上海霧霾顆粒物中微生物品系分析

本文獲32屆上海市青少年科技創新大賽微生物學類二等獎

摘要

基於城市中常見的霧霾現象，我們展開了對霧霾中細菌種類的研究。在研究中，我們對不同霧霾污染情況下的空氣取樣，然後培養樣品。通過利用形態學觀察、分子鑒定等手段，對不同霧霾條件中所含的細菌進行分離和鑒定到種。實驗結果顯示，不同的天氣條件下的細菌數量有明顯不同。優、輕度、重度污染的條件下，分別檢測出3種、5種和7種不同的種類。除此之外，通過分析不同條件下細菌的條件致病性，結果顯示在優和輕度污染的空氣質量，各檢出1種對人體有條件致病性的細菌。然而在重度污染的條件下，具有條件致病性的細菌數量增加到了5種。以上實驗結果對於幫助上海市民了解了當地霧霾中含有的細菌及可能導致的危害，對人們日常生活具有一定的指導意義，體現了霧霾天出行時防護措施的重要性。

背景

「霧霾」是一種大氣污染狀態，是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統表述。霧霾常見於城市。城市中高密度人口的經濟及社會活動必然會排放大量的如 PM2.5 和 PM10等細顆粒物，一旦排放超過大氣所能循環和承載的能力時，這些細顆粒物將持續聚集。如果再加上靜穩天氣等影響，極易出現大範圍霧霾。

材料與方法

霧霾顆粒收集器為TE-Wilbur攜帶型PM10&PM2.5採樣器（上海奕楓儀器設備有限公司）

在污染程度為優、輕度污染、重度污染的不同環境下，用霧霾顆粒收集器收集2小時，並重複操作。用剪刀將濾紙邊緣剪掉，只留中間有明顯灰色的部分，對灰色部分剪裁後的碎片做以下處理：每一個碎片放入含有蒸餾水的塑料管內，搖動塑料管約30s，用吸管把定量的液體放入含有液體LB培養基的玻璃管中，在37°C搖床培養箱內培養1天，將定量的液體培養基塗布到NA和TSB平板上，在30°C條件倒置培養2-3天。

利用細菌的通用分子標記引物擴增待測細菌16S rDNA上的保守序列，用以在分子水平上鑒定到種。

實驗結果

對三種不同空氣質量條件下檢出的細菌數量進行分析。結果如圖8所顯示，在空氣質量為優的條件下，一共檢出了3種不同的細菌。在輕度污染的條件下，一共檢出了5種不同的細菌。最後在重度污染的條件下，一共檢出了7種不同的細菌。通過分析，我們發現在三種不同的空氣條件下，芽孢桿菌與葡萄球菌的數量相對穩定。但隨著空氣質量的惡化，空氣中會出現一些其他屬的細菌。

對三種空氣條件下檢出的細菌進行危害性分析，結果如圖9顯示，在重度污染的條件下，7個檢出的菌種里有5個是具有一定的條件致病性，而在輕度污染和空氣質量為優的條件下，只有1個具有條件致病性。

圖1 不同污染程度下採集後的濾紙

圖2 不同污染程度下NA培養基上菌落的生長狀況

樣品加樣量分別為50μL,100 μL,200 μL和1300μL

圖3 顯微觀察細菌形態

圖4 重度污染條件下的菌落PCR

圖5 不同天氣條件下檢出細菌的數量

圖6 不同天氣條件下條件致病性細菌的數量分析

結論

隨著霧霾顆粒物的增加，潛藏在裡面的有害細菌種類明顯上升。在重度霧霾中帶有的有害細菌隱藏著各自不同的條件致病性危害。雖然這些細菌都只具有條件致病性，但隨著霧霾程度的加大，也增加了人們與之接觸的幾率，加重了其潛在危害性。因此，重度霧霾條件下潛藏的這些有害細菌的危害性還是不容忽視的。廣大的上海市民需要加強霧霾天出行的防護措施，加強自我保護意識。

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