泰国干湿季PM2.5中空气微生物群落差异:地理因素超越雾霾影响的生物气溶胶研究

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:Scientific Reports 3.8

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  编辑推荐:泰国Mahidol大学团队针对PM2.5生物组分的研究空白,通过16S rRNA测序比较曼谷与清迈雾霾/非雾霾期空气微生物群落。发现地理差异(清迈247属vs曼谷31属)比雾霾影响更显著,病原菌如分枝杆菌(Mycobacterium)和克雷伯菌(Klebsiella)被检出,为东南亚空气质量管理提供了首个生物气溶胶基准数据。

  在东南亚持续十余年的空气污染危机中,PM2.5的物理化学特性已被广泛研究,但其携带的微生物群落这一"隐形乘客"却长期被忽视。泰国Mahidol大学Kraichat Tantrakarnapa团队在《Scientific Reports》发表的研究,首次揭开了雾霾期间PM2.5中微生物世界的奥秘。研究团队选择曼谷(都市污染典型)和清迈(农业燃烧重灾区)作为采样点,在2021-2022年干季雾霾期(3月)和湿季非雾霾期(11月)采集PM2.5样本,通过重力法测定浓度后,运用DNeasy PowerSoil Pro试剂盒提取DNA,采用Illumina MiSeq平台对16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,QIIME 2软件分析微生物群落。

研究结果显示三个关键发现:首先,PM2.5浓度呈现显著季节性差异,雾霾期浓度(曼谷60.6±5.3μg/m3,清迈83.4±10.8μg/m3)是非雾霾期的3倍,均超过泰国37.5μg/m3的日标准。其次,微生物群落呈现鲜明地理特征,清迈样本检测到247个细菌属,远多于曼谷的31个;曼谷以放线菌门(Actinobacteriota,80.4%)和皮肤共生菌Cutibacterium(68.4%)为主,而清迈则以厚壁菌门(Firmicutes,52.2%)和土壤源 Bacillus(11.0%)为优势菌。最后,Alpha多样性分析显示清迈的Chao1指数(129.7±105.8)和Shannon指数(5.6±1.9)显著高于曼谷(13.2±9.9和1.3±1.1),但雾霾与非雾霾期无统计学差异。Beta多样性PCoA分析进一步证实,样本聚类主要受地理位置而非雾霾程度影响。

在健康风险方面,研究检测到多种条件致病菌,如结核分枝杆菌(Mycobacterium,清迈0.35%)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella,0.13%)和链球菌(Streptococcus),且非雾霾期病原菌丰度更高。值得注意的是,虽然雾霾期PM2.5化学毒性更强,但非雾霾期更高的细菌内毒素可能引发更强烈的炎症反应,这解释了为何清迈医院在非雾霾期呼吸道疾病就诊率反而升高。

该研究的突破性在于首次证实:东南亚PM2.5的微生物群落结构主要由城市特征(人口密度、排放源)决定,而非雾霾强度。这一发现挑战了传统认知,提示空气质量评估需纳入生物组分指标。研究建立的微生物基准数据,为理解雾霾相关呼吸道疾病提供了新视角——不仅是化学物质,活体微生物及其代谢产物(如内毒素)同样构成健康威胁。未来研究可扩大采样规模,结合宏基因组测序和微生物活性检测,更全面评估生物气溶胶的健康风险。

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