图2(a)为2009年7月~2010年6月鱼山采样点陆源细菌及海源细菌的月平均浓度变化. 鱼山生物气溶胶中陆源细菌浓度与海源细菌的相关性系数为0.902，在P＜0.01水平上显著相关. 鱼山采样点陆源和海源细菌月浓度变化范围分别为9~375 CFU ·m^-3和25~532 CFU ·m^-3. 陆源细菌及海源细菌月平均浓度最高值均出现在2009年12月，其他月份中5月较高，2月和6月浓度较低. 从图2(b)中可以看出，崂山陆源细菌的月均浓度最高值出现在2009年12月，为436 CFU ·m^-3，随后9~10月出现较高值，最低值22 CFU ·m^-3出现在6月，2~4月浓度也较低. 海源细菌5月浓度最高，为561 CFU ·m^-3，12月浓度较高(474 CFU ·m^-3)，6月浓度最低，仅为40 CFU ·m^-3. 尽管两个采样点陆源细菌和海源细菌的变化不尽相同，但是12月均出现了浓度高值，这是因为12月26日采集到沙尘样品，研究发现沙尘期间生物气溶胶浓度会显著增加^{[18, 21]}，所以引起12月浓度明显高于其它月份. 2010年2月温度相对较低(-2.5~3℃)，不适于微生物的存活，所以细菌出现了最低值. 4月5日、 16日，6月5日、 16日样品采集时均有不同程度的雾，研究表明空气细菌浓度受雾滴的温度、 化学组成和酸碱度的影响较大^[22]，因此4月、 6月细菌浓度也较低. 5月平均气温为14~19℃，相对湿度为55%~86%，气候适宜微生物的生存，而且春季植被生长繁茂，微生物的来源较多，这是5月出现高浓度细菌的原因. 两个采样点陆源和海源细菌浓度的月际变化具有一定差异性，Adhikari等^[23]的研究表明不同采样点对生物气溶胶的分布有着影响，可能是因为微生物来源和环境因素的不同.

图2

Fig. 2

图2 青岛近海生物气溶胶中细菌浓度的月变化 Fig.2 Monthly variation of bacterial concentrations in the Qingdao coastal region

鱼山和崂山采样点生物气溶胶中海源细菌占总细菌的平均百分比为60.1%和61.0%，海源细菌的贡献高于陆源细菌，可见青岛沿海区域的生物气溶胶组成明显受到海洋的影响.

2009年5月陆源和海源真菌的浓度都很高，此时气候适宜微生物的生存，而且春季植被生长繁茂，造成真菌浓度增加. 2009年10月两个采样点海源真菌浓度很高，与之前对青岛生物气溶胶的研究结果一致^[19]，采样期间盛行东南风，由海洋吹向陆地，这可能是海源真菌浓度很高而陆源真菌浓度很低的原因. 2009年8月、 9月海源和陆源真菌浓度相对较高，是因为当地夏季温度较高，平均为24℃，适于真菌粒子的生长. 已有的研究也发现，在一定的环境温度范围内，真菌更容易在较高温度下存活，而在低温时则受到抑制^[18,24,25]. 因此真菌在夏季浓度较高，而在温度很低的2月出现了浓度的低值. 如前所述，6月因为出现了雾天，细菌浓度受到影响出现了较低值，而真菌浓度较高，这是因为真菌孢子对极端天气的耐受力要强于细菌^[26]. 鱼山采样点2009年12月陆源真菌浓度高达494 CFU ·m^-3，与细菌类似，浓度增大可能与12月26号采集到的沙尘样品有关. 但是崂山采样点陆源真菌浓度的增加远没有鱼山显著. 总体而言，崂山采样点陆源和海源真菌月平均浓度略高于鱼山. 除个别月份，崂山采样点生物气溶胶中真菌的月变化与鱼山采样点相近，这表明真菌浓度的分布具有一定的规律性，但是也存在空间分布差异，表明真菌浓度受到不同地区来源和环境因素的影响.

鱼山和崂山采样点生物气溶胶中海源真菌占总真菌的平均百分比为59.1%和71.2%，海源真菌的贡献高于陆源细菌，可见海洋对沿海区域的生物气溶胶组成有明显的影响，与已有的研究结果一致^{[19, 27]}.

图3

Fig. 3

图3 青岛近海生物气溶胶中真菌浓度的月变化 Fig.3 Monthly variation of fungi concentrations in the Qingdao coastal region

2009年11月~2010年6月青岛近海生物气溶胶中总可培养微生物浓度(细菌和真菌浓度之和)及物种数随月份变化较大. 鱼山采样点2010年2月可培养微生物浓度最低，为73 CFU ·m^-3，微生物物种数目最少，为17. 5月可培养微生物浓度最高，达1948 CFU ·m^-3，微生物物种数最高，为102. 崂山采样点的微生物物种数变化与鱼山物类似，2月最低，6月最高，变化范围为39~90. 2009年12月鱼山和崂山采样点的微生物浓度很高，相应的物种数也很高，分别为102和88，比11月增加59%和57%，可见沙尘天气不仅对微生物浓度影响显著，而且对微生物物种数目的增加也起到显著作用，沙尘期间应该有外来微生物长距离输入研究区域. Jeon等^[11]在韩国观察到生物气溶胶中的细菌群落在亚洲沙尘事件中发生了突然改变. 研究发现，沙尘传输过几百乃至几千公里后，耐盐菌成为生物气溶胶中微生物的典型种类^{[28, 29]}. 可见，沙尘天气对生物气溶胶中微生物群落结构及优势微生物的影响非常大. 除个别月份外，两个采样点可培养微生物浓度和物种数目的变化趋势类似. 鱼山和崂山采样点可培养微生物月平均浓度和物种数目的相关系数分别为0.835和0.827，均在P<0.01水平上显著相关.

图4

Fig. 4

图4 青岛近海生物气溶胶中可培养微生物多样性指数的月际变化Fig.4 Monthly variation of the diversity index of total culturable microbes in the Qingdao coastal region

从季节上看，鱼山采样点可培养微生物浓度的季节分布为春季>秋季>冬季>夏季，而崂山采样点与鱼山不同，可培养微生物浓度秋季与春季接近，略高于夏季，而冬季最低，这是因为夏季气温高、 紫外线强，而秋季气候温和、 适宜微生物的生长繁殖. 两个采样点可培养微生物浓度都是秋季较高，与之前对青岛^[30]、 广州^[31]和北京^[32]的研究结果一致. Adhikari 等^[33]也在美国俄亥俄州观察到真菌浓度的最高值出现在秋季. 另外一些研究发现生物气溶胶中可培养微生物浓度在夏季出现浓度最大值，而冬季和春季浓度较低^[34~36]，这是因为这些地区夏季温度较高适宜微生物生长所致. 可见，生物气溶胶中可培养微生物浓度的季节分布特征因不同地区的气象条件不同而存在显著的空间差别.

鱼山采样点可培养微生物浓度春季为855 CFU ·m^-3，明显高于冬季的741 CFU ·m^-3，但物种数相差不大，春、 冬季分别为67和64. 与鱼山类似，崂山可培养微生物浓度也是春季高于冬季，浓度分别为1057 CFU ·m^-3和703 CFU ·m^-3，物种数也是春季(72)高于冬季(67). 由此可见，与微生物浓度存在显著的季节变化不同，物种数的季节变化并不明显. 崂山采样点季节平均的微生物物种数目略高于鱼山采样点.

图4是2009年11月~2010年6月青岛近海生物气溶胶中可培养微生物的3种多样性指数的月际分布. Shannon-Weiner指数通常多用于反映群落的复杂程度，指数越大，则群落越复杂，对环境的反馈功能越强，从而使群落得到较大的缓冲，更趋于稳定. Simpson's指数即优势度指数，指数越大群落多样性越高. Pielou指数即均匀度指数，反映了各物种个体数目分配的均匀程度，指数越大，物种数目分配越均匀. 由图4(a)可以看出，Shannon-Weiner指数2010年1月、 2月和6月崂山采样点的Shannon-Weiner指数大于鱼山，其他月份则是鱼山采样点的指数更大，而且鱼山采样点的物种数高于崂山，说明该区域的微生物群落相对复杂. 鱼山和崂山采样点可培养微生物的Shannon-Weiner指数分别在2.68~3.99和3.14~3.89之间，月际分布并不完全相同. 两个采样点Shannon-Weiner指数最低值都出现于2012年2月，鱼山采样点的Shannon-Weiner指数5月最高，11月次之，而崂山采样点则是1月最高，11月和6月次之.

2010年2月两个采样点的微生物浓度和物种数目最低，所以Shannon-Weiner指数也是最低. 11月份鱼山和崂山的物种数分别是64和56，但是Simpson's指数和Pielou指数都很高，说明物种数目分布均匀、 优势菌较少，所以群落多样性高，相应地Shannon-Weiner指数也较高. 2009年12月和2010年5月，崂山采样点的微生物浓度和物种数目都属于较高水平，但是其Shannon-Weiner指数并不是最高. 从图4(b)和4(c)可以看出12月的Simpson's指数和Pielou指数较低，说明该月份优势菌较多而且各物种数目分配的不均匀，所以微生物浓度虽然高，但是群落反而相对简单，多样性不高. 鱼山采样点5月份物种数高达102，远高于崂山(85)，而且鱼山的Simpson's指数和Pielou指数都明显高于崂山，说明鱼山物种数比崂山分布均匀而且群落多样性高，所以鱼山Shannon-Weiner指数在5月出现了最大值但崂山Shannon-Weiner指数较低. 2010年1月两个采样点的微生物浓度并不高，但是3种指数都很高，而且物种数目相对较高，说明物种分布相对均匀，优势菌相对较少，群落多样性高.

鱼山和崂山采样点的Pielou指数和微生物浓度的相关性系数分别为-0.773和-0.858，在P<0.05和P<0.01水平上呈显著负相关，这说明微生物浓度大的月份往往存在优势度较大的菌种，导致Pielou指数降低，如2009年12月和2010年5月两采样点的样品； 而2009年11月和2010年2月微生物浓度较小，Pielou指数较高，说明物种分配比较均匀. 除了2010年1月，鱼山采样点的Pielou指数均高于崂山采样点，这说明鱼山采样点微生物群落中物种分配比崂山相对均匀.

除个别月，崂山采样点可培养微生物浓度高于鱼山，但是微生物物种数、 Shannon-Weiner指数和Simpson's指数低于鱼山，这表明崂山采样点优势菌对微生物浓度的贡献高于鱼山，而鱼山采样点的群落比崂山采样点多样性更高，群落更复杂、 稳定.

从表2可知，2009年11月~2010年6月，陆源细菌、 海源细菌、 陆源真菌和海源真菌的物种数随着月季变化很大. 由表2可知，青岛近海生物气溶胶中不同来源可培养微生物浓度和物种数基本上呈显著正相关(P<0.05)，其中崂山采样点陆源真菌浓度和物种数的相关性在P<0.01程度上呈显著正相关； 鱼山采样点海源细菌浓度和物种数并不相关. 这说明当不同季节，生物气溶胶来源和环境条件不同，引起生物气溶胶中微生物物种增加或减少的时候，通常会引起微生物浓度升高或降低.

两个采样点陆源细菌的物种数略高于海洋细菌(表3)，其Shannon-Weiner指数、 Simpson's指数和Pielou指数均略高于海洋细菌，与海源细菌相比，陆源细菌的微生物群落中物种数分布均匀，优势菌相对较少，生物多样性高，群落较复杂. 崂山采样点的陆源、 海源物种数和生物多样性略高于鱼山. 与总可培养微生物类似，鱼山样点陆源和海源细菌的Shannon-Weiner指数最低值都出现于2月，这是因为2月温度低，不利于微生物生长，来源少，微生物浓度和物种数目最低. 而崂山采样点的情况较为复杂，陆源细菌的Shannon-Weiner指数在6月出现最低值，而海源细菌在12月出现了最低值. 这是因为6月陆源细菌的物种数最低，只有11，而且Simpson's指数较低，说明微生物种类少，而且存在优势菌，所以6月微生物群落多样性很低. 12月海源细菌虽然浓度高但物种数为19，Simpson's指数和Pielou指数分别为0.76和0.68，远低于其它月份，说明微生物种类较少，而且物种数分配不均匀，优势菌相对较多，因此微生物群落相对简单，多样性低. 鱼山采样点陆源和海源细菌Shannon-Weiner指数的最高值分别出现在12月和11月，而物种数分别为16和30，崂山采样点陆源和海源细菌Shannon-Weiner指数的最高值出现在1月和2月. 陆源和海源细菌在相应月份的物种数较高，而且Simpson's指数和Pielou指数都很高，表明微生物物种数分布均匀，优势菌相对较少，群落相对复杂，生物多样性高. 可见，陆源和海源细菌的群落特征和变化并不完全相同，而且两个采样点也因为来源和环境条件的不同而存在空间差异.

除了鱼山冬季外，两个采样点海源真菌的物种数和Shannon-Weiner指数均为略高于陆源真菌，这表明海源真菌的群落结构比陆源真菌较为复杂、 多样性更高. 两个采样点陆源真菌和海源真菌的物种数随季节变化较大，没有明显的贡献优势. 两个采样点陆源真菌的Shannon-Weiner指数都是在12月最高，这是因为12月陆源真菌物种数很高，Simpson's指数和Pielou指数也很高，表明微生物物种分布均匀，多样性高. 鱼山和崂山采样点陆源真菌Shannon-Weiner指数的最低值分别出现在3月和2月，因为物种数很低，分别为3和2，所以微生物群落多样性很低. 鱼山和崂山海源真菌Shannon-Weiner指数的最高值分别出现在5月和6月，这是因为相应月份物种丰富，物种数高达33和30，而且Simpson's指数和Pielou指数也很高，表面物种数分布均匀，微生物群落比较复杂. 鱼山和崂山海源真菌Shannon-Weiner指数的最低值均出现在2月，如前所述，是因为2月物种数非常低，因此微生物群落简单. 同样，陆源和海源细菌的群落特征和变化并不完全相同，而且两个采样点也存在空间差异.

表2(Table 2)

表2 青岛近海生物气溶胶中不同来源可培养微生物的浓度和物种数目相关性 Table 2 Correlation of different kinds of culturable microbial concentration and species number in the Qingdao coastal region 采样点 陆源细菌 海源细菌 陆源真菌 海源真菌 鱼山采样点微生物浓度和物种数目相关性 0.732 0.407 0.697 0.739 崂山采样点微生物浓度和物种数目相关性 0.657 0.681 0.910 0.718

表2 青岛近海生物气溶胶中不同来源可培养微生物的浓度和物种数目相关性 Table 2 Correlation of different kinds of culturable microbial concentration and species number in the Qingdao coastal region

表3(Table 3)

表3 采样点各类微生物的物种数和3种多样性指数 Table 3 Species number and three diversity indexes of different kinds of microbes in the sampling sites 项目 采样点 指标 物种数 Shannon-Weiner 指数 Pielou指数 Simpson's指数 陆源细菌 鱼山 范围 4~30 1.39~2.77 0.76~1.00 0.75~0.92 平均 17 2.33 0.90 0.87 崂山 范围 11~30 2.35~3.14 0.72~1.02 0.82~0.95 平均 19 2.60 0.91 0.88 海源细菌 鱼山 范围 5~20 1.50~2.50 0.72~0.96 0.76~0.89 平均 14 2.20 0.87 0.85 崂山 范围 12~19 2.01~2.42 0.68~0.93 0.77~0.89 平均 15 2.26 0.83 0.86 陆源真菌 鱼山 范围 3~36 1.10~3.00 0.80~1.00 0.67~0.93 平均 16 2.22 0.90 0.84 崂山 范围 2~37 0.69~2.76 0.76~1.00 0.50~0.93 平均 16 2.11 0.88 0.82 海源真菌 鱼山 范围 2~33 0.64~2.72 0.78~0.94 0.44~0.93 平均 17 2.31 0.88 0.84 崂山 范围 5~32 1.41~3.02 0.63~0.90 0.73~0.94 平均 20 2.35 0.83 0.85

表3 采样点各类微生物的物种数和3种多样性指数Table 3 Species number and three diversity indexes of different kinds of microbes in the sampling sites

总体而言，不同地区、 不同季节、 不同类别的微生物群落结构存在差异，主要是受到微生物来源和环境条件的影响，微生物浓度并不能反映微生物群落的多样性.