何品晶，韋順艷，邵立明，呂 凡

（同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所，上海 200092）

1 研究亮點(diǎn)

*分析了果蔬垃圾堆肥過程中細(xì)菌、古菌和真菌主要種屬的優(yōu)先氣溶膠化能力；

*低豐度微生物，例如，奇古菌（Thaumarchaeota） 也能夠優(yōu)先氣溶膠化；

*氣溶膠化微生物中，致病性微生物屬的占比超過90%。

2 背景

微生物氣溶膠是指存在于氣相介質(zhì)中由微生物（包括細(xì)菌、古菌和真菌等）、微生物細(xì)胞碎片和產(chǎn)物組成的分散體系。研究結(jié)果表明，氣溶膠中的微生物及其產(chǎn)物會(huì)對(duì)人體造成器官特異性和系統(tǒng)性的健康危害。例如，放線菌、黃曲霉、煙曲霉、赭曲霉毒素、炭疽桿菌、鐮刀菌、肺炎鏈球菌和內(nèi)毒素等會(huì)造成呼吸道感染、炎癥和哮喘等健康問題。堆肥作為一種有效可行的果蔬垃圾處理和資源化方法，在運(yùn)行過程中，不可避免會(huì)發(fā)生原核生物和真菌從固相或液相向氣相釋放的氣溶膠化行為。這一過程不僅取決于微生物本身的形狀和親水性，還取決于堆肥物料的理化性質(zhì)、運(yùn)行操作中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和場(chǎng)地內(nèi)的氣象條件。為定量化描述微生物的氣溶膠化能力，1980 年Hejkal 等將同種微生物在氣相和固相（液相） 中絕對(duì)濃度的比值定義為濃度因子（CF），用以評(píng)估微生物氣溶膠化能力的強(qiáng)弱。但是，由直接培養(yǎng)方法測(cè)定的微生物絕對(duì)濃度與實(shí)際存在的微生物濃度之間存在較大的偏差。原因是大量的原核生物和真菌都是不可培養(yǎng)的；而這些不可培養(yǎng)微生物在總微生物中占據(jù)絕大部分；同時(shí)，它們也會(huì)對(duì)人體健康造成危害。有鑒于此，采用免培養(yǎng)法分析各相中微生物的相對(duì)占比是一種不可避免的趨勢(shì)。

3 研究方法

本研究通過原位采集的方法，分析了果蔬垃圾好氧堆肥不同階段的微生物氣溶膠釋放特征。采集堆肥進(jìn)行1～2、3～4、5～6、7～8、13～14、15～16 和19～20 d 堆體表層和堆體內(nèi)部的堆肥樣品，以及周圍環(huán)境中的微生物氣溶膠樣品。通過測(cè)定堆肥樣品的理化性質(zhì)，界定堆肥過程的不同階段；通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR） 實(shí)驗(yàn)和高通量測(cè)序，確定微生物在氣固兩相中的群落結(jié)構(gòu)和相對(duì)占比；引入氣溶膠化指數(shù)概念，評(píng)估堆體中微生物氣溶膠化能力的強(qiáng)弱；通過熒光原位雜交技術(shù)方法，定量分析采集的微生物氣溶膠樣品濃度。

4 主要研究結(jié)果

果蔬垃圾氣溶膠樣品中，微生物濃度為400～4 800 個(gè)/m3。氣溶膠樣品和堆肥樣品中，分別檢測(cè)出3種和6 種主要的門水平微生物，門水平上古菌、細(xì)菌和真菌的氣溶膠化指數(shù)范圍分別為0～79、0～214 和0～397，能夠優(yōu)先氣溶膠化的主要門水平微生物包括擬桿菌門（細(xì)菌） 和擔(dān)子菌門（真菌）。屬水平上，細(xì)菌和真菌的氣溶膠化指數(shù)范圍分別為0～2 250 和0～9 000。能夠優(yōu)先氣溶膠化的6 種細(xì)菌屬，包括單胞菌屬、馬賽菌屬、金黃桿菌屬、庫(kù)特氏菌屬、伯克氏菌屬和不動(dòng)桿菌屬，它們的氣溶膠化指數(shù)分別為171、491、22 460、5 525、4 014 和631。能夠優(yōu)先氣溶膠化的3 種真菌屬分別為旋孢腔菌屬、核盤菌屬和曲霉屬，它們的氣溶膠化指數(shù)分別為7 344、8 582 和439?？傮w而言，在能夠優(yōu)先氣溶膠化的微生物中，革蘭氏陰性菌和致病菌的占比超過90%。因此，在果蔬垃圾堆肥過程中釋放進(jìn)入氣相的微生物會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

5 結(jié)論與展望

本研究采用免培養(yǎng)方法，系統(tǒng)地分析了果蔬垃圾堆肥過程中，空氣微生物（包括原核生物和真菌）的氣溶膠化能力。雖然在堆肥過程涉及的微生物中，古菌占比很低，但卻有很高的氣溶膠化指數(shù)。所以，未來需要補(bǔ)充強(qiáng)化對(duì)微生物氣溶膠中古菌及其對(duì)人體健康影響的研究工作。