城鎮化過程中的城市公共衛生與安全防控對策

導讀：隨著自然災害、環境污染和人群健康等問題的復雜化，有關城市環境安全的思考顯得尤為突出?？諝馕⑸镒鳛榭諝馍镏械闹饕M分，是城市灰霾能夠直接干擾健康效應的部分，直接導致城市環境品質下降，有研究因此指出，人工生態環境（城市）可能是H7N9等空氣病毒的溫床。從城市公共安全問題的甄別出發，系統討論空氣微生物的大氣行為特征、公共健康效應、主要來源和歷史上的城市生物安全問題，并結合當今的前沿技術創新成果，有助于提出城市生物安全的防控對策建議，有助于為城市管理者和研究人員提供決策參考。

關鍵詞：城市安全；空氣生物學；空氣微生物；健康危害；監測

一、引言

近年來，在世界范圍內傳播的H1N1（江蘇、北京和貴陽等城市的感染事件和致死病例），長江上海段、宜昌段以及陜西渭河等流域出現的死豬事件，造成的空氣微生物的吸入健康風險和通過水介質進入空氣介質加速擴散的風險，對新型城鎮化進程中的城市公共衛生提出了新的挑戰，正不斷地考驗著當前的空氣衛生檢測水平和應對緊急公共衛生事件的能力。本研究全面介紹空氣微生物在城市大氣中的行為特征、主要的健康風險、城市中的來源與關鍵的致病菌種、歷史上曾經由于空氣微生物而造成的重大城市公共衛生事件，最后提出城市生物安全的防控對策建議。

二、空氣微生物的城市大氣行為特征

從空氣生物學角度來講，空氣微生物一般指懸浮于氣態介質中生物來源的顆粒物，其空氣動力學直徑在100 ?m以下。[1]空氣微生物的種類包括細菌、真菌、病毒和它們的副產物，如內毒素、葡聚糖、過敏原和霉菌毒素等。國內外研究表明，不同種類的空氣微生物具有不同的粒徑分布特征，見圖1。病毒、支原體、衣原體和立克次體、細菌等的粒徑主要在2 ?m以下；真菌的粒徑（主要在3-100 ?m）；而真菌孢子介于兩者之間。病毒的粒徑在納米級（0.08-0.3 ?m）。從粒徑分布的特征可以發現，空氣微生物是PM10和PM2.5的重要組成部分。

根據空氣動力學理論（假設在理想條件下懸浮在空氣中的顆粒物主要受自身重力和運動時的空氣阻力的作用），不同粒徑的空氣微生物在大氣中的停留時間不一樣，如圖2所示，從8.2 min（10 ?m的花粉過敏原）到41.0 hr（0.5 ?m的細菌氣溶膠）不等。由于病毒的粒徑更小，因此大氣停留時間會更長，這樣就客觀決定了不同類型的空氣微生物可以在城市環境中普遍存在，廣泛分布。[2]

三、空氣微生物暴露的主要負面健康效應

吸入空氣微生物可能會導致各種健康危害，直至傷亡。[3]空氣微生物通過人群和動物的呼吸道系統而進入體內，以人為例，不同粒徑大小的空氣微生物（圖1）在呼吸道的不同部位沉積（如圖3所示），進而造成不同的負面健康效應。[1]圖3列出了不同種類的空氣微生物在肺部沉積對應的疾病類型。

圖3從粒徑段歸納了空氣微生物和非空氣微生物對應的健康應特點。從圖3中可以看出，小粒徑（0.015-15 μm）的空氣微生物，如病毒、細菌具有導致傳染病的嚴重健康效應，而大粒徑（5-100 μm）的空氣微生物，如真菌孢子也對人體具有普遍的過敏性。

由細菌氣溶膠引起的健康效應包括肺功能障礙、哮喘和傳染性疾病。由真菌氣溶膠可以引起過敏，并導致頭痛、眼睛刺激感、出鼻血、鼻塞、鼻竇充血和咳嗽等。由于真菌的空氣動力學直徑較大，一般認為它的空氣停留時間較短，但最近的一項研究表明，致病性真菌病原體廣泛存在于空氣中，[4]因此，真菌氣溶膠的環境暴露風險值得重視。此外，由肺結核桿菌（細菌病原體）引起的人患肺結核被認為是最流行的致病性細菌傳染病之一。在眾多負面健康影響中，與城市建筑息息相關的病態樓宇綜合征（SBS）影響的人群規模最為廣泛，[5]該問題是當前職業場所健康暴露研究的核心問題之一。[2]

除了職業健康暴露風險之外，人類也面臨著由空氣微生物誘發的傳染性疾病的暴露和傳染風險，如2003年以中國廣州、深圳和北京為代表的全球范圍的SARS、2009年以墨西哥為代表的全球范圍的H1N1和某些生物恐怖（如2001年在美國發生的炭疽桿菌恐怖襲擊事件），2013年伊始，挪威首都奧斯陸和波蘭的西里西亞省等地相繼出現H1N1的致死病例。

四、空氣微生物的城市來源解析與致病性空氣微生物的種類

空氣微生物的來源廣泛。當人和動物在打噴嚏時，都會產生大量的空氣微生物。呼出氣中的致病原、塵螨、真菌孢子、菌絲和其他生物材料都是室內環境空氣微生物的來源。廢品循環、生物固廢的歸田、發酵、農業、醫藥和生物技術活動等，都可能產生各種各樣的空氣微生物。常見的來源包括，禽舍（包括哺乳動物、鳥類和昆蟲）、生活用水和污水、大氣、土壤、 生物技術、廢物回收、農業和醫藥工業、生物廢棄物肥料和燃燒。更為重要的是，有意釋放傳染病菌等生物恐怖襲擊也是空氣微生物的重要來源。由于空氣微生物在各種環境中普遍存在，并且空氣微生物還對相應的行業具有危害性，從人群健康、農業生產到半導體、抗生素制造、發酵工業，特別是醫院衛生等，對人群和動物健康和植物生長構成重要的暴露風險都有重要的影響。經空氣傳播的細菌和病毒氣溶膠常見表1和表2。

五、因空氣微生物引起的代表性城市公共安全事件

人類經歷過的與空氣微生物暴露相關的重大城市公共安全事件如表3所示，如鼠疫、流感、天花、霍亂、結核、艾滋病、口蹄疫和非典型肺炎等。鼠疫、流感、天花、結核和非典型肺炎都是經空氣傳播并造成人類的感染。其中，只有天花已經被人類攻克，而鼠疫、流感、結核和非典型肺炎等還對人和動物健康存在嚴重威脅，特別是流感病毒。下呼吸道感染在前十大致死疾病中排到了第三位（世界水平）和首位（發展中國家）。2011年的統計數據表明，我國因呼吸道感染致死的人數僅次于印度，排在世界第二位。

有研究已經證明，SARS主要是通過空氣傳播而造成重大健康暴露風險。當人感染病毒或者其他種類的空氣微生物后，人本身就會成為致病性空氣微生物的來源之一，通過打噴嚏、呼氣和說話等方式來自發釋放空氣微生物。這些常規的人類活動可以釋放大量的空氣微生物，這其中可能包括一些具有傳染性的物質。具有存活能力的空氣微生物一般可以在空氣中停留相當長的時間，和惰性顆粒吸附在一起，這樣就有可能傳播到相當遠的距離。城市作為人口集聚的空間載體，為致病性空氣微生物的傳播和感染客觀上創造了條件，并且隨著城鎮化進程的推進、城市交通體系的日趨完善、社會文娛精神生活的極大豐富，如果缺乏必要的政策管制和技術防控，空氣微生物暴露的風險勢必會提高，作為“小粒子，大問題”來造成顯著的環境污染和健康損害。

六、城市生物安全防控的對策建議

2003年爆發的嚴重急性呼吸系統綜合癥（SARS）和2009年發生的全球性H1N1感染在一定程度上促進了城市管理者和公眾對空氣微生物及其危害的關注，客觀地講，人類所聚集的城市環境正面臨著不斷提高的生物感染的威脅。此外，因地區性的不穩定和政治上的沖突，生物恐怖的威脅也在增加。這對城市公共安全構成重大威脅，歷史教訓表明，很可能引起廣泛的社會恐慌，造成重大的人員傷亡和沉重的醫療負擔。僅以美國為例，發生了2.5億件呼吸道感染事件，每年7.5千萬的門診量，造成了1.5億天次病假，造成了近100億美元的醫療費用和近100億美元的損失。[6]因此，加大以空氣微生物為代表的空氣生物的管控是保障城市公共安全的必要組成部分。鑒于當前在該方面的體制制度的空缺，建議首先從推進技術常規化和科研前瞻性角度出發給出若干建議：

（一）強化對城市公共場所的衛生安全管理，對潛在空氣微生物的重點污染源開展定期衛生監測工作，推行監測信息公開制度。強化城市范圍的空氣微生物檢測工作有助于從空間尺度上全面掌握城市的空氣微生物污染現狀，甄別出重要的污染源，為后續的整治工作的開展提供基礎資料，與此同時，推行監測信息公開，有助于激發社會的參與意識，共同維護城市環境的安全宜居。

（二）定期對城市系統畜禽養殖/交易場所及其周邊進行空氣生物安全檢測，為探索和預防禽流感提供基礎信息。當流感在國內的飛禽中爆發，它們排出的糞便當中有大量的病毒，而這些病毒可以通過快速空氣化成為空氣微生物，可以傳播到更遠的地方。如果這些被氣溶膠化的病毒被包裹在顆粒物里面，本身還不會被損傷，由此就產生了重要的空氣暴露傳染風險。所有的流感病毒都存在變異的能力，H5N1可能會更加容易地感染人類并且在人與人之間快速傳播，進而造成在城市空間的大流行。

（三）加強跨境運輸的空氣微生物檢驗檢疫，提高應急方案和處置技術能力。最近的一項研究表明，與被環境污染的表面相比，A/Panama/2007/1999 （H3N2）型流感病毒可以通過空氣進行有效的傳播。國際旅行的增加，疫情（如H1N1）在機艙內通過空氣傳播的可能性大大提高。

（四）跟蹤檢測新型的或可能繼續出現的疾病。由于抗生素的濫用，微生物本身也會快速變異，這就可能誘導出具有更強抗性的物種出現，如近些年出現的超級細菌，因此必須加強相應的防控理念。

參考文獻：

[1]徐振強，楊光，王鳳.基于PM2.5防控理念的特大城市清潔空氣改善戰略研究[J].建設科技，2013（18）：23-30.

[2]Xu，Z.Q.，Yao，M.S. Analysis of Culturable Bacterial Aerosol Diversity obtained Using Different Sampling and Cultivation Methods[J]. Aerosol Science and Technology，2011（45）： 1143-1153.

[3]Douwes，J.，Thorne， P.，Pearce，N.et al.Bioaerosol Health Effects and Exposure Assessment：Progress and Prospects[J].Annals of Occupational Hygiene， 2003（3）：187-200.

[4]Fung，F.，Hughson，W.G.Health Effects of Indoor Fungal Bioaerosol Exposure[J].Applied Occupational and Environmental Hygiene，2003（18）： 535-544.

[5]Finnegan，M.J.，Pickering，C.A.C.， Burge，P.S.，et al.The Sick Building Syndrome：Prevalence Studies[J]. British Med.J.， 1984（289）：1573-1575.

[6]Cox，C.S.，Wathes.C.Bioaerosols in the Residential Environment[M].CRC Press，1995.

責任編輯：張 煒