈代谢产物等方面。

大气中没有可为微生物直接利用的营养物质和足够的水分，这种环境不适合微生物的生长繁殖，因此大气中没有固定的微生物种类。但是由于微生物能产生各种休眠体以适应不良环境，有些微生物可以在大气中存在一段相当长的时间而不至于死亡，所以大气中仍能找到多种微生物。不同微生物种类其粒子尺度也不尽相同，它关系到微生物在空气中的生存、沉降、空间分布、传输和在人体呼吸系统中的沉积。不同粒子大小进入人体的呼吸系统的位置不同，产生的危害也就不同，10～30μm的粒子可以进入鼻腔和上呼吸道，6～10μm的粒子能沉着在次支气管内，而1～5μm的粒子能进入肺的深部。

空气中的细菌可分为三类:革兰氏阳性球菌(gram-positive cocci)、革兰氏阳性杆菌(gram-positive bacilli)和革兰氏阴性杆菌(gram-negative bacilli)。革兰氏阳性球菌细胞壁厚，很多还具有完整的菌表和黏液膜，许多细胞还保留着类胡萝卜素，因而能在室内环境甚至是空气中大量生长繁殖。所以空气样本可培养微生物中，阳性球菌占了85%～90%，主要菌属有微球菌(Micrococcus)、葡萄球菌(Staphylococcus)和链球菌(Streptococcus)。革兰氏阳性杆菌在空气中也比较普遍，特别是在多灰的不洁净的室内空间，因为它们通常被隔离在土中，能形成孢子，孢子对环境有极强的耐受能力。大多数的阳性杆菌很少或没有致病的潜力，但是也有例外，比如炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)，能引发炭疽病，并被用于生物战中。革兰氏阴性杆菌在水中几乎是无所不见，但是由于其细胞在气溶胶化过程中过于敏感，耐受压力的能力比较差，所以在空气中相对很少。不过阴性杆菌在生长、死亡等生理过程中会释放出内毒素，吸入后就可能会引发呼吸道损伤。比如“棉尘肺”(一种慢性肺病)和增湿器热(humidifier fever)就是由于内毒素引起的。

菌类占空气中微生物总数不到10%，它们的能动性比较差，但是它们能产生再生孢子(2～200μm)。菌体暴露于外界环境下可能会产生一些变应的(allergic)、传染的(infectious)或产毒的(toxigenic)反应，这些变应原性(allergenicity)和产毒性(toxigenicity)甚至在菌体死亡以后依然存在。人敏感的黏膜在接触到这些细菌之后，从温和的过敏综合征到激烈的气喘都可能引发。有的菌类虽然菌体本身对人体没有伤害作用，但是它们的一些产物却可能是对人体有害的。例如菌毒素，它是产毒菌类的新陈代谢产物，属高分子化合物，不易挥发，所以常与菌体本身形成整体，在空气中飘散，能使人体产生多种不良反应。黄色曲霉菌和寄生曲霉菌(Aspergillus parasiticus)释放的菌毒素，有强烈的致毒作用，常见于农产品中，在办公、住宅也时有所见。分支孢子属常被认为是最常见的空气传播菌体，也有报道它能引起人体的不良反应。一些产毒菌，如Stachybotrys chartarum(atra)就很容易在潮湿的纤维(如天花板吊顶和墙体装饰)上生存。研究表明，毒素也在孢子中找到，吸入葡萄穗霉菌(Stachybotrys chartarum)孢子就可能引发中毒，很少的产毒孢子就可能引起严重的肺部不适。

空气中能导致人体不良反应的有机体种类很多，除了细菌，还有病毒、藻类、寄生虫和嗜热放线菌等。许多微生物的新陈代谢产物也可能引起人体不适甚至致病，如前面曾提到的菌毒素，还有微生物挥发性有机化合物(microbial volatile organic compound，MVOC)，它是细菌、藻类、菌类的代谢副产物，虽然在空气中一般是低浓度的(ng/m³)，但是一旦浓度达到一定程度就会引起头晕、呕吐，并对皮肤、眼睛等敏感部分产生刺激。空气传播的病原菌和疾病主要有白喉棒状杆菌和白喉;溶血性链球菌和猩红热、风湿热;分枝杆菌和结核;肺炎链球菌、肺炎支原体和肺炎;奈瑟氏球菌和脑膜炎;博德特氏菌和百日咳;病毒和天花、流感等。主要种类是霉菌和细菌，霉菌常见种类是曲霉、木霉、青霉、毛霉、白地霉和色串孢(Torulasp)等。细菌有球菌、杆菌和一些病原菌。微生物在大气中的分布很不均匀，所含数量取决于所处环境和飞扬的尘埃量(表5-2)。

表5-2　　　　　　　　　　不同地点大气中的微生物数量