某高校校園空氣真菌分布特征及污染評價

熊 超，鄒 曉，喻闌清，李貴陽，汪國云

(貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

真菌是一類廣泛分布于自然界的真核生物，目前已知自然界中的真菌有12萬余種，空氣中的真菌有4萬余種［1，2］。空氣真菌是城市生態(tài)系統(tǒng)的一部分，它以孢子形態(tài)存在空中，主要來源于自然界的土壤、水體、動植物和人類［3，4］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明空氣中大部分真菌與人體健康息息相關(guān)，真菌孢子是主要的空氣致敏源之一，它是誘發(fā)支氣管哮喘、過敏性鼻炎、過敏性肺間質(zhì)炎、變應(yīng)性皮膚病的重要致敏因素［5，6］。李漢琳等［7］調(diào)查武漢市空氣真菌與呼吸道變應(yīng)性疾病的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)呼吸道變應(yīng)性疾病發(fā)病高峰期與空氣真菌濃度的高峰期基本吻合，對1674例呼吸道變應(yīng)性疾病患者進(jìn)行真菌皮膚試驗，陽性率約為10%。費世暖等［8］對黃石地區(qū)247例支氣管哮喘患兒采用多價真菌皮試液進(jìn)行變應(yīng)原皮膚點刺試驗，42.91%的患兒呈陽性。熊漢忠［9］等對鄂州市100例支氣管哮喘患者進(jìn)行真菌過敏原皮試，陽性率為35%。此外空氣真菌還是環(huán)境中各種物質(zhì)發(fā)生霉變的主要原因［10］，空氣中真菌濃度過高會導(dǎo)致環(huán)境污染，影響城市空氣質(zhì)量和人體健康［11］。近年來，隨著人們環(huán)境意識增強(qiáng)，各地有關(guān)空氣微生物的文獻(xiàn)報道增多［12－17］，但是針對校園空氣真菌分布特征的研究較少，大學(xué)校園是人口密集、人員活動頻繁的公共區(qū)域，空氣真菌對校園環(huán)境以及師生健康具有重要影響，監(jiān)測了解校園空氣真菌的污染情況和分布特征，對改善校園空氣環(huán)境質(zhì)量、保障校內(nèi)師生健康具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 取樣培養(yǎng)基

采用馬丁氏培養(yǎng)基［18］進(jìn)行空氣真菌取樣，每1 L 培養(yǎng)基配方:KH2PO41.0g、MgSO4·7H2O 0.5g、蛋白胨5.0 g、葡萄糖10.0 g、瓊脂15～20 g。制備時按培養(yǎng)基配方準(zhǔn)確稱取各成分溶化于少于所需要的水量中，加熱使各成分溶化，完全溶化后加入相應(yīng)量的1%孟加拉紅溶液(每1 L培養(yǎng)液中加入3.3mL)，補(bǔ)足水分到所需體積，自然PH，混勻后分裝于錐形瓶中經(jīng)1×105Pa滅菌30 min后冷卻至60℃左右，以無菌操作在錐形瓶中加入適量的1%鏈霉素(每100 mL培養(yǎng)液中加入鏈霉素液0.3 mL)，并將其倒入已滅菌直徑為9 cm的玻璃培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中倒入15～20mL。

1.2 采樣點設(shè)置

根據(jù)校園內(nèi)師生活動的主要區(qū)域分布，某高校校園(以下統(tǒng)稱研究區(qū))內(nèi)選取9個不同的采樣點，分別是室內(nèi):教室 －A(A1，A2，A3)、宿舍 －B(B1－男生宿舍，B2－女生宿舍)、食堂－C、圖書館－D，室外:籃球場－E和道路－F。各采樣點采用對角線布點法，每個采樣點6個重復(fù)，每個采樣點設(shè)置一個空白對照。各采樣點的空間分布見圖1，各采樣點的基本環(huán)境情況見表1。

圖1 各采樣點的空間分布Fig.1 The spatial distributions of each sampling site

表1 各采樣點的基本環(huán)境情況Tab.1 The basic environment of each sampling site

1.3 取樣時間

分別于2014年8月、10月和2015年1月、3月進(jìn)行共計4次取樣，每次連續(xù)取樣3天，每天取樣一次，4次取樣分別代表夏、秋、冬、春4個季節(jié)，上述9個不同采樣點的取樣工作均同時完成。

1.4 取樣方法

采用自然沉降法［19］，取樣時將裝有馬丁氏培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿放置于各取樣點處，將皿蓋打開，扣放于培養(yǎng)皿旁，暴露5 min后蓋上皿蓋，置于26℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h后觀察計數(shù)。室內(nèi)取樣點取樣高度距離地面約1m處，取樣點距離墻壁30 cm以外，室外取樣點取樣高度為人的呼吸帶，距離地面約1.5m處，取樣點距離道路邊緣1.5m以外。

1.5 結(jié)果處理與評價

計算各采樣點的平均菌落數(shù)，根據(jù)奧梅粱斯基公式［19］換算成空氣中真菌濃度。并根據(jù)中國科學(xué)院生態(tài)中心推薦使用的空氣微生物評價標(biāo)準(zhǔn)(表2)［20］對各采樣點的空氣真菌污染情況進(jìn)行評價。

(注:式中C為空氣真菌濃度，CFU/m3;A為捕集面積，cm2;T為暴露時間，min;N為培養(yǎng)皿真菌菌落數(shù)。)

1.6 統(tǒng)計分析

本研究的數(shù)據(jù)分析和圖表繪制使用SPSS 22.0和Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行，實驗數(shù)據(jù)的差異顯著性分析使用單因素方差分析法，數(shù)據(jù)間的多重比較采用Duncan法。

表2 空氣微生物評價標(biāo)準(zhǔn)(103 CFU/m3)Tab.2 The evaluation standard of airbornem icroorganism(103 CFU/m3)

2 結(jié)果分析

2.1 校園空氣真菌污染評價

本研究共采集空氣真菌樣品756份，統(tǒng)計不同采樣點各季節(jié)的空氣真菌平均濃度及污染評價如表3、表4。在不同采樣點中，室內(nèi)空氣真菌總體評價為清潔水平(I級)，全年清潔率(較清潔及清潔)為93.0%，只有致知樓和信息樓存在污染情況，其余采樣點均為清潔及較清潔;室外空氣真菌總體評價為輕度污染水平(IV級)，全年清潔率為25.0%，普遍存在污染情況。在不同季節(jié)中，夏季空氣真菌總體評價為微污染水平(III級)，春季為清潔(I級)，秋季和冬季為較清潔(II級)，空氣真菌清潔率最高為春季88.9%，最低為夏季75.0%，冬季和秋季清潔率相同為77.8%。研究區(qū)空氣真菌總體評價為較清潔水平(II級)，全年清潔率為77.8%。

表3 校園室內(nèi)與室外空氣真菌濃度及污染評價(CFU/m3)Tab.3 The concentration and pollution evaluations of airborne fungi in campus(CFU/m3)

表4 校園空氣真菌濃度及污染評價(CFU/m3)Tab.4 The concentration and pollution evaluations of airborne fungi in indoor and outdoor of campus(CFU/m3)

2.2 校園空氣真菌空間分布

對研究區(qū)各采樣點全年空氣真菌濃度進(jìn)行統(tǒng)計并作圖，9個不同采樣點年均空氣真菌濃度高低如圖2，從圖中可看出室內(nèi)采樣點年均空氣真菌濃度普遍低于室外采樣點。各采樣點年均空氣真菌濃度最小為男生宿舍236 CFU/m3，最大為道路1409 CFU/m3。

圖2 不同采樣點空氣真菌濃度Fig.2 The concentration of airborne fungi in different sampling sites

從表5可以看出校園空氣真菌的濃度范圍是122 ～1966 CFU/m3，平均濃度是 560 CFU/m3。對不同采樣點的空氣真菌濃度進(jìn)行方差分析，群組間差異極顯著(P＜0.01＊＊)，采用Duncan法進(jìn)行多重比較。其中室內(nèi)空氣真菌濃度情況為A3＞A2＞D＞C＞B2＞A1＞B1，相互之間差異不顯著(P＞0.05*)。室外空氣真菌濃度情況為道路＞籃球場，差異顯著(P＜0.05*)。校園室內(nèi)空氣真菌平均濃度為392 CFU/m3，室外為1147 CFU/m3，室內(nèi)與室外空氣真菌濃度差異極顯著(P＜0.01＊＊)。

表5 不同采樣點空氣真菌濃度(CFU/m3)Tab.5 The concentration of airborne fungi in different samp ling sites(CFU/m3)

2.3 校園空氣真菌時間分布

如表6所示，不同季節(jié)校園空氣真菌濃度最高為夏季789CFU/m3，最低為春季359CFU/m3，秋季和冬季的濃度相近，分別為551 CFU/m3和541 CFU/m3，各季節(jié)之間的空氣真菌濃度均無顯著差異(P＞0.05*)。校園不同季節(jié)空氣真菌濃度變化如圖3，室內(nèi)采樣點空氣真菌濃度全年變化幅度較小，各采樣點的變化趨勢相對一致，均在夏季出現(xiàn)高峰值。室外采樣點空氣真菌濃度全年變化幅度較大，兩個采樣點的變化趨勢不同:道路的高峰值和低峰值分別出現(xiàn)在冬季和春季，籃球場的高峰值和低峰值分別出現(xiàn)在秋季和春季。

表6 校園不同季節(jié)空氣真菌濃度(CFU/m3)Tab.6 The concentration of airborne fungi in different seasons of cam pus(CFU/m3)

圖3 校園不同季節(jié)空氣真菌濃度Fig.3 The concentration of airborne fungi in different seasons of campus

2.4 校園空氣真菌時空變化

如圖4所示，校園不同采樣點、不同季節(jié)的空氣真菌濃度變化情況不同。不同采樣點中，全年空氣真菌濃度變化幅度最大的是道路，最高為冬季1966 CFU/m3，最低為春季341 CFU/m3，標(biāo)準(zhǔn)差為736;變化幅度最小的是男生宿舍，最高為夏季和秋季，均為280 CFU/m3，最低為冬季 122 CFU/m3，標(biāo)準(zhǔn)差為76。不同季節(jié)中，全年空氣真菌濃度變化幅度最大的是冬季，最高為道路1966 CFU/m3，最低為食堂131 CFU/m3，標(biāo)準(zhǔn)差為603;變化幅度最小的是春季，最高為籃球場533 CFU/m3，最低為食堂131 CFU/m3，標(biāo)準(zhǔn)差為312。

圖4 不同采樣點、不同季節(jié)空氣真菌濃度Fig.4 The concentration of airborne fungi in different sampling sites and different seasons

3 結(jié)論與討論

(1)校園空氣真菌總體評價為較清潔水平(II級)，全年清潔率(清潔及較清潔)為77.8%，與王佳楠等［21］監(jiān)測校園全年空氣微生物濃度結(jié)果相同(校園中78%的功能區(qū)屬于清潔和較清潔)，略高于趙瑩瑩等［22］研究校園空氣微生物含量的結(jié)果(清潔和較清潔占64.3%)。校園室內(nèi)空氣真菌總體評價為清潔水平(I級)，室外為輕度污染水平(IV級);不同季節(jié)中，夏季空氣真菌總體評價為微污染水平(III級)，春季為清潔(I級)，秋季和冬季為較清潔(II級);此評價結(jié)果與其他有關(guān)校園空氣微生物的評價結(jié)果相似，陳源等［23］研究校園空氣微生物污染狀況，結(jié)果表明室內(nèi)監(jiān)測點合格率較高，室外監(jiān)測點全年處于污染水平，室內(nèi)空氣微生物夏季合格率低，春季合格率較高。與北京、長春等其他地區(qū)［24－26］相比，研究區(qū)空氣真菌質(zhì)量較高，可能跟研究區(qū)所處的大環(huán)境有關(guān)，花溪是著名的風(fēng)景旅游區(qū)和生態(tài)示范區(qū)，全區(qū)工業(yè)污染較少，因此空氣環(huán)境質(zhì)量好?？傮w情況表明研究區(qū)空氣真菌濃度評價為較清潔，空氣真菌污染較輕，清潔程度較高。

(2)校園空氣真菌的濃度范圍是122～1966 CFU/m3，低于西北某大學(xué)校園空氣真菌濃度的變化范圍(204 ～3415 CFU/m3)［27］;校園空氣真菌平均濃度是560 CFU/m3，低于凌琪等［11］研究合肥城區(qū)空氣真菌濃度的結(jié)果(濃度為2744 CFU/m3);校園室內(nèi)空氣真菌的平均濃度是392 CFU/m3，與郭霄等［28］研究校園教室的空氣真菌濃度相近(平均濃度為345±15 CFU/m3)，低于方治國等［24］研究北京居家環(huán)境空氣真菌濃度的結(jié)果(平均濃度為837 CFU/m3);室外空氣真菌的平均濃度是1147 CFU/m3，與胡利鋒等［29］研究北京室外空氣真菌濃度的結(jié)果相近(平均濃度為1164.8±73.2 CFU/m3);校園室內(nèi)與室外空氣真菌濃度差異極顯著(P＜0.01＊＊)，與陳源等［23］研究校園空氣微生物的結(jié)果相近［校園室內(nèi)空氣微生物濃度明顯低于室外(P＜0.05*)］。

校園室內(nèi)與室外空氣真菌濃度產(chǎn)生顯著差異的原因可能是由于氣象因子以及周圍環(huán)境因素造成的。采用自然沉降法進(jìn)行空氣真菌取樣時，容易受到空氣流速的影響，室外空氣流速較快造成單位時間內(nèi)通過取樣培養(yǎng)皿的真菌孢子偏多，由此可能對取樣結(jié)果造成一定的干擾;其次植物是空氣真菌孢子的主要來源之一，潘劍彬等［30］研究發(fā)現(xiàn)植被豐富有利于增加空間中真菌濃度，因此室外環(huán)境中植被較多，更容易產(chǎn)生真菌孢子釋放到空氣中;此外室外采樣點空氣真菌濃度為道路＞籃球場，差異顯著(P＜0.05*)，可能也是由于道路被梧桐樹覆蓋上空，更容易產(chǎn)生真菌孢子釋放于空氣中，相反籃球場周圍植被稀少，造成籃球場空氣真菌濃度低于道路。另一方面，道路是校園師生學(xué)習(xí)、生活的必經(jīng)之道，道路上人流、車流量較多，可能隨時揚起地面的塵土，將土壤中的真菌孢子帶入空氣中，因此道路的空氣真菌濃度極顯著高于其他采樣點(P＜0.01＊＊)。

(3)校園不同季節(jié)空氣真菌濃度情況為夏季(789 CFU/m3)＞秋季(551 CFU/m3)＞冬季(541 CFU/m3)＞春季(359 CFU/m3)，各季節(jié)之間的空氣真菌濃度均無顯著差異(P＞0.05*)，與歐陽友生等［31］研究廣州空氣微生物濃度變化規(guī)律的結(jié)果相反(各監(jiān)測點空氣真菌濃度表現(xiàn)為春季＞夏季＞冬季＞秋季)，與孫宗科等［32］調(diào)查南方和北方城市住宅室內(nèi)空氣微生物濃度的結(jié)果相反(南方城市空氣真菌數(shù)冬季高于夏季)，與方治國等［24］研究的結(jié)果相近(城市居家環(huán)境空氣真菌總濃度夏季高于春季、秋季和冬季)，與喻道軍等［33］監(jiān)測校園空氣微生物濃度的結(jié)果相近(校園空氣微生物濃度總的趨勢是夏季最高，春秋次之)。

由此看來不同學(xué)者對空氣真菌濃度季節(jié)變化研究的結(jié)果不同，對于空氣真菌濃度的季節(jié)變化規(guī)律沒有統(tǒng)一觀點;就本研究而言，各季節(jié)的空氣真菌濃度沒有顯著差異，其中夏季濃度最高可能是氣候條件和植被因素共同造成。夏季溫度高、雨水豐富有利于真菌生存以及真菌孢子的萌發(fā)和傳播;其次夏季植物生長旺盛，植被豐富，更容易釋放真菌孢子到空氣中;有研究［30］表明植物群落中空氣真菌濃度的高峰值出現(xiàn)在植物生長高峰期，當(dāng)植物生長緩慢時，空氣真菌濃度有下降趨勢;夏季溫濕度適宜，植物容易發(fā)生真菌病害，其次植物葉片是真菌的天然培養(yǎng)基，有利于空氣真菌滋生繁殖;因此夏季空氣真菌濃度高于其他季節(jié)。

綜上所述，研究區(qū)空氣真菌濃度評價為較清潔水平，空氣真菌濃度由于受到周圍環(huán)境、氣候條件等外界因素的影響表現(xiàn)出不同的時空分布特征，對于空氣真菌群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息還有待研究。

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