杭州市空气微生物群落结构与浓度分布特征研究

摘要

空气微生物污染是造成流行病爆发的主要原因之一，他们往往比化学污染更加难以预防和控制。2003年全国性非典型肺炎和2009年甲型H1N1流感的暴发让我们意识到开展城市空气微生物污染研究的重要性和紧迫性。
　　本文以杭州市为对象，选取4个典型取样点，分别为延安路商业街(YRBS)、天目山路与教工路口(TJCR)、浙江工商大学教工路校区(ZJGUS JC)、西湖曲院风荷(BLQG)，(1)利用国产Andersen生物粒子取样器进行取样，研究了杭州市空气细菌群落结构特征和浓度时空变化规律以及其中值直径及粒径分布特征;研究了杭州市空气真菌浓度时空变化规律及及其中值直径及粒径分布特征;(2)还利用法国Bertin* Coriolisμ空气生物采样器进行取样，研究了杭州市空气微生物群落碳代谢特征研究。本研究主要取得了如下成果:
　　(1)杭州市空气细菌和空气真菌浓度变化差异显著。空气真菌浓度为848 CFU·m-3，空气细菌浓度为292 CFU·m-3。空气细菌浓度占了总空气微生物浓度的29.1％，空气真菌浓度占空气微生物总浓度的70.9％，其中YRBS空气细菌和空气真菌浓度比差异较小，BLQG空气细菌和空气真菌浓度比差异较大。4个取样点空气微生物总浓度差异显著，ZJGSUJC空气微生物总浓度最高，其次为YRBS和BLQG，TJCR最低;4个取样点空微生物总浓度具有明显的季节变化规律，夏季或秋季较高，冬季最低;4个取样点空气微生物总浓度日变化特征显著，一天中17:00浓度达到最高值，13:00达到最低值。
　　(2)杭州市4个采样点取得的样品中共分离鉴定789株空气细菌，共发现51属184种空气细菌。优势细菌种前5种为:藤黄微球菌(Micrococcus luteus)，玫瑰色库克菌（Kocuria roseus），巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，玫瑰色微球菌(Micrococcus roseus)，科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)，优势菌种超过1％的菌种加起来共占据总空气细菌数量的44.3％，优势菌属依次为:微球菌属(Micrococcus)，芽孢杆菌属(Bacillus)，考克氏菌属（Kocuria），葡萄球菌属(Staphylococcus)。4个采样点的优势菌属基本类似，为芽孢杆菌属、微球菌属、葡萄球菌属、考克氏菌属，这4种菌属占总数的40％及以上。不同季节空气中发现的菌属秋季较多，冬季较少。4个取样点空气细菌浓度差异显著，YRBS细菌浓度较高，其次为TJCR，BLQG细菌浓度最低。在季节变化上，TJCR、ZJGSUJC、BLQG在冬天的空气细菌浓度最小，YRBS在夏天的浓度值最小;ZJGSUJC和BLQG在四个季节中的浓度变化并不大，月变化与季节变化一致。在日变化上，TJCR和ZJGSUJC都是在13:00达到浓度最小值，在9:00达到浓度最大值。在粒径分布上，4个采样点分布一致，第一级采集到的空气细菌粒子最多;YRBS的空气细菌中值直径最大;中值直径的日变化与粒径变化不一致，TJCR和ZJGSUJC在13:00的中值直径最大，刚好与粒径分布相反。
　　(3)4个采样点的空气真菌浓度按从高到低排为:ZJGSUJC(1176CFU·m-3)＞BLQG(939 CFU·m-3)＞YRBS(719 CFU·m-3)＞TJCR(557 CFU·m-3)。4个采样点都在冬季达到浓度最低值，在夏季或秋季有个浓度高峰。在日变化上，4个采样点都在13:00达到浓度最小值，在17:00达到浓度最大值。在粒径分布上，4个采样点的空气真菌大部分集中在第三级、第四级、第五级，与空气细菌的粒径分布不一致;在一天的时间变化中，4个采样点在9:00时，分布在第三级的空气细菌粒子百分数要大于其他两个时间点。YRBS的空气中值直径最大，BLQG的中值直径最小;TJCR、ZJGSUJC、YRBS都在13:00达到空气真菌中值直径最大值，在17:00达到最小值，BLQG在3个时间点的变化不大。
　　(4)不同样点空气微生物样品平均颜色变化率(Average WellColor Development-AWCD)在培养240 h后达到稳定，并且4个样点的AWCD值即对单一碳源的利用能力具有显著差异，YRBS＞TJCR≈ZJGSUJC＞BLQG; YRBS、TJCR、ZJGSUJC和BLQG空气中微生物物种的多样性和丰富度依次减少;不同样点空气微生物对糖类和氨基酸类碳源利用程度较高，对其它碳源利用程度较低，且同一样点对不同单一碳源的利用程度也存在显著差异，YRBS对糖类碳源的利用程度最高，对聚合物类碳源利用程度最低，BLQG对糖类碳源的利用程度最高，对胺类碳源利用程度最低;不同样点空气微生物群落碳代谢基质主成分1(PC1)贡献度为43.8％，主成分2(PC2)贡献度23.4％，YRBS、BLOG和TJCR的空气微生物群落差异较大，碳代谢功能差异显著，而TJCR与ZJGSUJC碳代谢功能无显著差异。

目录

摘要

第一章 引言

第二章 空气微生物研究进展

1 城市空气细菌研究进展

1．1 空气细菌来源

1．2 空气细菌的主要类型

1．3 空气细菌的粒径特征

1．4 空气细菌群落变化的影响因素

2 城市空气真菌研究进展

2．1 空气真菌来源

2．2 空气真菌的主要类型

2．3 空气真菌的粒径特征

2．4 空气真菌群落变化的影响因素

3 城市空气微生物研究方法进展

3．1 传统法

3．2 新型技术

第三章 研究内容与方法

1 研究地点概况

2 采样器介绍

3 研究目标与基本思路

3．1 本研究的目标主要有

3．2 技术路线

4 研究内容

5 研究材料与方法

5．1 采样时间和采样量

5．2 实验仪器和实验试剂

5．3 培养基配置

5．4 基于Biolog GN2的微平板操作

5．5 采样

5．6 相关计算

5．7 菌种鉴定-细菌

6 统计方法

第四章 杭州市空气微生物浓度总体特征

1 杭州市空气微生物浓度特征

2 杭州市空气细菌和真菌浓度百分比

3 讨论

4 空气微生物总浓度时空变化特征

4．1 空间变化

4．2 时间变化

5 讨论

第五章 杭州市空气细菌群落结构特征

1 杭州市空气细菌群落与物种组成

1．1 杭州市空气细菌总体物种组成

1．2 杭州市空气细菌总体群落结构

2 不同取样点空气细菌群落结构与物种组成

2．1 不同取样点空气细菌物种组成

2．2 不同取样点空气细菌群落结构

3 不同季节空气细菌群落结构与物种组成

3．1 不同季节空气细菌物种组成

3．2 不同季节空气细菌群落结构

4 讨论

5 杭州市空气细菌浓度变化特征

5．1 空气细菌浓度空间变化

5．2 空气细菌浓度时间变化

6 讨论

7 杭州市空气细菌中值直径及粒径分布

7．1 空气细菌粒径分布特征

8 空气细菌中值直径

8．1 不同取样点空气细菌中值直径

8．2 不同时间空气细菌中值直径

9 讨论

第六章 杭州市空气真菌群落特征

1 空气真菌浓度变化特征

1．1 空气真菌浓度空间变化

1．2 空气真菌浓度时间变化

2 讨论

3 杭州市空气真菌中值直径及粒径分布

3．1 空气真菌粒径分布特征

3．2 空气真菌中值直径

4 讨论

第七章 杭州市空气微生物碳代谢特征

1 碳源平均颜色变化率(AWCD)

2 空气微生物群落功能多样性分析

3 空气微生物对不同种类碳源利用分析

4 空气微生物群落代谢功能主成分分析(PCA)

5 讨论

6 结论

第八章 结论与展望

1 结论

1．1 空气微生物物种组成与群落结构特征

1．2 空气微生物群落动态变化特征

1．3 空气微生物浓度特征

1．4 空气微生物浓度空间变化特征

1．5 空气微生物浓度时间变化特征

1．6 空气微生物粒径分布与中值直径变化特征

1．7 空气微生物群落碳代谢结构特征

2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主持参与项目及论文发表情况

声明