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

(貴州大學生命科學學院，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系統的一部分，它以孢子形態存在空中，主要來源于自然界的土壤、水體、動植物和人類［3，4］。現代醫學研究表明空氣中大部分真菌與人體健康息息相關，真菌孢子是主要的空氣致敏源之一，它是誘發支氣管哮喘、過敏性鼻炎、過敏性肺間質炎、變應性皮膚病的重要致敏因素［5，6］。李漢琳等［7］調查武漢市空氣真菌與呼吸道變應性疾病的關系，發現呼吸道變應性疾病發病高峰期與空氣真菌濃度的高峰期基本吻合，對1674例呼吸道變應性疾病患者進行真菌皮膚試驗，陽性率約為10%。費世暖等［8］對黃石地區247例支氣管哮喘患兒采用多價真菌皮試液進行變應原皮膚點刺試驗，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行真菌過敏原皮試，陽性率為35%。此外空氣真菌還是環境中各種物質發生霉變的主要原因［10］，空氣中真菌濃度過高會導致環境污染，影響城市空氣質量和人體健康［11］。近年來，隨著人們環境意識增強，各地有關空氣微生物的文獻報道增多［12－17］，但是針對校園空氣真菌分布特征的研究較少，大學校園是人口密集、人員活動頻繁的公共區域，空氣真菌對校園環境以及師生健康具有重要影響，監測了解校園空氣真菌的污染情況和分布特征，對改善校園空氣環境質量、保障校內師生健康具有十分重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 取樣培養基

采用馬丁氏培養基［18］進行空氣真菌取樣，每1 L 培養基配方:KH2PO41.0g、MgSO4·7H2O 0.5g、蛋白胨5.0 g、葡萄糖10.0 g、瓊脂15～20 g。制備時按培養基配方準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量的1%孟加拉紅溶液(每1 L培養液中加入3.3mL)，補足水分到所需體積，自然PH，混勻后分裝于錐形瓶中經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的玻璃培養皿中，每個培養皿中倒入15～20mL。

1.2 采樣點設置

根據校園內師生活動的主要區域分布，某高校校園(以下統稱研究區)內選取9個不同的采樣點，分別是室內: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，每個采樣點設置一個空白對照。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月進行共計4次取樣，每次連續取樣3天，每天取樣一次，4次取樣分別代表夏、秋、冬、春4個季節，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基的培養皿放置于各取樣點處，將皿蓋打開，扣放于培養皿旁，暴露5 min后蓋上皿蓋，置于26℃培養箱中培養72 h后觀察計數。室內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 結果處理與評價

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

(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為培養皿真菌菌落數。)

1.6 統計分析

本研究的數據分析和圖表繪制使用SPSS 22.0和Microsoft Excel 2010軟件進行，實驗數據的差異顯著性分析使用單因素方差分析法，數據間的多重比較采用Duncan法。

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

2 結果分析

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，統計不同采樣點各季節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

對研究區各采樣點全年空氣真菌濃度進行統計并作圖，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行方差分析，群組間差異極顯著(P＜0.01＊＊)，采用Duncan法進行多重比較。其中室內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*)。校園室內空氣真菌平均濃度為392 CFU/m3，室外為1147 CFU/m3，室內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，各季節之間的空氣真菌濃度均無顯著差異(P＞0.05*)。校園不同季節空氣真菌濃度變化如圖3，室內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在冬季和春季，籃球場的高峰值和低峰值分別出現在秋季和春季。

表6 校園不同季節空氣真菌濃度(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，標準差為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，標準差為76。不同季節中，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，標準差為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，標準差為312。

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

3 結論與討論

(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］監測校園全年空氣微生物濃度結果相同(校園中78%的功能區屬于清潔和較清潔)，略高于趙瑩瑩等［22］研究校園空氣微生物含量的結果(清潔和較清潔占64.3%)。校園室內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);此評價結果與其他有關校園空氣微生物的評價結果相似，陳源等［23］研究校園空氣微生物污染狀況，結果表明室內監測點合格率較高，室外監測點全年處于污染水平，室內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［24－26］相比，研究區空氣真菌質量較高，可能跟研究區所處的大環境有關，花溪是著名的風景旅游區和生態示范區，全區工業污染較少，因此空氣環境質量好。總體情況表明研究區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］研究合肥城區空氣真菌濃度的結果(濃度為2744 CFU/m3);校園室內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］研究北京居家環境空氣真菌濃度的結果(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果相近(平均濃度為1164.8±73.2 CFU/m3);校園室內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果相近［校園室內空氣微生物濃度明顯低于室外(P＜0.05*)］。

校園室內與室外空氣真菌濃度產生顯著差異的原因可能是由于氣象因子以及周圍環境因素造成的。采用自然沉降法進行空氣真菌取樣時，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通過取樣培養皿的真菌孢子偏多，由此可能對取樣結果造成一定的干擾;其次植物是空氣真菌孢子的主要來源之一，潘劍彬等［30］研究發現植被豐富有利于增加空間中真菌濃度，因此室外環境中植被較多，更容易產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，道路是校園師生學習、生活的必經之道，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律的結果相反(各監測點空氣真菌濃度表現為春季＞夏季＞冬季＞秋季)，與孫宗科等［32］調查南方和北方城市住宅室內空氣微生物濃度的結果相反(南方城市空氣真菌數冬季高于夏季)，與方治國等［24］研究的結果相近(城市居家環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］監測校園空氣微生物濃度的結果相近(校園空氣微生物濃度總的趨勢是夏季最高，春秋次之)。

由此看來不同學者對空氣真菌濃度季節變化研究的結果不同，對于空氣真菌濃度的季節變化規律沒有統一觀點;就本研究而言，各季節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在植物生長高峰期，當植物生長緩慢時，空氣真菌濃度有下降趨勢;夏季溫濕度適宜，植物容易發生真菌病害，其次植物葉片是真菌的天然培養基，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。

綜上所述，研究區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境、氣候條件等外界因素的影響表現出不同的時空分布特征，對于空氣真菌群落結構的相關信息還有待研究。

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