关注城市扬尘中的“隐形杀手”
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对于扬尘人们似乎并不陌生。但是，除了不同粒径的颗粒物和化学污染物外，扬尘中是否还暗藏着隐形的“微生物杀手”呢？世界环境日之际，南开大学一本科生科研团队从事的一项，针对京津冀地区城市扬尘中抗生素抗性细菌及抗性基因的研究正式结题。研究结论引起了公众对于扬尘携带“超级细菌”的关注。
据称，这是第一次提供直接证据表明抗生素抗性基因和季节性细菌群落存在于中国城市扬尘中。
城市扬尘中存在的大量细菌，特别是致病菌、抗生素抗性菌，将对人体健康将会产生直接危害。人类每天的户外活动意味着吸入数以万计的微生物，特别是在华北地区的大城市严重空气污染的时期，这个数字会成倍增加。国际顶尖医学杂志《柳叶刀》刊登的一项研究显示，2010年亚洲共有超过210万人死于空气污染，而2013年的浓雾霾事件覆盖了中国超过140万平方公里的国土。
同时，抗生素抗性基因作为一种新的环境污染物，逐渐引起了人类的关注。
如果城市扬尘中携带的人体致病菌或噬菌体中含有抗生素抗性基因，被吸入人畜体内后，将会引起难以控制的细菌性疾病。因此对空气颗粒物中抗生素抗性基因的研究也迫在眉睫。
“然而，目前全球范围内的科学家对城市扬尘的研究主要集中在化学污染物上，而对其中的生物信息研究甚少，使得人们对城市扬尘中携带的病原菌、过敏原等危害人类健康的物质了解微乎其微，也难以评估城市扬尘对人体生物危害的风险。”课题负责人、南开大学环境科学与工程学院2013级本科生周昊说。
能否通过一些科学手段，对城市扬尘中的生物信息进行统计分析，进而得到其中细菌及抗生素抗性基因在夏季和冬季的丰富度和分布情况？
这将有助于定量评估扬尘中有害生物体的变化形态和种类分布，促进社会对城市扬尘污染的关注及对城市扬尘污染的治理。
带着这一想法，周昊联合同学旷宇、李昭环组成科研团队，申请了南开大学本科生创新科研计划之国家级大学生创新训练项目，并邀请抗生素环境污染专家、南开大学环境科学与工程学院教授罗义担当指导教师。
从2015年4月开始，周昊团队历时两年，分别在夏季和冬季，从华北地区主要城市：北京、天津、石家庄的火车站、医院、商业、住宅、教育等5个功能区各类建筑表面收集扬尘样本，研究其中的细菌和相关的
抗生素抗性基因（ARG）
和
抗生素抗性细菌（ARB）
。团队还结合细菌培养和细菌种属鉴定等方法，获得了
京津冀城市表面扬尘细菌群落和抗生素抗性基因（ARGs）分布的数据
，以及
城市土地利用类型和季节差异是否影响ARG分布和细菌群落结构的模式
。
图为基于加权Unifrac方法的北京、天津、石家庄三个城市的夏季（A）和冬季（B）的每个样品的微生物组的PcoA分析
研究发现，京津冀城市扬尘中确实大量存在着种类繁多的细菌以及抗生素抗性基因和抗生素抗性细菌，即所谓的“超级细菌”。
同时，上述微生物分布呈以下规律：细菌、抗生素
抗性基因丰富度夏季显著高于冬季；夏季人口密集的商业区细菌多样性最高，冬季则是火车站地区细菌多样性最高，人口密度最低，交通量较少的教育区细菌丰度明显较低；细菌多样性没有显著的季节性变化。
值得注意的是，经过细菌培养后，研究团队发现，所有样品均具有可培养的微生物，夏季样品中的可培养微生物数量远高于冬季。
当测试从相同样品培养的微生物时，100％的夏季和67％的冬季样品产生对标准抗生素耐受的菌落。
“我们共分离64株，其中夏季为41株，冬季为23株，通过16S rRNA测序鉴定菌种,共观察到18个属。Kocuria marina存在于我们的菌种鉴定结果中，报告为机会性病原体并引起
腹膜炎
，表现出对五种标准抗生素的抗性，对城市居民和工人构成高风险。我们还分离了在临床研究中报道的其它多药耐药性机会性病原体，包括潜在诱导菌血症的
硫酸芽孢杆菌
和能感染人体重要免疫细胞--巨噬细胞的一些
志贺氏菌
。”周昊说。
图为粪肠球菌（资料图来自bioquell biology）
扬尘微生物的群落结构显示，
居住在天津的人们在呼吸时可能暴露于大量肠球菌中，
特别是包括粪肠球菌和屎肠球菌在内的一些被认为是肠道的正常共生体，正迅速作为病原体出现在医院临床感染中，严重危及被感染人群的生命健康 。
“根据我们目前的了解，这是在中国大城市表面发现高丰度肠球菌的第一次报告。”周昊说。
“扬尘在北方城市干燥的冬季经常出现，不仅冬季，今年春季（5月5日）刚刚发生的一场‘颗粒物豪华套餐’就包括扬尘污染。通过我们的研究发现城市扬尘中含有大量的病原菌携带耐药基因，这些抗生素杀不死的细菌，将借助扬尘大面积快速传播，这将对人类健康带来危害。”
罗义教授表示，该研究提醒公众和环境部门，污染的城市空气中包含很多威胁人类健康的“隐形杀手”，应进一步重视城市扬尘污染以及抗生素污染的治理。
来源：南开大学新媒体中心
记者：吴军辉
编辑：王俞萱
审校：吴军辉
