導(dǎo)讀：隨著自然災(zāi)害、環(huán)境污染和人群健康等問題的復(fù)雜化，有關(guān)城市環(huán)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(yīng)的部分，直接導(dǎo)致城市環(huán)境品質(zhì)下降，有研究因此指出，人工生態(tài)環(huán)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(fā)，系統(tǒng)討論空氣微生物的大氣行為特征、公共健康效應(yīng)、主要來源和歷史上的城市生物安全問題，并結(jié)合當(dāng)今的前沿技術(shù)創(chuàng)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(guān)鍵詞：城市安全；空氣生物學(xué)；空氣微生物；健康危害；監(jiān)測

一、引言

近年來，在世界范圍內(nèi)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(xiàn)的死豬事件，造成的空氣微生物的吸入健康風(fēng)險和通過水介質(zhì)進(jìn)入空氣介質(zhì)加速擴(kuò)散的風(fēng)險，對新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的城市公共衛(wèi)生提出了新的挑戰(zhàn)，正不斷地考驗著當(dāng)前的空氣衛(wèi)生檢測水平和應(yīng)對緊急公共衛(wèi)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(fēng)險、城市中的來源與關(guān)鍵的致病菌種、歷史上曾經(jīng)由于空氣微生物而造成的重大城市公共衛(wèi)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(xué)角度來講，空氣微生物一般指懸浮于氣態(tài)介質(zhì)中生物來源的顆粒物，其空氣動力學(xué)直徑在100 ?m以下。[1]空氣微生物的種類包括細(xì)菌、真菌、病毒和它們的副產(chǎn)物，如內(nèi)毒素、葡聚糖、過敏原和霉菌毒素等。國內(nèi)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(xì)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(fā)現(xiàn)，空氣微生物是PM10和PM2.5的重要組成部分。

根據(jù)空氣動力學(xué)理論（假設(shè)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(yùn)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(xì)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(huán)境中普遍存在，廣泛分布。[2]

三、空氣微生物暴露的主要負(fù)面健康效應(yīng)

吸入空氣微生物可能會導(dǎo)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(tǒng)而進(jìn)入體內(nèi)，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(jìn)而造成不同的負(fù)面健康效應(yīng)。[1]圖3列出了不同種類的空氣微生物在肺部沉積對應(yīng)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(yīng)的健康應(yīng)特點(diǎn)。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(xì)菌具有導(dǎo)致傳染病的嚴(yán)重健康效應(yīng)，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(xì)菌氣溶膠引起的健康效應(yīng)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(dǎo)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(xué)直徑較大，一般認(rèn)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(huán)境暴露風(fēng)險值得重視。此外，由肺結(jié)核桿菌（細(xì)菌病原體）引起的人患肺結(jié)核被認(rèn)為是最流行的致病性細(xì)菌傳染病之一。在眾多負(fù)面健康影響中，與城市建筑息息相關(guān)的病態(tài)樓宇綜合征（SBS）影響的人群規(guī)模最為廣泛，[5]該問題是當(dāng)前職業(yè)場所健康暴露研究的核心問題之一。[2]

除了職業(yè)健康暴露風(fēng)險之外，人類也面臨著由空氣微生物誘發(fā)的傳染性疾病的暴露和傳染風(fēng)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(fā)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(xiàn)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(dāng)人和動物在打噴嚏時，都會產(chǎn)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(nèi)環(huán)境空氣微生物的來源。廢品循環(huán)、生物固廢的歸田、發(fā)酵、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和生物技術(shù)活動等，都可能產(chǎn)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(shù)、廢物回收、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)、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(huán)境中普遍存在，并且空氣微生物還對相應(yīng)的行業(yè)具有危害性，從人群健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到半導(dǎo)體、抗生素制造、發(fā)酵工業(yè)，特別是醫(yī)院衛(wèi)生等，對人群和動物健康和植物生長構(gòu)成重要的暴露風(fēng)險都有重要的影響。經(jīng)空氣傳播的細(xì)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(jīng)歷過的與空氣微生物暴露相關(guān)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(jié)核、艾滋病、口蹄疫和非典型肺炎等。鼠疫、流感、天花、結(jié)核和非典型肺炎都是經(jīng)空氣傳播并造成人類的感染。其中，只有天花已經(jīng)被人類攻克，而鼠疫、流感、結(jié)核和非典型肺炎等還對人和動物健康存在嚴(yán)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(fā)展中國家）。2011年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國因呼吸道感染致死的人數(shù)僅次于印度，排在世界第二位。

有研究已經(jīng)證明，SARS主要是通過空氣傳播而造成重大健康暴露風(fēng)險。當(dāng)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(fā)釋放空氣微生物。這些常規(guī)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(zhì)。具有存活能力的空氣微生物一般可以在空氣中停留相當(dāng)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(dāng)遠(yuǎn)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(chuàng)造了條件，并且隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)、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(shù)防控，空氣微生物暴露的風(fēng)險勢必會提高，作為“小粒子，大問題”來造成顯著的環(huán)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(fā)的嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥（SARS）和2009年發(fā)生的全球性H1N1感染在一定程度上促進(jìn)了城市管理者和公眾對空氣微生物及其危害的關(guān)注，客觀地講，人類所聚集的城市環(huán)境正面臨著不斷提高的生物感染的威脅。此外，因地區(qū)性的不穩(wěn)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(gòu)成重大威脅，歷史教訓(xùn)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(yī)療負(fù)擔(dān)。僅以美國為例，發(fā)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(yī)療費(fèi)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(dāng)前在該方面的體制制度的空缺，建議首先從推進(jìn)技術(shù)常規(guī)化和科研前瞻性角度出發(fā)給出若干建議：

（一）強(qiáng)化對城市公共場所的衛(wèi)生安全管理，對潛在空氣微生物的重點(diǎn)污染源開展定期衛(wèi)生監(jiān)測工作，推行監(jiān)測信息公開制度。強(qiáng)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(xiàn)狀，甄別出重要的污染源，為后續(xù)的整治工作的開展提供基礎(chǔ)資料，與此同時，推行監(jiān)測信息公開，有助于激發(fā)社會的參與意識，共同維護(hù)城市環(huán)境的安全宜居。

（二）定期對城市系統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖/交易場所及其周邊進(jìn)行空氣生物安全檢測，為探索和預(yù)防禽流感提供基礎(chǔ)信息。當(dāng)流感在國內(nèi)的飛禽中爆發(fā)，它們排出的糞便當(dāng)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(yuǎn)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(chǎn)生了重要的空氣暴露傳染風(fēng)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(jìn)而造成在城市空間的大流行。

（三）加強(qiáng)跨境運(yùn)輸?shù)目諝馕⑸餀z驗檢疫，提高應(yīng)急方案和處置技術(shù)能力。最近的一項研究表明，與被環(huán)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(jìn)行有效的傳播。國際旅行的增加，疫情（如H1N1）在機(jī)艙內(nèi)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(xù)出現(xiàn)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(dǎo)出具有更強(qiáng)抗性的物種出現(xiàn)，如近些年出現(xiàn)的超級細(xì)菌，因此必須加強(qiáng)相應(yīng)的防控理念。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：張 煒