3、空气微生物污染的健康风险
3.1细菌性和真菌性病原微生物
空气微生物中潜在的病原微生物污染逐渐成为社会关注的重点环境问题之一。目前空气微生物污染中的病原微生物主要有细菌性、真菌性以及病毒性三大类，而且潜在病原微生物丰度增加的途径越来越多样化，如图2所示，由于人为因素产生的包括人类日常生活、工农业及畜牧业等，自然来源主要包括动植物扩散、水汽输送、土壤逸散以及其他的自然灾害(沙尘暴及洪水等)，导致人类健康处在更大的威胁中。
特别是一些典型的人为排放源所带来的健康风险尤其重大。例如，卫生填埋场的废弃物处理过程中，垃圾焚烧和填埋产生的污染物可成为病原体传播的介质，显著增大了潜在健康风险；交通排放中的颗粒物不仅携带有害化学物质，还可能成为病原微生物的载体，增加呼吸系统疾病的风险；工业排放中释放的重金属和有机污染物会抑制免疫系统，使人体更易感染病原微生物；农业和畜牧业排放的氨气、甲烷及农药残留，不仅直接影响呼吸健康，还可能通过空气传播病原微生物，引发慢性或急性的健康问题。此外，英美两国发现洪水淹没的房屋有利于病原微生物生存，含有大量霉菌的房屋会成为暴露病原微生物的一个场所。
Wesley等研究表明，城市气溶胶中始终存在病原菌，其中幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)、蜱传立克次体(Tick-borne Rickettsia)、C型肉毒梭菌(Clostridium botulinum type C)、鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderia mallei)、类鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderia pseudomallei)等细菌对环境有害，可导致人类健康疾病和哺乳动物疾病(如菌血症、胃肠道溃疡、胃溃疡和腺病)，这也表明城市地区存在的许多病原微生物可能对城市居民的健康构成威胁。
图2增加空气微生物中病原微生物丰度的潜在途径
空气中潜在的病原微生物不仅会对人类健康造成伤害，同时也会对植物造成伤害。空气中的真菌通过孢子进行传播，真菌孢子的远距离传播会对农业和全球粮食安全构成威胁，即使寄主植物季节性缺失，一些真菌病原体也能够跨越洲际距离传播并重新感染宿主，一个显著的例子是稈锈病菌(Puccinia graministritici Eriks et Henn.)、叶锈病菌[Puccinia rubigo-veratritici(Eriks.)Carleton和条锈病菌[Puccinia glumarum(Schm.)Eriks.et Henn的传播导致农业作物小麦患小麦茎锈病，小麦发病后轻者麦粒不饱满，重者麦株枯死，不能抽穗，产量急剧下降，对全球粮食供应构成威胁。因此，探索病原微生物多样性和分布特征可以为后续研究病原微生物对人类健康和生活的影响打下坚实的基础。病原菌对植物的侵入，可导致周围土壤及水体等微生物群落等受到干扰，造成生态系统紊乱。在“同一健康(one health)”下探索病原微生物多样性和分布特征可为地球生态系统稳定、动植物及人类健康提供重要的科学基础。
3.2抗生素耐药性
抗生素耐药性(antibiotic resistance,AMR)的出现变成了对全球卫生、粮食安全和可持续发展目标的最大威胁之一。然而由于抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在人、动物和环境之间的广泛传播，抗生素的功效日益被削弱。由细菌引起的疾病主要依赖抗生素治疗，因此其疗效日益受到阻碍，导致数百万人死亡。据预测，到2050年，耐药性致病微生物可能导致人类死亡数量高达1 000万。空气中的微生物，包括潜在的携带抗生素抗性基因的微生物，很容易被人类吸入并定殖在消化道和呼吸道黏膜上，甚至深入肺部，鉴于成年人每天呼吸的空气通量在10 000−12 000 L，周围的大气可能是ARGs的重要暴露途径。例如，2019年与耐药性相关的下呼吸道感染死亡人数超过150万，其成为负担最重的感染综合征，造成这种状况的6种主要死亡病原体包括待定大肠埃希氏菌(Candidatus Escherichia coli)、待定金黄色葡萄球菌(Candidatus Staphylococcus aureus)、待定肺炎克雷伯氏菌(Candidatus Klebsiella Pneumonia)、待定肺炎链球菌(Candidatus Streptococcus pneumoniae)、待定鲍曼不动杆菌(Candidatus Acinetobacter baumannii)和待定铜绿假单胞菌(Candidatus Pseudomonas aeruginosa)，已被世卫组织确定为重点病原体。此外，ARGs的存在使得一些中低收入国家的各个年龄段人群死亡率都很高，微生物耐药性成为全球最主要的健康问题之一，在一些贫困国家这个问题尤为严重。目前，ARGs已在不同生态系统中广泛检出，例如土壤、水体、空气及污水处理厂污泥等，而与土壤和水环境相比，关于空气微生物中ARGs研究相对较少，这越来越受到研究者的关注。同时先前研究大多集中在ARGs和潜在病原体的分布和丰度上，因此，未来应该深入对在大气生态系统环境下的ARGs和潜在病原体之间关系的探究。
3.3空气病毒
病毒是地球上存在数量最多、多样性最高的生命体。空气中存在丰富多样的病毒，其数量大约为细菌的9−461倍。相较于细菌和真菌，病毒可以附着在更小粒径的有机气溶胶上，使其存活时间变得更长，从而分散到更远的距离，最远可达几米。新型冠状病毒通过空气等介质飞速传播，造成了大量人员感染甚至死亡，一度成为全球最受关注的公共卫生问题之一。此外，病毒的传播可随季节变化而变化，不同病毒的暴发时间各不相同，一些集中在夏季，而另一些集中在冬季或其他时间。人在呼吸时，上呼吸道暴露在外，导致潜在健康风险增大，例如流感病毒与引起普通感冒的其他鼻病毒、腺病毒和冠状病毒通常会感染上呼吸道。空气中的病毒对人类的健康造成了巨大的威胁，然而，目前对病毒的生态研究主要集中在海洋生态系统，截至目前对空气病毒的研究有限，并未深入了解它的特性及功能。为更好地提升空气质量、保障人类健康，亟须展开对空气病毒群落分布规律及其影响因素的研究，采取预防措施来降低其危害。
4、展望
4.1重视空气微生物污染对人类健康影响的研究
空气微生物在提升环境质量和保障人群健康过程中发挥着重要作用，而近年来空气微生物污染更加严重地威胁着人们的生活和健康，其中的病原微生物不仅会引发人类疾病，还可能加速许多工业设备的腐蚀、食品的变质，影响农作物的产量。此外，抗生素的滥用会导致细菌的耐药性增强，使其治疗效果逐渐降低。因此，未来应该关注病原微生物的群落分布规律及其影响因素，重视空气微生物污染对人类产生的影响。
4.2关注空气病毒群落分布及其影响因素的研究
空气病毒威胁人类健康，然而目前对病毒生态的研究主要集中在海洋生态系统，对空气病毒的认识存在一定的局限性，尚无研究阐明空气病毒群落分布规律、影响因素及其生态功能。然而随着高通量测序技术的日渐成熟，环境病毒及其功能等也越来越受到全球研究者的关注，因此，未来我们应该结合高通量测序技术，更加关注空气病毒群落分布及其影响因素的研究。
4.3深入对空气微生物高时间分辨率的系统性研究
目前对空气微生物多为较单一时间的研究，通过短期采样或者粉尘收集来探索空气中微生物群落，这并不能捕捉到整体的微生物状况，空气中微生物的高时间分辨率动态目前鲜有报道，如小时序列这种小时尺度的空气微生物组成特征研究，可以追踪空气微生物群落的时序变化，揭示其季节性变化、环境因素对空气微生物的影响机制，从而更好地理解空气微生物与大气及气候变化之间的关系。因此，我们应该深入进行对空气微生物高时间分辨率的系统性研究，揭示空气微生物群落的时空动态特征。
4.4着重开展对空气微生物活性及致病性的综合性研究
空气中的微生物对环境生态系统的平衡和稳定具有重要作用，其活性和致病性的变化均会对人类产生重大影响。将空气微生物活性和致病性结合到一起研究，可以更加全面地评估它们对人类健康产生的影响，通过研究活性微生物在空气中的分布及与之相关的疾病发生率之间的关系，确定其潜在健康风险和预防措施。同时二者之间的综合性研究需要跨学科合作，可涉及微生物学、流行病学、生态学等多个领域，促进知识交流和合作，从而推动空气微生物研究的发展。
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