2017, Vol. 38
生物气溶胶是空气中含有生物组分的颗粒物.生物组分包括病毒、细菌、古菌和真菌等生物体, 也包括花粉、动植物的碎片等[1~3].其粒径范围是10 nm~100 μm[1, 3], 其数浓度约为101~103 L-1[4~9].生物气溶胶来源于陆地或水体的生态系统[10~15].大气对微生物而言是较为恶劣的环境, 因为微生物难以获得水和养分, 且大气中有较强的紫外线[10, 16].某些生物气溶胶可以作为病原体或过敏原, 对人体和其它生物的健康造成威胁[17~21].生物气溶胶可作为云凝结核和冰核, 在成云和降水过程中起着重要作用, 从而影响水循环和气候[22~28].因此, 对生物气溶胶的研究有重要的意义.然而, 生物气溶胶的浓度、组成等性质, 其成云、传输、代谢等活动, 及气象条件等因素对其影响, 都没有得到充分地研究.
生物气溶胶可以随气团的移动在全球范围传输.之前有研究表明, 生物气溶胶可以从非洲传输至美洲[29~31].亚洲的生物气溶胶可以传输至太平洋、美洲, 甚至可以环球传输[32~34].之前日本的研究表明, 生物气溶胶会因盛行西北风的作用, 从亚洲内陆传输至日本, 并导致日本生物气溶胶浓度急剧升高[35, 36].同样位于北半球中纬度西风带的北京, 可能也会受到盛行西北风及传输作用的影响.
生物气溶胶浓度的检测方法包括离线和在线技术.离线技术包括光学显微镜、电子显微镜、流式细胞仪、定量PCR技术等[37~39].离线技术的缺陷在于时间分辨率低, 分析过程耗时较长.在线检测技术包括质谱和光学检测系统.质谱方法既可准确识别生物气溶胶, 又有高时间分辨率, 但是成本较高, 运行维护较为繁琐[40].光学的方法成本较低, 时间分辨率较高.其原理是, 某些生物分子, 如色氨酸、NADH等, 会被紫外光激发而发射荧光, 可通过荧光强度判别生物气溶胶[41~46]. 2种典型仪器是Ultraviolet Aerodynamic Particle Sizer(UVAPS; TSI, 美国明尼苏达州)和Waveband Integrated Bioaerosol Sensor(WIBS; DMT, 美国科罗拉多州).但是, 黑炭、二次有机气溶胶(SOA)等颗粒物也会产生荧光, 会对生物气溶胶的检测造成干扰[47~49].本研究使用WIBS-4A检测生物气溶胶的浓度.
基因检测多被用于分析生物气溶胶的组成, 包括基因测序和基因芯片等[10, 14, 16, 50].其中, 16S rDNA测序的方法较为常用. 16S rDNA基因是核糖体rRNA的模板, 其分为非可变区和可变区.每种微生物的非可变区不是特异的, 可变区是特异的.通过对可变区测序, 可识别微生物种类.本研究采用16S rDNA测序的方法, 检测生物气溶胶中细菌群落的组成.
温度、湿度、风速、风向、颗粒物浓度等气象因素对生物气溶胶的影响至今没有定论.以往的对“风”这一因素的研究, 也没有系统的分析风对某地区生物气溶胶浓度及组成的影响.因此, 本研究的目的在于, 观测“风”对北京冬季生物气溶胶浓度和组成的影响, 填补生物气溶胶研究中的不足之处, 也提供了关于北京生物气溶胶浓度及组成的资料.
1 材料与方法 1.1 采样时间和地点用于生物气溶胶组成分析的样品的采集时间为2013年1月8~15日, 及2015年1月22~31日.生物气溶胶浓度的观测时间为2014年12月29日~2015年1月15日.采样点经纬度分别为116.33°E和40.00°N, 海拔50 m.采样仪器架设在8 m高的楼顶上.采样期间, 日出和日落时间(取每年1月15日)为07:35和17:14(UTC+8).温度为-15~15℃.平均相对湿度为42%.采样点位于北半球中纬度西风带, 采样期间盛行西北风.
1.2 石英膜样品的采集用10 inch×8 inch的石英滤膜进行采样.采样前, 将滤膜用马弗炉550℃烘烤5 h.镊子、刀等器具用高压蒸汽120℃灭菌20 min.实验在超净台进行.用大流量PM10采样器(RFPS-1287-063, 赛默飞世科技公司, 美国)进行采样, 其流量为1.13 m3·min-1.采样器的切割头和膜托用75%酒精消毒.采样时间为10:00~次日09:00, 时长23 h.样品放置在-80℃冰箱存储.
1.3 DNA的提取, 目的基因的扩增及MiSeq测序取1/4的滤膜, 用刀刮下滤膜表层.将刮下的碎屑用MO-BIO PowerSoil DNA Isolation Kit试剂盒(卡尔斯巴德, 美国加利福尼亚州)提取DNA.得到的DNA用Qubit检测其浓度, 后存储于-20℃冰箱中.
对提取得到的DNA进行16S rDNA V3区的扩增.上下游引物分别为16S V3_F aatgatacggcgaccac cgagatctacactctttccctacacgacgctcttccgatctNNNNCCTAC GGGAGGCAGCAG, 16S V3_1R caagcagaagacggcatacg agatCGTGATgtgactggagttcagacgtgtgctcttccgatctATTACC GCGGCTGCTGG.引物两端加上了适用于Illumina测序平台的序列. PCR反应体系为25.0 μL. 10 μmol·L-1的上下游引物各1.5 μL, Taq酶(Q5 Master Mix)12.5 μL, DNA模板和ddH2O共9.5 μL. PCR反应过程为, 98℃预变性30 s, 98℃变性10 s, 50℃退火30 s, 72℃延伸30 s, 扩增25个循环, 72℃延伸7 min. PCR产物的分子量通过1.5%的琼脂糖凝胶电泳检测.
将PCR产物用磁珠纯化, 用2100 Bioanalyzor(安捷伦)检测目的片段——16S V3区序列.用Illumina的MiSeq测序平台对目的片段进行高通量测序.将得到的序列信息去接头, 去污染, 去低质量, 对应到各样品.将各样品的基因序列上传至MG-RAST服务器, 对比到Greengenes数据库, 条件为Max. e-value Cutoff=105, Min.% Identity Cutoff=99%, Min. Alignmnet Length Cutoff=32, 得到每个样品的细菌群落组成, 数据精确到属水平.
1.4 生物气溶胶在线检测器WIBS-4A的原理及使用生物气溶胶在线检测器(waveband integrated bioaerosol sensor, WIBS-4A)的总流量为2.5 L·min-1, 其中0.3 L·min-1为样品流量, 2.2 L·min-1为鞘气流量.鞘气用HEPA过滤, 再通入光学室中, 使样品中的颗粒物单个通过检测区域.
WIBS的光学元件包括, 1个持续发出波长为635 nm的激光的二极管, 2个分别发射出波长为280 nm和370 nm的脉冲激光的氙灯, 1个四象限光电倍增管用于检测颗粒物前向散射, 2个安置在激光侧向的荧光检测器用于检测波长范围分别是310~400 nm和420~650 nm的荧光.颗粒物先经过635 nm的激光, 前向散射和侧向散射被测出, 和Mie散射模型对比得到颗粒物的粒径, 前向散射被分为4个象限检测, 可得颗粒物的不对称度, 用以表征颗粒物的形状. 280 nm和370 nm的激光被触发后, 由280 nm的激光激发, 发射的荧光被310~400 nm的检测器检测得到的光强为FL1, 由280 nm的激光激发, 发射的荧光被420~650 nm的检测器检测得到的光强为FL2, 由370 nm的激光激发, 发射的荧光被420~650 nm的检测器检测得到的光强为FL3.某些生物分子会受到激发而发射出荧光, 比如色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、NADH、FADH、纤维素、叶绿素[48].但是, 某些非生物组分也可能发射荧光, 比如腐殖酸、矿物尘、黑炭、多环芳烃(PAHs)、二次有机气溶胶(SOA), 对检测造成干扰[48].
在没有颗粒物通过的情况下开启2个氙灯, 检测器上也会测到荧光, 这就是背景噪声.因此, 必须为荧光强度设置阈值, 荧光强度高于阈值的颗粒物被视为荧光颗粒物. WIBS-4A中的Force Trigger模式可以用于设置阈值.在这个模式下, 没有颗粒物通过检测区域, 2个氙灯每秒触发1次, 产生的荧光强度被检测.每次开关机的时候都必须在此模式下运行10 min, 分别得到FL1、FL2、FL3背景荧光强度的平均值和标准差.本研究用FL1、FL2、FL3的平均值加3倍的标准差作为荧光阈值, 即下限.实际计算得到这3个值为50、40、40.以往的研究发现, 生物气溶胶的荧光强度FL1、FL2、FL3都不会超过250[49].本研究以此作为识别生物气溶胶的上限.因此, 识别生物气溶胶的条件之一是, FL1、FL2、FL3在上下限之间.
以往的研究发现, 在德国美因茨、英国曼彻斯特、中国南京等受人为活动影响较大的城市地区, UVAPS和WIBS检测的荧光颗粒物粒径分布通常呈现2个峰.第1个峰在1~2 μm附近, 是由黑炭、SOA等颗粒物组成的, 第2个峰在3~4 μm附近, 是由生物气溶胶、腐殖酸、矿物尘等颗粒物组成的, 生物气溶胶占主要部分[7, 8, 51].北京也有这个现象.因此, 本研究取粒径3.5~10 μm, FL1、FL2、FL3在上下限之间的颗粒物代表生物气溶胶, 称为3.5~10 μm荧光颗粒物.
本研究以1 h为区间, 计算每个小时的颗粒物数浓度.
1.5 气象数据的获取PM2.5数据是北京市环境保护监测中心公布的海淀区万柳监测站的数据, 是小时平均数据.温度、湿度、风速和风向的数据是从美国国家海洋和大气管理局(NOAA)获取的, 是国际交换站北京首都国际机场的数据, 是每小时的瞬时数据.其中, 温度的单位由华氏度换算为摄氏度, 湿度由温度和露点温度计算得到, 风速由英里每小时换算为米每秒.后向轨迹通过NOAA的HYSPLIT服务器获取.气团距地面高度取500 m.气团移动时长取24 h.
2 结果与讨论 2.1 采样期间气象条件的分析如图 1所示, 采样期间, 温度和相对湿度呈现显著的日变化趋势.温度昼间高, 夜间低.相对湿度昼间低, 夜间高. “大风天气”是指, 风速在连续20 h以上的时间里保持在4 m·s-1以上, 风向约为北偏西30°.这种天气下, 温度和相对湿度会有所降低, PM2.5浓度急剧降低. 2013年1月8日、2014年12月31日、2015年的1月5日、1月21日、1月26日、1月29日和1月30日出现了大风天气.在其余时段, 风速为1~2 m·s-1, 风向不定, PM2.5浓度较高, 称为“无风天气”.
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图 1 采样期间气象条件的变化 Fig. 1 Meteorological conditions during the sampling period |
如图 2所示, WIBS-4A测得, 代表生物气溶胶的3.5~10 μm荧光颗粒物数浓度的变化趋势和3.5~10 μm总颗粒物的变化趋势基本一致.其范围在2~150 L-1, 平均值为18 L-1, 占3.5~10 μm总颗粒物的6.8%.该结果和已有文献报道的城市生物气溶胶的浓度基本吻合[6~8], 比热带雨林的生物气溶胶浓度低1个数量级[4, 27, 52].
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图 2 生物气溶胶数浓度的变化规律 Fig. 2 Variation in the number concentration of biological aerosol particles |
如图 2所示, 3.5~10 μm荧光颗粒物数浓度有明显的昼夜变化规律.其在00:00左右达到最低值, 约5 L-1, 持续到06:00左右, 在07:00左右急剧上升, 昼间在较高的水平波动, 平均为21 L-1, 18:00后逐渐回落.已有的研究也发现, 城市生物气溶胶浓度在昼间较高, 夜间较低[7, 8].生物气溶胶的昼夜变化是由边界层的变化和本地活动共同影响的[53].自然环境中的昼夜变化是由边界层的变化主导的, 生物气溶胶浓度呈现昼间低, 夜间高的趋势[54~56].而在城市环境中, 生物气溶胶浓度的昼夜变化是由人类活动主导的.之前的研究表明, 北京冬季来自土壤的生物气溶胶占到了70%, 粪便是另一大来源[14].诸如道路扬尘、建筑工地扬尘和人体运动等人类活动, 昼间都会显著多于夜间.
如图 2所示, 风是决定3.5~10 μm荧光颗粒物数浓度的另一重要因素.在2014年的12月30日、12月31日及2015年的1月5日、1月6日, 出现了主导风向为北偏西30°, 风速大于4 m·s-1的大风天气.在此期间, 3.5~10 μm总颗粒物和荧光颗粒物的浓度都显著升高.代表生物气溶胶的3.5~10 μm荧光颗粒物的数浓度在2~5 h的时间内可达到50~150 L-1, 比无风天气时高了1个数量级.之前的研究表明, 日本在2010年的3月和4月, 由风向为北偏西的大风造成的4次沙尘天气过程中, 空气中细菌细胞的浓度比无风天气时高1个数量级[35].
2.3 空气中细菌群落组成的变化如图 3所示, 占比最高的3个门的细菌为放线菌门Actinobacteria、厚壁菌门Firmicutes和变形菌门Proteobacteria, 分别占全部细菌的41.6%、25.8%和6.4%.约19.8%的细菌未能被分类.
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图 3 空气中细菌群落组成的变化 Fig. 3 Variation in the composition of airborne bacterial communities |
如图 1所示, 在2013年1月8日及2015年的1月21日、1月26日、1月29日和1月30日, 出现了主导风向为北偏西30°, 风速大于4 m·s-1的大风天气. 2013年1月9~15日, 2015年1月22~25日, 和2015年1月27~28日是大风天气过后的无风天气.如图 3所示, 2015年的1月26日、1月29日和1月30日的大风天气时, 空气中细菌群落的组成相比于2015年1月25日无风天气时, 发生了急剧的变化.而在2013年的1月9日、1月11~14日, 2015年的1月22日、1月25日, 以及2015年1月27日大风过后的无风天气时, 空气中的细菌群落的组成发生缓慢的变化, 由2013年1月9日, 2015年的1月22日和1月26日大风天气或大风刚过时的状态, 逐渐向2013年1月14日和2015年1月25日的状态演变, 即无风天气持续约5 d时的状态.
如图 3所示, 某些类的细菌, 其占比在每次大风天气时都会升高, 在每次无风天气时都会降低, 比如, 放线菌门Actinobacteria中的类诺卡氏菌科Nocardioidaceae、弗兰克氏菌科Frankiaceae、丙酸杆菌科Propionibacteriaceae、高温单孢菌科Thermomonosporaceae等(放线菌门作为整体, 在大风天气时增加), 拟杆菌门Bacteroidetes中的噬纤维菌科Cytophagaceae(拟杆菌门作为整体, 其变化不与大风显著相关), 以及蓝细菌门Cyanobacteria、酸杆菌门Acidobacteria、绿弯菌门Chloroflexi、硝化螺旋菌门Nitrospirae等.以上细菌的总占比为14.8%.此外, 19.8%未分类的细菌也有上述的变化规律.
如图 3所示, 某些类的细菌, 其占比在每次大风天气时都会升高, 在每次无风天气时都会降低, 比如, 厚壁菌门Firmicutes中的梭菌科Clostridiaceae、芽孢杆菌科Bacillaceae、消化链球菌科Peptostreptococcaceae、乳酸杆菌科Lactobacillaceae等(厚壁菌门作为整体, 在大风天气时减少), 拟杆菌门Bacteroidetes中的普雷沃氏菌科Prevotellaceae, 以及梭杆菌门Fusobacteria.以上细菌的总占比为16.9%.
此外, 有48.5%的细菌的变化不与大风显著相关.其中, 29.3%属于放线菌门, 9.4%属于厚壁菌门, 还有全部6.4%的变形菌门.这表明, 仍有其它复杂的因素影响着空气中细菌群落的组成.
2.4 风影响生物气溶胶浓度及组成的原因主导风向为北偏西30°, 风速大于4 m·s-1的大风天气时, 生物气溶胶浓度急剧升高, 组成也急剧变化.这说明, 大风天气时, 有大量的生物气溶胶进入北京的大气中.这些生物气溶胶的来源不同于无风天气时生物气溶胶的来源.以往的研究表明, 美国的飓风, 亚洲的沙尘等天气, 都会使当地生物气溶胶的浓度、组成和活性发生极大的变化[16, 35, 36].其变化的幅度超过了北京冬季大风天气时的变化幅度.
对于北京冬季大风天气时, 生物气溶胶浓度和组成的变化, 一个可能的原因是, 本地扬尘增加, 另一个可能的原因是, 存在生物气溶胶的长距离传输.对于前一个猜想, 一个证据是, 类诺卡氏菌科Nocardioidaceae这类在大风时占比显著升高的菌, 是典型的土壤中含量较高的菌; 而梭菌科Clostridiaceae这类在大风时占比显著降低的菌, 是典型的粪便中含量较高的菌.大风可能导致土壤来源的生物气溶胶大量增加, 但粪便来源的生物气溶胶的增量可能相对较小.
对于后一个猜想, 已有的研究表明, 生物气溶胶可以在亚洲, 美洲, 非洲之间传输[29, 30, 32, 33].而日本的研究也表明, 生物气溶胶会从亚洲内陆传输到日本及太平洋[35, 36].因此, 在北京冬季大风天气时, 也可能发生了生物气溶胶的长距离传输.后向轨迹分析提供了一个证据.如图 4所示, 在2013年1月8日和2015年1月26日的大风天气时, 气团移动较快, 24 h从蒙古和俄罗斯边境移动至北京.而在无风天气时, 气团移动较慢.
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图 4 北京冬季500 m高度气团24 h后向轨迹 Fig. 4 The 24 h back trajectories at 500 m above ground level in winter in Beijing |
(1)2015年1月的北京, 生物气溶胶数浓度范围在2~150 L-1, 平均值为18 L-1, 呈现显著的昼夜变化, 昼间高, 夜间低.
(2) 风是影响生物气溶胶浓度的重要因素.北京冬季, 主导风向为北偏西30°, 风速大于4 m·s-1的大风天气时, 生物气溶胶数浓度急剧升高1个数量级.
(3) 风是影响生物气溶胶组成的重要因素.北京冬季, 主导风向为北偏西30°, 风速大于4 m·s-1的大风天气时, 生物气溶胶中的细菌群落组成会发生急剧的变化, 大风过后, 细菌群落缓慢演变回大风前的状态.
| [1] | Andreae M O, Crutzen P J. Atmospheric aerosols:biogeochemical sources and role in atmospheric chemistry[J]. Science, 1997, 276(5315): 1052-1058. DOI:10.1126/science.276.5315.1052 |
| [2] | Jones A M, Harrison R M. The effects of meteorological factors on atmospheric bioaerosol concentrations-a review[J]. Science of the Total Environment, 2004, 326(1-3): 151-180. DOI:10.1016/j.scitotenv.2003.11.021 |
| [3] | Jaenicke R. Abundance of cellular material and proteins in the atmosphere[J]. Science, 2005, 308(5718): 73. DOI:10.1126/science.1106335 |
| [4] | Matthias-Maser S, Obolkin V, Khodzer T, et al. Seasonal variation of primary biological aerosol particles in the remote continental region of Lake Baikal/Siberia[J]. Atmospheric Environment, 2000, 34(22): 3805-3811. DOI:10.1016/S1352-2310(00)00139-4 |
| [5] | Bauer H, Kasper-Giebl A, L flund M, et al. The contribution of bacteria and fungal spores to the organic carbon content of cloud water, precipitation and aerosols[J]. Atmospheric Research, 2002, 64(1-4): 109-119. DOI:10.1016/S0169-8095(02)00084-4 |
| [6] | Harrison R M, Jones A M, Biggins P D E, et al. Climate factors influencing bacterial count in background air samples[J]. International Journal of Biometeorology, 2005, 49(3): 167-178. DOI:10.1007/s00484-004-0225-3 |
| [7] | Huffman J A, Treutlein B, P schl U. Fluorescent biological aerosol particle concentrations and size distributions measured with an ultraviolet aerodynamic particle sizer (UV-APS) in Central Europe[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2010, 10: 3215-3233. DOI:10.5194/acp-10-3215-2010 |
| [8] | Gabey A M, Stanley W R, Gallagher M W, et al. The fluorescence properties of aerosol larger than 0.8μm in urban and tropical rainforest locations[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2011, 11(11): 5491-5504. DOI:10.5194/acp-11-5491-2011 |
| [9] | Perring A E, Schwarz J P, Baumgardner D, et al. Airborne observations of regional variation in fluorescent aerosol across the United States[J]. Journal of Geophysical Research:Atmospheres, 2015, 120(3): 1153-1170. DOI:10.1002/2014JD022495 |
| [10] | Brodie E L, DeSantis T Z, Parker J P M, et al. Urban aerosols harbor diverse and dynamic bacterial populations[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104(1): 299-304. DOI:10.1073/pnas.0608255104 |
| [11] | Bowers R M, McLetchie S, Knight R, et al. Spatial variability in airborne bacterial communities across land-use types and their relationship to the bacterial communities of potential source environments[J]. The ISME Journal, 2011, 5(4): 601-612. DOI:10.1038/ismej.2010.167 |
| [12] | Bertolini V, Gandolfi I, Ambrosini R, et al. Temporal variability and effect of environmental variables on airborne bacterial communities in an urban area of Northern Italy[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97(14): 6561-6570. DOI:10.1007/s00253-012-4450-0 |
| [13] | Robertson C E, Baumgartner L K, Harris J K, et al. Culture-independent analysis of aerosol microbiology in a metropolitan subway system[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2013, 79(11): 3485-3493. DOI:10.1128/AEM.00331-13 |
| [14] | Cao C, Jiang W J, Wang B Y, et al. Inhalable microorganisms in Beijing's PM2.5 and PM10 pollutants during a severe smog event[J]. Environmental Science & Technology, 2014, 48(3): 1499-1507. |
| [15] |
祁建华, 武丽婧, 高冬梅, 等. 青岛近海生物气溶胶中可培养微生物浓度及群落多样性的季节变化[J]. 环境科学, 2014, 35(3): 801-809. Qi J H, Wu L J, Gao D M, et al. Concentration and community diversity of microbes in bioaerosols in the Qingdao coastal region[J]. Environmental Science, 2014, 35(3): 801-809. |
| [16] | DeLeon-Rodriguez N, Lathem T L, Rodriguez-R L M, et al. Microbiome of the upper troposphere:species composition and prevalence, effects of tropical storms, and atmospheric implications[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(7): 2575-2580. DOI:10.1073/pnas.1212089110 |
| [17] | Lacey J, Dutkiewicz J. Bioaerosols and occupational lung disease[J]. Journal of Aerosol Science, 1994, 25(8): 1371-1404. DOI:10.1016/0021-8502(94)90215-1 |
| [18] | Brown J K M, Hovmøller M S. Aerial dispersal of pathogens on the global and continental scales and its impact on plant disease[J]. Science, 2002, 297(5581): 537-541. DOI:10.1126/science.1072678 |
| [19] | P schl U. Atmospheric aerosols:composition, transformation, climate and health effects[J]. Angewandte Chemie:International Edition, 2005, 44(46): 7520-7540. DOI:10.1002/(ISSN)1521-3773 |
| [20] | Elbert W, Taylor P E, Andreae M O, et al. Contribution of fungi to primary biogenic aerosols in the atmosphere:wet and dry discharged spores, carbohydrates, and inorganic ions[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2007, 7(17): 4569-4588. DOI:10.5194/acp-7-4569-2007 |
| [21] | Shiraiwa M, Selzle K, P schl U. Hazardous components and health effects of atmospheric aerosol particles:reactive oxygen species, soot, polycyclic aromatic compounds and allergenic proteins[J]. Free Radical Research, 2012, 46(8): 927-939. DOI:10.3109/10715762.2012.663084 |
| [22] | Dingle A N. Pollen as condensation nuclei[J]. Journal de Recherches Atmosphériques, 1966, 2: 231-237. |
| [23] | Schnell R C, Vali G. Atmospheric ice nuclei from decomposing vegetation[J]. Nature, 1972, 236(5343): 163-165. DOI:10.1038/236163a0 |
| [24] | Christner B C, Morris C E, Foreman C M, et al. Ubiquity of biological ice nucleators in snowfall[J]. Science, 2008, 319(5867): 1214. DOI:10.1126/science.1149757 |
| [25] | Pratt K A, DeMott P J, French J R, et al. In situ detection of biological particles in cloud ice-crystals[J]. Nature Geoscience, 2009, 2(6): 398-401. DOI:10.1038/ngeo521 |
| [26] | Prenni A J, Petters M D, Kreidenweis S M, et al. Relative roles of biogenic emissions and Saharan dust as ice nuclei in the Amazon basin[J]. Nature Geoscience, 2009, 2(6): 402-405. DOI:10.1038/ngeo517 |
| [27] | P schl U, Martin S T, Sinha B, et al. Rainforest aerosols as biogenic nuclei of clouds and precipitation in the Amazon[J]. Science, 2010, 329(5998): 1513-1516. DOI:10.1126/science.1191056 |
| [28] | Vaitilingom M, Deguillaume L, Vinatier V, et al. Potential impact of microbial activity on the oxidant capacity and organic carbon budget in clouds[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(2): 559-564. DOI:10.1073/pnas.1205743110 |
| [29] | Shinn E A, Smith G W, Prospero J M, et al. African dust and the demise of Caribbean coral reefs[J]. Geophysical Research Letters, 2000, 27(19): 3029-3032. DOI:10.1029/2000GL011599 |
| [30] | Shinn E A, Griffin D W, Seba D B. Atmospheric transport of mold spores in clouds of desert dust[J]. Archives of Environmental Health, 2003, 58(8): 498-504. |
| [31] | Gyan K, Henry W, Lacaille S, et al. African dust clouds are associated with increased paediatric asthma accident and emergency admissions on the Caribbean island of Trinidad[J]. International Journal of Biometeorology, 2005, 49(6): 371-376. DOI:10.1007/s00484-005-0257-3 |
| [32] | Jacob D J, Crawford J H, Kleb M M, et al. Transport and Chemical Evolution over the Pacific (TRACE-P) aircraft mission:design, execution, and first results[J]. Journal of Geophysical Research:Atmospheres, 2003, 108(D20): 9000. DOI:10.1029/2002JD003276 |
| [33] | Uno I, Eguchi K, Yumimoto K, et al. Asian dust transported one full circuit around the globe[J]. Nature Geoscience, 2009, 2(8): 557-560. DOI:10.1038/ngeo583 |
| [34] | Smith D J, Jaffe D A, Birmele M N, et al. Free tropospheric transport of microorganisms from Asia to North America[J]. Microbial Ecology, 2012, 64(4): 973-985. DOI:10.1007/s00248-012-0088-9 |
| [35] | Hara K, Zhang D Z. Bacterial abundance and viability in long-range transported dust[J]. Atmospheric Environment, 2012, 47: 20-25. DOI:10.1016/j.atmosenv.2011.11.050 |
| [36] | Murata K, Zhang D Z. Transport of bacterial cells toward the Pacific in Northern Hemisphere westerly winds[J]. Atmospheric Environment, 2014, 87: 138-145. DOI:10.1016/j.atmosenv.2013.12.038 |
| [37] | Després V R, Nowoisky J F, Klose M, et al. Characterization of primary biogenic aerosol particles in urban, rural, and high-alpine air by DNA sequence and restriction fragment analysis of ribosomal RNA genes[J]. Biogeosciences, 2007, 4(6): 1127-1141. DOI:10.5194/bg-4-1127-2007 |
| [38] | Fr hlich-Nowoisky J, Pickersgill D A, Després V R, et al. High diversity of fungi in air particulate matter[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(31): 12814-12819. DOI:10.1073/pnas.0811003106 |
| [39] | Georgakopoulos D G, Després V, Fr hlich-Nowoisky J, et al. Microbiology and atmospheric processes:biological, physical and chemical characterization of aerosol particles[J]. Biogeosciences, 2009, 6(4): 721-737. DOI:10.5194/bg-6-721-2009 |
| [40] | Fergenson D P, Pitesky M E, Tobias H J, et al. Reagentless detection and classification of individual bioaerosol particles in seconds[J]. Analytical Chemistry, 2004, 76(2): 373-378. DOI:10.1021/ac034467e |
| [41] | Pinnick R G, Hill S C, Nachman P, et al. Fluorescence particle counter for detecting airborne bacteria and other biological particles[J]. Aerosol Science and Technology, 1995, 23(4): 653-664. DOI:10.1080/02786829508965345 |
| [42] | Hairston P P, Ho J, Quant F R. Design of an instrument for real-time detection of bioaerosols using simultaneous measurement of particle aerodynamic size and intrinsic fluorescence[J]. Journal of Aerosol Science, 1997, 28(3): 471-482. DOI:10.1016/S0021-8502(96)00448-X |
| [43] | Brosseau L M, Vesley D, Rice N, et al. Differences in detected fluorescence among several bacterial species measured with a direct-reading particle sizer and fluorescence detector[J]. Aerosol Science and Technology, 2000, 32(6): 545-558. DOI:10.1080/027868200303461 |
| [44] | Agranovski V, Ristovski Z D, Ayoko G A, et al. Performance evaluation of the UVAPS in measuring biological aerosols:fluorescence spectra from NAD(P)H coenzymes and riboflavin[J]. Aerosol Science and Technology, 2004, 38(4): 354-364. DOI:10.1080/02786820490437505 |
| [45] | Sivaprakasam V, Huston A L, Scotto C, et al. Multiple UV wavelength excitation and fluorescence of bioaerosols[J]. Optics Express, 2004, 12(19): 4457-4466. DOI:10.1364/OPEX.12.004457 |
| [46] | Kaye P H, Stanley W R, Hirst E, et al. Single particle multichannel bio-aerosol fluorescence sensor[J]. Optics Express, 2005, 13(10): 3583-3593. DOI:10.1364/OPEX.13.003583 |
| [47] | Pan Y L, Pinnick R G, Hill S C, et al. Single-particle laser-induced-fluorescence spectra of biological and other organic-carbon aerosols in the atmosphere:measurements at New Haven, connecticut, and Las Cruces, New Mexico[J]. Journal of Geophysical Research:Atmospheres, 2007, 112(D24): D24S19. |
| [48] | P hlker C, Huffman J A, P schl U. Autofluorescence of atmospheric bioaerosols-fluorescent biomolecules and potential interferences[J]. Atmospheric Measurement Techniques, 2012, 5(1): 37-71. DOI:10.5194/amt-5-37-2012 |
| [49] | Toprak E, Schnaiter M. Fluorescent biological aerosol particles measured with the Waveband Integrated Bioaerosol Sensor WIBS-4:laboratory tests combined with a one year field study[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2013, 13(1): 225-243. DOI:10.5194/acp-13-225-2013 |
| [50] |
王步英, 郎继东, 张丽娜, 等. 基于16SrRNA基因测序法分析北京霾污染过程中PM2.5和PM10细菌群落特征[J]. 环境科学, 2015, 36(8): 2727-2734. Wang B Y, Lang J D, Zhang L N, et al. Characterizing Beijing's airborne bacterial communities in PM2.5 and PM10 samples during haze pollution episodes using 16S rRNA gene analysis method[J]. Environmental Science, 2015, 36(8): 2727-2734. |
| [51] | Yu X W, Wang Z B, Zhang M H, et al. Ambient measurement of fluorescent aerosol particles with a WIBS in the Yangtze River Delta of China:potential impacts of combustion-related aerosol particles[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2016, 16(17): 11337-11348. DOI:10.5194/acp-16-11337-2016 |
| [52] | Gabey A M, Gallagher M W, Whitehead J, et al. Measurements and comparison of primary biological aerosol above and below a tropical forest canopy using a dual channel fluorescence spectrometer[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2010, 10(10): 4453-4466. DOI:10.5194/acp-10-4453-2010 |
| [53] | Garland R M, Yang H, Schmid O, et al. Aerosol optical properties in a rural environment near the mega-city Guangzhou, China:implications for regional air pollution, radiative forcing and remote sensing[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2008, 8(17): 5161-5186. DOI:10.5194/acp-8-5161-2008 |
| [54] | Gabey A M, Vaitilingom M, Freney E, et al. Observations of fluorescent and biological aerosol at a high-altitude site in central France[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2013, 13(15): 7415-7428. DOI:10.5194/acp-13-7415-2013 |
| [55] | Healy D A, Huffman J A, O'Connor D J, et al. Ambient measurements of biological aerosol particles near Killarney, Ireland:a comparison between real-time fluorescence and microscopy techniques[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2014, 14(15): 8055-8069. DOI:10.5194/acp-14-8055-2014 |
| [56] | Valsan A E, Ravikrishna R, Biju C V, et al. Fluorescent biological aerosol particle measurements at a tropical high-altitude site in southern India during the southwest monsoon season[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2016, 16(15): 9805-9830. DOI:10.5194/acp-16-9805-2016 |