极地与海洋边界层大气微生物的含量、种类和粒径分布及其影响因素

摘要

微生物是生态系统当中与人类联系最为紧密的组成部分:一方面微生物参与了发酵工程、医药工程等人类的生产生活，另一方面它们也与人体健康息息相关。同时大气中的微生物也是影响大气环境中的因素之一。它们既是大气气溶胶的重要组成部分，也在物质循环和气候变化过程中起着特殊的作用，所以大气中微生物的种类、含量等问题，特别是大尺度的分布状况越来越受到关注。
　　 为了了解大气中微生物的时空分布特征，在第三次中国北极科学考察（2008.7-2008.9）和第26次中国南极科学考察（2009.10-2010.4）期间，根据大气中的总细菌、海源细菌、总真菌的特点，在沿途航线上设计了采样点。现场使用FA-1六级空气微生物采样器，采集了北冰洋、鄂霍次克海、日本海、中国黄海、中国东海、菲律宾海、珊瑚海、南大洋、南极洲内陆等地的大气微生物样品，并在原位进行微生物培养和统计分析。具体结果见下：
　　 1.细菌的总含量变化较大，有些样品点没有检测出。最高达到919 CFU／m3(每立方米细菌菌落数)。其中，海洋源细菌含量变化从4 CFU／m3至276 CFU／m3。总体上来看大气微生物随纬度增加而减少，并且北半球多南半球少。这一特点在陆源微生物上表现的更加明显。
　　 2.在粒径分布方面，最大的粒径大于8.2μm，最小的小于1.0μm。大粒径的微生物的区域变化与微生物总量基本一致，但是小粒径的微生物在高纬度地区减少速度比大粒径慢，所以比例有所上升。
　　 3.选取了北冰洋两个采样点采集的样品，使用16S rDNA 技术对其中的微生物样品种类进行了鉴定，主要为Bacillus属和Deinococcus属。在北极地区Deinococcus属微生物的含量比Bacillus属多。
　　 4.微生物含量分布具有明显的区域特点
　　 （1）北冰洋海区微生物含量总体不高（平均102.47CFU／m3)且变化较大（变异系数1.73）；粒径方面小粒径偏多，在部分采样点，直径小于1.0μm的微生物比例高达50％。种类方面以厚壁的Bacillus属中的四种（circulaus，firmus，subtilis和alvei）和有抗紫外特点的Deinococcus属中的两种（grandis和 murrayi）数量最多。海冰融化区域(浮冰区）的微生物受海冰融化影响明显。
　　 （2）西北太平洋海区微生物含量随温度变化明显，呈现南多北少的态势，这一区域靠近亚洲大陆，受陆源微生物影响较大。当主要受陆源气团影响时陆源微生物比例可以高达60％以上。粒径方面以粗颗粒的微生物占多数，纬度越低越明显。
　　 （3）太平洋海区与南大洋海区海洋源微生物数量明显较高(60％-80％)，而且比例相对稳定(变异系数0.87)。含量上，太平洋海区（71 CFU／m3-147 CFU／m3）比南大洋海区略多（56 CFU／m3-112 CFU／m3）。
　　 （4）在南极内陆微生物数量明显十分稀少，波动范围从2至24 CFU／m3。靠近海边时略多，深入南极内陆时各种粒径的大气微生物都十分稀少，粒径分布上呈现随机分布。
　　 5．大气中微生物的含量与气象条件和气团运动有关气象条件对微生物的影响表现在温度、降水和紫外辐照方面。随着纬度的升高，采样点的温度逐渐降低，微生物的含量也呈现出逐渐减少的态势。降水对大气中微生物的影响，主要是雨水或雪的冲刷作用。紫外辐照在在高纬度区域有着较为明显的作用：一方面对紫外辐照有一定耐受力的物种（Deinococcu、Bacillus等）以及休眠的孢子所占比例增加，另一方面在海盐或是雪粒中的小粒径微生物的比例有所增加。气团运动对大气微生物的影响明显。源自大陆的气团使得一些采样点的大气微生物以陆源为主，源自海洋的气团采样点的样品则以海洋源微生物为主。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 样品采集及检测方法

第三章 数据结果

第四章 结果讨论

第五章 结论

参考文献

致 谢