任啟文 ，李聯(lián)地 ，徐振華 ，黨 磊 ，王耀濤 ，李治國

（1.河北省林木良種工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050061；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北 石家莊050061；3.石家莊市環(huán)境監(jiān)測中心，河北 石家莊 050022）

空氣微生物是指空氣中細菌、霉菌和放線菌等有生命的活體，它主要來源于自然界的土壤、水體、動植物和人類，此外污水處理、動物飼養(yǎng)、發(fā)酵過程和農(nóng)業(yè)活動等也是空氣微生物的重要來源[1-4]，已知存在空氣中的細菌及放線菌有1200種，真菌有40000種[5]?？諝庵袕V泛分布的細菌、真菌孢子、放線菌、病毒等生物粒子與城市空氣污染、城市環(huán)境質(zhì)量和人體健康密切相關(guān)[6-7]。空氣微生物中的病原菌通過傳播擴散，可以導(dǎo)致人們出現(xiàn)哮喘、麻疹、結(jié)核、白喉、百日咳、過敏性皮炎、過敏性肺炎、傳染性疾病等，對免疫力低下的人群造成嚴(yán)重的健康危害[8]。因此城市空氣微生物狀況是城市環(huán)境綜合因素的集中體現(xiàn)，是評價城市空氣環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[9]。城市森林在凈化空氣、改善空氣質(zhì)量方面發(fā)揮著巨大的作用，特別是殺滅細菌的功能越來越受到人們的重視。不同植物種類、不同植物群落、不同空間結(jié)構(gòu)對空氣微生物的影響是不一樣的，了解城市森林配置對空氣微生物濃度的影響，不僅對于評價城市森林生態(tài)功能有幫助，也可以為城市森林建設(shè)中植物的合理配置提供科學(xué)的依據(jù)。

1 空氣微生物的主要類群

空氣微生物中各種球菌占66%，芽孢菌占25%，還有霉菌、放線菌、病毒、蕨類孢子、花粉、微球藻類、原蟲及少量厭氧芽孢菌[9]。球菌中以抵抗力較強G+球菌為主，特別是春秋兩季最為明顯[10]。謝淑敏在京津地區(qū)大氣微生物的研究報告中指出：京津地區(qū)大氣中的細菌主要是G+球菌，G-菌少，優(yōu)勢菌是微球菌屬、葡萄球菌屬、芽孢桿菌等屬的細菌[11]。除了自然的微生物外，還有各種病原菌，細菌有結(jié)核桿菌、肺炎雙球菌和綠膿桿菌等約160種，真菌有球孢子菌、組織胞槳菌、隱球酵母、青霉和曲霉等約600多種，病毒有鼻病毒、腺病毒等約幾百種，此外還有支原體、衣原體等[12]。

由于受到溫度、濕度、人口密度、植被蓋度等各種因素的影響，不同地區(qū)空氣中微生物種類不同，東北地區(qū)的撫順和沈陽空氣微生物種類較多，北京、上海和廣州空氣微生物種類也比較多，而合肥和烏魯木齊細菌和真菌出現(xiàn)的種類較少[13]。綜合文獻結(jié)果，在調(diào)查的城市中，空氣細菌有21屬，其中優(yōu)勢菌屬為芽孢桿菌屬（Bacillus）、葡萄球菌屬（Staphy lococcus）、微球菌屬（Micrococcus）和微桿菌屬（Microbacterium）；真菌有21屬，其中優(yōu)勢菌屬為交鏈孢屬（Alternaria）、青霉屬（Penicillium）、曲霉屬（Aspergillus）和木霉屬（Trichoderma）；放線菌共有7屬[13]。

2 城市森林對空氣微生物的作用機理

2.1 分泌殺菌素抑制空氣微生物

植物殺菌作用的解釋中，有幾個著名的假說[14]。一是托金的“植物自然免疫理論”假說：植物在長期的進化過程中會形成一種自我保護機理，分泌具有殺菌作用的物質(zhì)，避免自身受外界微生物，尤其是致病微生物的危害。二是植物創(chuàng)傷保護假說：植物在受到創(chuàng)傷時會分泌出大量揮發(fā)性殺菌物質(zhì)，有人對此進行研究，用來解釋草地、草坪、樹林修剪后，植物殺菌物質(zhì)分泌量增多等現(xiàn)象。三是植物殺菌素形成與植物生長發(fā)育規(guī)律相關(guān)的假說：植物殺菌素在植物生長旺盛時殺菌作用最強，隨著植物生長代謝減弱或個體死亡，則分泌殺菌素的過程也即中止。程培青研究得出，植物中具有抗菌、殺菌活性物質(zhì)主要是精油類，即酯、醛、酮、酚和萜烯等，另外氨基酸、生物堿也可能具有抗菌、殺菌活性[15]。

2.2 通過滯塵作用抑制空氣微生物

在空氣中由于懸浮顆粒物的凝聚作用，微生物會附著在懸浮顆粒物上，也有一些是在地面上的帶菌顆粒物，由于人為活動或風(fēng)力的作用而使其漂浮起來，懸浮顆粒物作為微生物的載體，不僅能為微生物提供營養(yǎng)，還能降低紫外線的殺菌作用。有研究表明空氣微生物濃度與大氣環(huán)境中懸浮顆粒物呈正相關(guān)關(guān)系，特別是與TSP和PM10呈顯著正相關(guān)[16]。樹木借助3種方式同時進行滯塵：一是滯留或停著，由于樹冠茂密，冠內(nèi)風(fēng)速低，空氣中攜帶的大顆粒便沉降，隨機落在葉表面。二是附著，因葉表面的溝狀、毛狀構(gòu)造，能夠吸附塵埃。三是粘附，靠植物葉表面特殊的分泌物沾粘空氣顆粒物。所有的滯塵都通過降水將塵埃顆粒洗出葉表面，完成滯塵過程[17]。所以樹木可以通過降低空氣顆粒物含量而間接降低空氣微生物濃度。

3 城市森林配置對空氣微生物的影響

3.1 植物種類配置對空氣微生物的作用

不同植物種類對空氣微生物的作用效果不同。戚繼忠等研究園林植物清除細菌能力得出：油松、大圓錐繡球花除菌率大于80%，落葉松、圓柏、垂榆、加楊、華北檉柳、雞冠花、黑心菊等除菌率介于40%～80%，一串紅、接骨木、火炬樹、京桃、樹錦雞兒等植物除菌率小于40%[18]。謝慧玲等對鄭州市生長的多種綠化植物進行研究，發(fā)現(xiàn)27種供試植物種均有一定的殺菌作用，殺菌作用較強的有圓柏、雪松、碧桃、核桃、龍柏、芭蕉、側(cè)柏、臘梅、女貞、銀杏等[19]。褚泓陽等用室內(nèi)水插枝法研究樹木殺菌作用，結(jié)果表明殺菌能力由大到小依次為：七葉樹、云杉、圓柏、女貞、油松、核桃、白皮松、石楠、雪松、丁香、懸鈴木[20]。

各種樹種對不同菌類的殺傷作用有一定的選擇性。碧桃對黑曲霉、黃曲霉有較強的殺傷力[19]；云杉對綠膿桿菌的殺菌作用較強[21]；珍珠梅對金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌的殺菌作用非常強[22]。松科、柏科、槭樹科、木蘭科、忍冬科、桃金娘科等植物對結(jié)核桿菌有抑制作用[23]。核桃、油松、白皮松、云杉、法國梧桐對葡萄球菌有抑制作用[21]。

3.2 植物群落配置對空氣微生物的作用

植物群落是植物群體的自然組合，能分泌出大量植物殺菌物質(zhì)，據(jù)統(tǒng)計，全世界的森林每年要散發(fā)出大約1.77×108t的揮發(fā)性物質(zhì)[24]。B.H尼洛克統(tǒng)計證明，1株檜樹在1d內(nèi)能分泌出30g揮發(fā)性油類，如1000株/hm2檜樹，每天可以分泌出30kg的揮發(fā)性油類，這些物質(zhì)能均勻地擴散到森林周圍2km遠的地方，殺滅隨著塵埃飄浮在空氣中的細菌[25]。森林區(qū)空氣總微生物濃度是城市區(qū)的1/7，細菌濃度是城市區(qū)的1/48[26]。南京市環(huán)保所探索了不同林地減少空氣微生物濃度的效益，結(jié)果表明油松林殺菌效果最好，柏樹林、樟樹林次之，喜樹林、麻櫟林及雜木林的殺菌作用最差[27]。檜柏林內(nèi)的空氣細菌濃度比毛白楊林內(nèi)低3.8倍，顯示出檜柏林殺菌作用較好。植物群落的大小對空氣微生物濃度也有很大影響。

3.3 植物空間結(jié)構(gòu)配置對空氣微生物的作用

城市森林空間配置不同，降低空氣微生物濃度的能力也不同。田玉軍等研究蘭州城區(qū)綠地減菌效果得出：具有喬、灌、草空間配置的綠地系統(tǒng)減菌效果顯著，減菌能力表現(xiàn)為喬、灌、草結(jié)構(gòu)＞喬、灌結(jié)構(gòu)>灌、草結(jié)構(gòu)>草坪[28]。巨天珍等對蘭州市空氣微生物分析得出，喬、灌、草結(jié)合的復(fù)層綠地結(jié)構(gòu)對細菌的濾除率可達70%以上，草坪對細菌的濾除率也達20%以上，而通透性較差的綠地對真菌卻有一定的滋養(yǎng)作用[29]。

4 討論

（1）城市森林配置對空氣微生物影響研究具有重要意義。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的提高，人們對清潔、舒適和健康生活環(huán)境、居住環(huán)境的要求也越來越高，細菌、真菌等微生物通過孽生繁殖污染空氣已經(jīng)成為目前重要的公共環(huán)境衛(wèi)生問題，在美、日、德、法等國家是人們最為關(guān)注的課題之一。1999年在英國召開第8屆室內(nèi)空氣環(huán)境國際會議的700篇論文中，以微生物為議題的就有126篇之多，僅次于揮發(fā)性有機物（218篇）。城市森林建設(shè)作為改善城市空氣質(zhì)量、打造宜居人居環(huán)境的主要方式，在降低空氣微生物濃度方面的作用必將受到重視。

（2）當(dāng)前研究存在的問題與局限。從目前國內(nèi)外學(xué)者的研究狀況來看，大多數(shù)研究還集中在定性研究水平上，研究方法相對粗放，尚未形成成熟的理論體系?？諝馕⑸锏难芯慷嗉性诓煌赜蚝筒煌δ軈^(qū)上，而對于城市森林配置對空氣微生物影響的研究還不夠深入。當(dāng)前的研究多為初步探索，大部分是驗證性研究，只能說明城市森林具有減菌效果，而對于不同樹種、不同群落、不同空間結(jié)構(gòu)的城市森林對不同微生物的作用效果還缺乏定量的系統(tǒng)性的研究，對于植物通過改變環(huán)境因素間接影響空氣微生物濃度還缺乏深入研究。同時，由于受測試儀器、試驗條件、評價體系和標(biāo)準(zhǔn)等因素的影響，研究結(jié)果間可比性不強?？梢钥闯?，城市森林配置對空氣微生物影響的研究由于涉及領(lǐng)域較多，研究手段復(fù)雜，還處于起步階段，對樹木抑菌作用的開發(fā)和利用不足。隨著我國城市化進程的加快，城市環(huán)境越來越受到重視，城市森林作為市民休閑健身的主要場所，其保健功能應(yīng)該提上日程。

（3）今后研究展望。今后應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強生態(tài)學(xué)、植物學(xué)與微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)等有關(guān)學(xué)科的融合，在更深更廣的層次上開展植物抑菌作用的應(yīng)用研究工作，充分挖掘植物在抑制微生物方面的生態(tài)效益，更好地為城市森林建設(shè)提供理論指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)，為醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)事業(yè)提供新資源。一方面要深入研究不同植物對不同微生物的作用特點，在城市森林建設(shè)中達到因害設(shè)防的目的；另一方面要深入研究不同植物群落、不同空間配置對不同微生物的作用特點，為城市森林建設(shè)、城市園林綠化植物配置提供理論依據(jù)。

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